CN108266925A - 换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热器，包括横向放置的多个换热管、集流管、制冷剂进口和制冷剂出口，多个换热管沿纵向排列，每个换热管的两端分别与集流管连通，制冷剂进口和制冷剂出口设在集流管上，集流管内设有若干隔板，隔板将集流管分成沿集流管长度方向排列的多个集流管腔室，至少一个集流管腔室内设有气液分离装置，气液分离装置包括分隔板、气体通道和液体通道，分隔板将集流管腔室分成混合腔室和气体腔室，气体通道连通混合腔室和气体腔室，气体通道的进口高出混合腔室底部预定距离。根据本发明的换热器不仅提高换热器的换热系数，而且使换热器换热更加均匀。

Description

换热器

技术领域

本发明涉及换热技术领域，具体而言，涉及一种带有气液分离装置的换热器。

背景技术

相关技术中的换热器包括集流管、换热管和翅片，换热管两端分别与集流管内腔连通，翅片安装在换热管之间或者穿插在换热管上。通常，换热器通过在集流管内设置隔板的方式分成若干流程。当换热器作为冷凝器时换热管水平放置，冷凝器主要靠高温制冷剂在换热器中冷凝放热进行换热，制冷剂的相态变化主要为气态变为两相态，由于集流管空间较大，制冷剂从换热管进入集流管时容易形成气液分离，再进入换热器下一流程时，会导致换热管内的制冷剂气液两相态分配不均匀，由于两相态换热起主要作用的是气态制冷剂，液态制冷剂的换热系数较低，换热管内的液态制冷剂会降低换热器的整体换热系数，而且制冷剂气液两相态分配不均匀会导致换热不均匀，进一步降低换热性能。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种换热器，该换热器内设有气液分离装置，能够将两相态中分离出来的液态制冷剂排出，减少换热管中的液态制冷剂，提高换热器的换热性能，并且使换热更加均匀。

为实现上述目的，本发明提出一种换热器，包括横向放置的多个换热管、集流管、制冷剂进口和制冷剂出口，多个所述换热管沿纵向排列，每个所述换热管的两端分别与所述集流管连通，所述制冷剂进口和制冷剂出口设在所述集流管上，所述集流管内设有若干隔板，所述隔板将集流管分成沿集流管长度方向排列的多个集流管腔室，其特征在于，至少一个所述集流管腔室内设有气液分离装置，所述气液分离装置包括分隔板、气体通道和液体通道，所述分隔板将集流管腔室分成混合腔室和气体腔室，所述气体通道连通所述混合腔室和气体腔室，所述气体通道的进口高出所述混合腔室底部预定距离。

根据本发明的换热器通过分隔板将集流管腔室分成混合腔室和气体腔室，气液两相态的制冷剂在混合腔室内分离，分离出来的液态制冷剂储存在混合腔室内并通过液体通道排出集流管腔室，剩下的制冷剂通过气体通道通向气体腔室，气体腔室中的制冷剂通向换热管进一步换热。气液分离装置将两相态中分离出来的液态制冷剂排出，减少换热管中的液态制冷剂，提高换热器的换热性能，并且进行后续换热的制冷剂中含有的液态制冷剂较少，减弱制冷剂气液两相态分配不均的现象，使换热更加均匀。

进一步的，所述气体通道和液体通道分别贯穿所述混合腔室的周壁或底部，所述气体通道的进口高于所述液体通道的进口。

进一步的，所述液体通道的出口连通所述集流管腔室下方的任意一个集流管腔室或制冷剂出口。

根据本发明的一些实施例，所述气液分离装置包括一个分隔板，所述分隔板将所述集流管腔室分成上下两个腔室，所述混合腔室位于气体腔室上方。

根据本发明的一些实施例，所述气液分离装置包括呈角度设置的两个分隔板，分别为第一分隔板和第二分隔板，所述第一分隔板和第二分隔板将集流管腔室分成混合腔室和气体腔室。

可选的，所述第一分隔板水平设置，所述第二分隔板沿第一分隔板边缘向上或向下延伸，所述第一分隔板和第二分隔板将所述集流管腔室分成混合腔室和气体腔室。

进一步的，所述第一分隔板水平设置，所述第二分隔板沿第一分隔板边缘向下延伸，所述第一分隔板、第二分隔板以及集流管腔室的下端周壁围成的空间为气体腔室，所述第一分隔板上设有向上延伸的气体通道，所述气体通道连通混合腔室和气体腔室。

