CN110094902A - 冷媒流路及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷媒流路及其设计方法，冷媒流路包括多个分流路和汇流流路，每个分流路与所述汇流流路连通，冷媒从多个分流路流入所述汇流流路，增大了冷媒的换热面积，使得在空间一致的情况下，换热器的换热效率提高，有效的提升了换热器的换热性能；同时，根据风速等环境条件的不同对分流路进行调节以使每条分流路的换热性能保持一致，这有利于分液毛细管均匀分配流量，从而减少分液毛细管的匹配工作，提升了换热系统的稳定性。

Description

冷媒流路及其设计方法

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，特别涉及一种冷媒流路及其设计方法。

背景技术

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器，其在空调领域得到广泛的应用，如何保证换热器在其制造成本不变的条件下提升其换热性能，这是业内主要的研究方向。

发明内容

本发明提供了一种冷媒流路及其设计方法，有效的提升了换热器的换热性能。

本发明的技术方案为：一种冷媒流路，包括多个分流路和汇流流路，每个分流路与所述汇流流路连通，冷媒从所述多个分流路流入所述汇流流路。

所述冷媒流路还包括主流路，每个分流路与所述主流路连通，所述冷媒从所述主流路流入所述多个分流路后流入所述汇流流路。

所述每个分流路中的冷媒状态为气态和液态混合，所述汇流流路中的冷媒状态为气态或液态。

所述每个分流路中的冷媒状态为气态，所述汇流流路中的冷媒状态为气态。

所述每个分流路中的冷媒状态为液态，所述汇流流路中的冷媒状态为液态。

所述主流路中的冷媒状态为气态或液态，所述每个分流路中的冷媒状态为气态和液态混合，所述汇流流路中的冷媒状态为气态或液态。

所述主流路中的冷媒状态为气态，所述每个分流路中的冷媒状态为气态，所述汇流流路中的冷媒状态为气态。

所述主流路中的冷媒状态为液态，所述每个分流路中的冷媒状态为液态，所述汇流流路中的冷媒状态为液态。

所述每个分流路包括至少一个U形管。

一种冷媒流路的设计方法，包括以下步骤：设置多个分流路和汇流流路，使得每个分流路与所述汇流流路连通，冷媒从所述多个分流路流入所述汇流流路。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提出了一种冷媒流路及其设计方法，包括多个分流路和汇流流路，每个分流路与所述汇流流路连通，冷媒从多个分流路流入所述汇流流路，增大了冷媒的换热面积，使得在空间一致的情况下，换热器的换热效率提高，有效的提升了换热器的换热性能；同时，根据风速等环境条件的不同对分流路进行调节以使每条分流路的换热性能保持一致，这有利于分液毛细管均匀分配流量，从而减少分液毛细管的匹配工作，提升了换热系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明中的第一个实施例的冷媒流路的结构示意图；

图2为本发明中的第一个实施例的冷媒流路的设计流程图；

图3为本发明中的第二个实施例的冷媒流路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。

本发明提出了一种冷媒流路及其设计方法：

如图1所示的在第一个实施例中的流路的设计结构示意图，该实施例具体为空调器的冷凝器，在空调器运行过程中，经由压缩机压缩后的高温高压的气态冷媒流至冷凝器进行换热，经过冷凝器换热后需要转换为液态冷媒流出冷凝器，因此，冷媒在冷凝器中的状态变化形式应为：气态冷媒转换为气液两相冷媒再转换为液态冷媒流出。

由于冷媒在换热器内的状态不同，因此不同状态下的冷媒的换热系数也不同，一般而言，换热系数越大的大小与换热效果呈正比关系，其中气液两相冷媒的换热系数最大，液态冷媒的换热系数次之，气态冷媒的换热系数最差，因此增大冷媒的换热面积便有利于增强换热器的换热系数，尤其是增大气液两相冷媒的换热面积对换热器的换热效果提升最为有利。

本实施例中，每个分流路为气液两相管2，气液两相管2包括至少一个铜管，

在第一个实施例中，冷凝器设有主流路1，气态冷媒流入到冷凝器中的主流路1，气态冷媒在主流路1中进行换热而转换为气液混合的两相冷媒，气态冷媒转换为气液两相冷媒之后分流至多个分流路中继续换热，在第一个实施例中分流有两条分流路，相比于单条换热管路，分流至两条气液两相管大大的增加了气液两相冷媒的换热面积（在冷凝器的体积不发生变化的情况下），使得换热系数最大的气液两相冷媒能够最大化的进行换热，这直接增大了冷凝器的换热系数，使其换热效率大大提升，当气液两相冷媒完全转换为液态冷媒后多条气液两相管2中的液态冷媒汇流并从汇流流路3流出。