更进一步的，所述液体通道贯穿所述混合腔室的底部，所述液体通道为具有上下弯折部的毛细管。

可选的，所述液体通道设在所述集流管腔室的外侧，所述液体管道进口贯穿所述混合腔室的周壁，所述液体通道出口与所述集流管腔室相邻的下方集流管腔室连通，所述液体通道上设有开关。

可选的，所述气体通道设在所述集流管腔室的外侧，所述气体通道进口贯穿所述混合腔室的周壁，所述气体通道出口与所述气体腔室连通。

进一步的，所述集流管腔室与若干换热管连通，所述换热管包括进口换热管和出口换热管，所述进口换热管与所述混合腔室连通，所述出口换热管与所述气体腔室连通。

更进一步的，所述气体通道的进口高于所述混合腔室的底部，并且所述气体通道的进口高出混合腔室底部的高度H满足：其中

H：气体通道的进口高出混合腔室底部的高度；

H0：混合腔室底部与所述集流管腔室顶部的距离；

D：气体通道的当量直径；

D0：集流管的当量直径；

L1+…Ln：分隔板上方所有换热管的长度和；

L1+…Ln0：整个换热器所有换热管的长度和。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的换热器的结构示意图。

图2是根据本发明另一个实施例的换热器的结构示意图。

图3是根据本发明另一个实施例的换热器的结构示意图。

图4是根据本发明另一个实施例的换热器的结构示意图。

图5是根据本发明另一个实施例的换热器的结构示意图。

图6是根据本发明另一个实施例的换热器的结构示意图。

图7是根据本发明又一个实施例的换热器的结构示意图。

附图标记：

换热器10、集流管1、换热管2、翅片3、制冷剂进口4、制冷剂出口5、隔板11、分隔板12、第一分隔板121、第二分隔板122、气体通道13、液体通道14、开关15、混合腔室16、气体腔室17。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图7描述根据本发明实施例的换热器10。

如图1-图7所示，根据本发明实施例的换热器10可以包括竖直放置的两个集流管1、若干换热管2和翅片3。两个集流管1间隔开预定距离，换热管2水平设在两个集流管1之间，多个换热管2沿纵向排列，每个换热管2的两端分别与两个集流管1连通，换热管2采用扁管，相邻扁管之间设有翅片3，制冷剂进口4和制冷剂出口5设在同一个集流管1上，制冷剂进口4设在集流管1的上端，制冷剂出口5设在集流管1的下端。

需要注意的是，本发明实施例的换热器10的结构不限于上述表述，本发明实施例的换热器10可以包括多个集流管1，集流管1可以倾斜放置，换热管2可以倾斜设置或者具有折弯结构，翅片3可以穿插在换热管2上或者不设置翅片3，制冷剂进口4和制冷剂出口5可以设在不同的集流管1上，本发明实施例的换热器10只要包括换热管、集流管、制冷剂进口和制冷剂出口即可，并且整个换热器形成两个或两个以上流程。

多个流程通过隔板11实现，隔板11设在集流管1内，两个集流管1上的隔板11间隔设置，隔板11将集流管1分成沿集流管1长度方向排列的多个集流管腔室，制冷剂从制冷剂进口4进入换热器10，在集流管腔室和换热管2中绕行形成多个流程，进而从制冷剂出口5排出。

任意一个集流管腔室内均可以设气液分离装置，特别是两个流程之间的集流管腔室内。气液分离装置包括分隔板12、气体通道13和液体通道14，分隔板12将集流管腔室分成混合腔室16和气体腔室17，气体通道13连通混合腔室16和气体腔室17，液体通道14将集流管腔室内的液态制冷剂排出，其中，气体通道13的进口高出混合腔室16底部预定距离。

本发明实施例的换热器10通过分隔板12将集流管腔室分成混合腔室16和气体腔室17，气液两相态的制冷剂在混合腔室16内分离，分离出来的液态制冷剂储存在混合腔室16底部并通过液体通道14排出集流管腔室，剩下的制冷剂通过气体通道13通向气体腔室17，气体腔室17中的制冷剂通向换热管2进一步换热。气液分离装置将两相态中分离出来的液态制冷剂排出，减少换热管2中的液态制冷剂含量，提高换热器10的换热性能，并且进行后续换热的制冷剂中含有的液态制冷剂较少，减弱制冷剂气液两相态分配不均的现象，使换热更加均匀。其中，气体通道13的进口高出混合腔室16底部预定距离，如果气体通道13的进口过低，气液两相态的制冷剂会直接通过气体通道13通向气体腔室17中，混合腔室16底部则无法储存液态制冷剂，无法形成气液分离的效果。

另外，由于换热器10的不同流程处，集流管1内的制冷剂的干度不同，因此，气态通道13的进口高出混合腔室16底部的距离将有所不同。气体通道13的进口高出混合腔室16底部的高度H满足：其中

H：气体通道13的进口高出混合腔室16底部的高度；

H0：混合腔室16底部与所述集流管腔室顶部的距离；

D：气体通道13的当量直径；

D0：集流管1的当量直径；

L1+…Ln：分隔板12上方所有换热管2的长度和；

L1+…Ln0：整个换热器10所有换热管2的长度和。

其中，当混合腔室16的底部或者集流管腔室的顶部倾斜时，H和H0取平均值。整个换热器10的换热管2的数量为n0个，L1+…Ln0指从第一个到第n0个所有换热管2的长度和，分隔板设在第n个换热管2的下方，L1+…Ln指分隔板12上方从第一个到第n个所有换热管2的长度和。当气体通道13的进口高出混合腔室16底部的高度H满足上述公式时，安装在不同位置的集流管腔室内的气液分离装置均能够储存足量的液态制冷剂，使两相态的制冷剂形成气液分离，将换热系数较低的液态制冷剂分离并排出，提高换热器10的换热系数，并且，液态制冷剂分离后，进行后续换热的制冷剂中绝大部分为气态制冷剂，很好的改善了气液两相态分配不均形成的换热不均匀的现象，使换热更加均匀。

如图1-图4所示，集流管腔室与若干换热管2连通，换热管2包括进口换热管21和出口换热管22，其中，进口换热管21为将制冷剂导入到集流管腔室的换热管2，出口换热管22为将制冷剂从集流管腔室导出的换热管2。气液分离装置包括一个分隔板12，分隔板12设在进口换热管21和出口换热管22之间，分隔板12将集流管腔室分成上下两个腔室，分别为混合腔室16和气体腔室17，混合腔室16位于气体腔室17上方，进口换热管21与混合腔室16连通，出口换热管22与气体腔室17连通。图中所示的分隔板12为水平设置，当然，分隔板12也可以倾斜设置，分隔板12只要将集流管腔室分成两个腔室即可，并且两个腔室通过气体通道13连通。制冷剂在进口换热管21中换热后，部分气态制冷剂转化为液态制冷剂形成两相态制冷剂，两相态制冷剂从进口换热管21通向混合腔室16内，由于混合腔室16容积较大，气液两相态的制冷剂在混合腔室16内分离，分离出来的液态制冷剂储存在混合腔室16底部，剩下的制冷剂通过气体通道13进入气体腔室17通往出口换热管22进行后续换热。需要注意的是，分隔板12不限于设在进口换热管21和出口换热管22之间，分隔板12往上偏移一定距离设在进口换热管21之间或者往下偏移一定距离设在出口换热管22之间均可以达到一定的气液分离效果，当然，分隔板12优选设在进口换热管21和出口换热管22之间，这样能够将从所有进口换热管21流入集流管腔室的两相态制冷剂均通过混合腔室16分离，将分离出液态制冷剂后剩下的制冷剂均通过气体腔室16通往出口换热管22进行后续换热，最大限度的实现气液分离的效果。

如图5-图7所示，气液分离装置包括呈角度设置的两个分隔板12，分别为第一分隔板121和第二分隔板122，第一分隔板121和第二分隔板122的形状由分隔板12的安装位置以及集流管腔室的形状决定，第一分隔板121和第二分隔板122的边缘与集流管腔室的内壁连接，将集流管腔室分隔成混合腔室16和气体腔室17。分隔板12可以为一块或者多块，只要将集流管腔室分隔成两个腔室即可，两个腔室通过气体通道13连通。相较于一块分隔板12，两块分隔板12可以通过分隔板12和集流管腔室内壁直接将气体通道13分隔形成，无需再另外设置气体通道13，使结构更加简单。

如图5所示，第一分隔板121水平设置，第二分隔板122沿第一分隔板121边缘向上延伸，第一分隔板121和第二分隔板122组合形成一个类似L形的分隔板12，第一分隔板121和第二分隔板122将集流管腔室分成混合腔室16和气体腔室17，L形分隔板12右上部分为混合腔室16，L形分隔板12左下部分为气体腔室17，第二隔板122的左侧与集流管腔室内壁形成气体通道13，第二分隔板122上设有气体通道13进口，气体通道13进口可以为一个或多个通孔、缝或者其他结构，只要将混合腔室16和气体腔室17连通即可。

如图6所述，第一分隔板121水平设置，第二分隔板122沿第一分隔板121边缘向下延伸，第一分隔板121和第二分隔板122将集流管腔室分成混合腔室16和气体腔室17，第一分隔板121和第二分隔板122左上部分为混合腔室16，第一分隔板121和第二分隔板122右下部分为气体腔室17，第二分隔板122上可以设一个或多个通孔形成气体通道13，优选为多个小孔，将混合腔室16和气体腔室17连通，通孔的数量和形状不做限定。

如图7所示，第一分隔板121水平设置，第二分隔板122沿第一分隔板121边缘向下延伸，第一分隔板121和第二分隔板122将集流管腔室分成混合腔室16和气体腔室17，第一分隔板121和第二分隔板122左上部分为混合腔室16，第一分隔板121、第二分隔板122以及集流管腔室的下端周壁围成的空间为气体腔室17，第一分隔板121上设有向上延伸的气体通道13，气体通道13连通混合腔室16和气体腔室17。本实施例的换热器10将气体通道13设在第一分隔板121上方，能够增加气体通道13进口与混合腔室16底部的距离，使混合腔室16内能够储存更多的液态制冷剂，特别适用于制冷剂干度较低的集流管腔室内。其中，第一分隔板121和第二分隔板122不限于水平或竖直放置，可以倾斜放置，当然，水平或竖直放置更便于第一分隔板121和第二分隔板122的安装。

气体通道13和液体通道14分别贯穿混合腔室16的周壁或底部。如图1-2所示，气体通道13和液体通道14都贯穿分隔板12，分隔板12上方为混合腔室16，分隔板12下方为气体腔室17，此时分隔板12即混合腔室16的底部。如图3所示，气体通道13贯穿混合腔室16的底部，液体通道14贯穿混合腔室16的周壁，液体通道14设在集流管腔室外侧，且液体通道14上设有开关15。如图4所示，气体通道13贯穿混合腔室16的周壁，气体通道13设在集流管腔室外侧，液体通道14贯穿混合腔室16的底部。当然，气体通道13和液体通道14可以都贯穿混合腔室16的周壁，均设在集流管腔室的外侧，气体通道13和液体通道14的进口只要与混合腔室16连通即可，至于位置上只要保证气体通道13的进口高于液体通道14的进口，并且气体通道13的进口高出混合腔室16底部预定距离即可。液体通道14的出口连通集流管腔室下方的任意一个集流管腔室或制冷剂出口5，将集流管腔室中的液态制冷剂排出，避免分离出来的液态制冷剂通向后续的换热管2进一步换热，降低换热系数。如图1所示，左侧集流管1通过隔板11分成上下两个集流管腔室，两个集流管腔室内均设有气液分离装置，上方的气液分离装置中的液体通道14出口连通与其相邻的下方的集流管腔室，下方的气液分离装置中的液体通道14出口直接与制冷剂出口5连通。液体通道14出口将每个集流管腔室内分离出来的液态制冷剂最终通向制冷剂出口5，液体通道14出口具体如何布置根据具体产品及应用环境具体设计，当然，直接将液体通道14通向相邻的下方的集流管腔室中是最节省液体通道14长度的方案，结构也更简单。

当液体通道14设在集流管1内部时，液体通道14贯穿混合腔室15的底部，液体通道14出口连通下方的集流管腔室，此时为了避免液态制冷剂直接通向液体通道14出口导致部分气态制冷剂也从液体通道14旁通，液体通道14上可以设置开关15，具体为，如图2所示，可以在液体通道14进口处设置一个浮力开关15，利用液态制冷剂的浮力作用，当混合腔室16底部储存一定量的液态制冷剂后，液体浮力使浮力开关15上移，打开液体通道14，部分液态制冷剂流向液体通道14出口，当混合腔室16储存少量液态制冷剂时，浮力开关15保持关闭状态。当然，除了在液体通道14进口处设置开关15外，优选为将液体通道14设计成具有上下弯折部的毛细管，如图1所示，毛细管具有阻力，当混合腔室16储存一定量的液态制冷剂时，液态制冷剂克服毛细管的阻力通向液体通道14出口，当液态制冷剂较少时，克服不了毛细管的阻力，继续储存在混合腔室16内，避免气态制冷剂旁通降低换热效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种换热器，包括横向放置的多个换热管、集流管、制冷剂进口和制冷剂出口，多个所述换热管沿纵向排列，每个所述换热管的两端分别与所述集流管连通，所述制冷剂进口和制冷剂出口设在所述集流管上，所述集流管内设有若干隔板，所述隔板将集流管分成沿集流管长度方向排列的多个集流管腔室，其特征在于，

至少一个所述集流管腔室内设有气液分离装置，所述气液分离装置包括分隔板、气体通道和液体通道，所述分隔板将集流管腔室分成混合腔室和气体腔室，所述气体通道连通所述混合腔室和气体腔室，所述气体通道的进口高出所述混合腔室底部预定距离。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述气体通道和液体通道分别贯穿所述混合腔室的周壁或底部，所述气体通道的进口高于所述液体通道的进口。

3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述液体通道的出口连通所述集流管腔室下方的任意一个集流管腔室或制冷剂出口。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述气液分离装置包括一个分隔板，所述分隔板将所述集流管腔室分成上下两个腔室，所述混合腔室位于气体腔室上方。

5.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述气液分离装置包括呈角度设置的两个分隔板，分别为第一分隔板和第二分隔板，所述第一分隔板和第二分隔板将集流管腔室分成混合腔室和气体腔室。

6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，所述第一分隔板水平设置，所述第二分隔板沿第一分隔板边缘向上或向下延伸，所述第一分隔板和第二分隔板将所述集流管腔室分成混合腔室和气体腔室。

7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述第一分隔板水平设置，所述第二分隔板沿第一分隔板边缘向下延伸，所述第一分隔板、第二分隔板以及集流管腔室的下端周壁围成的空间为气体腔室，所述第一分隔板上设有向上延伸的气体通道，所述气体通道连通混合腔室和气体腔室。

8.根据权利要求1-7任一项所述的换热器，其特征在于，所述液体通道贯穿所述混合腔室的底部，所述液体通道为具有上下弯折部的毛细管。

9.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述液体通道设在所述集流管腔室的外侧，所述液体管道进口贯穿所述混合腔室的周壁，所述液体通道出口与所述集流管腔室相邻的下方集流管腔室连通，所述液体通道上设有开关。

10.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述气体通道设在所述集流管腔室的外侧，所述气体通道进口贯穿所述混合腔室的周壁，所述气体通道出口与所述气体腔室连通。

11.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述集流管腔室与若干换热管连通，所述换热管包括进口换热管和出口换热管，所述进口换热管与所述混合腔室连通，所述出口换热管与所述气体腔室连通。

12.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述气体通道的进口高于所述混合腔室的底部，并且所述气体通道的进口高出混合腔室底部的高度H满足：其中

H：气体通道的进口高出混合腔室底部的高度；

H0：混合腔室底部与所述集流管腔室顶部的距离；

D：气体通道的当量直径；

D0：集流管的当量直径；

L1+…Ln：分隔板上方所有换热管的长度和；

L1+…Ln0：整个换热器所有换热管的长度和。