如图2所示的一种冷媒流路的设计方法，冷媒流路设置有多个分流路和汇流流路，使得每个分流路均与汇流流路连通，冷媒从多个分流路流入汇流流路。其包括以下步骤：

步骤一：确定过冷度范围等；

步骤二：初步计算主流路及各分流路的管程（根据模拟仿真软件进行设计或手动计算）；

步骤三：对主流路中的冷媒状态进行判断，当冷媒为气液两相状态时分流至多条气液两相管；当冷媒还没有达到气液状态时，调整主流路的管程使冷媒在流出主流路时为气液两相状态从而确定主流路的管程；

步骤四：对气液两相管中的冷媒状态进行判断，当气液两相冷媒完全转换为为液态冷媒时，各气液两相管中的液态冷媒汇流；当气液两相冷媒还没有完全转换为为液态冷媒时，适当的增加气液两相管的管程以确保气液两相冷媒在气液两相管中能够完全转换为液态冷媒从而确定气液两相管的管程；

步骤五：各气液两相管汇流后从汇流流路流出；

步骤六：计算汇流流路的过冷度值并根据过冷度范围判断流路的设计是否合理，若过冷度值在预设的过冷度范围内则设计合理，完成流路设计。

在第一个实施例中，主流路1的管程为2m到5m，气液两相管2的管程为4m到10m，汇流流路3为出液管，出液管的管程为2m到5m。

需要注意的是：

（一）在对气液两相管2的管程进行设计时需要根据实际情况调整管程，比如：考虑到空气侧的风速分布均匀程度来设置管程，即由于冷凝器的结构限制，不同位置的气液两相管2所受的风速是不同的，风速大则换热性更优，因此对风速较小的气液两相管2的管程进行适当加长；不同的气液两相管2的管程与管径并不相同，在增大气液两相冷媒的换热面积的前提下，可对气液两相管2的管程与管径进行合理的调整。

（二）液态冷媒汇流从汇流流路3流出，根据避免克服重力的原则，一般将汇流流路3设置在冷凝器的下方，使液态冷媒按重力方向流出；

（三）本发明中的冷媒并不做限定，可以使用R410a、R32、R22等制冷剂。

根据测试对比，使用本发明中的流路的设计方法所设计出的流路的换热性能得到有效提升，其具体数据如下表所示：

上表中所示的“单双单”表示：冷媒由单根主流路1分流为两根气液两相管2后汇流至出液管。

上表中所示的“6根管”表示：每根气液两相管2均由6根标准U管构成，即每根气液两相管2的管程为6根标准U管的管程之和；上表中所示的“9根管”表示：每根气液两相管2均由9根标准U管构成，即每根气液两相管2的管程相当于9根标准U管的管程之和；上表中所示的“12根管”表示：每根气液两相管2均由12根标准U管构成，即每根气液两相管2的管程相当于12根标准U管的管程之和（标准U管为方便说明每根气液两相管的管程长短，标准U管的管程并不作具体要求）。

根据上表可以得出，本发明中所提出的流路的设计方法所设计的流路，将气液两相冷媒分流成两条分路，使气液两相冷媒的换热面积增大，换热效果得到有效提升，且无论气液两相管2的管程设计为多少，其都能够使换热器的换热能力得到提高，具有很高的实用性。

如图3所示，在第二个实施例中的流路的结构示意图，该实施例具体为空调器的蒸发器，在空调器运行过程中，经过蒸发器的冷媒状态主要由气液两相冷媒转换为气态冷媒流出，分液毛细管将气液两相冷媒分配至蒸发器中的多条气液两相管2中，气液两相冷媒在气液两相管2中进行换热并转换为气态冷媒，当气液两相冷媒完全转换为气态冷媒后汇流并流出蒸发器。

蒸发器中的气液两相管2的管程设计与冷凝器一致，均对管程进行初步计算，根据实际工作时是否能够完全将气液两相冷媒转换为气态冷媒适当调整管程，调整管程时需要考虑到环境因素，如：考虑空气侧的风速分布均匀程度，空气侧风速较大的气液两相管2的管程因适当加长。

由于本发明中的流路的设计方法的可以根据风速等环境条件的不同调节管程以使每条分流路的换热性能均保持一致，这有利于分液毛细管均匀分配流量，从而减少分液毛细管的匹配的工作量，可以提升了换热系统的稳定性。

以上的具体实施例仅用以举例说明本发明的构思，本领域的普通技术人员在本发明的构思下可以做出多种变形和变化，这些变形和变化均包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冷媒流路，其特征在于，包括多个分流路和汇流流路，每个分流路与所述汇流流路连通，冷媒从所述多个分流路流入所述汇流流路。

2.根据权利要求1所述的冷媒流路，其特征在于，所述冷媒流路还包括主流路，每个分流路与所述主流路连通，所述冷媒从所述主流路流入所述多个分流路后流入所述汇流流路。

3.根据权利要求1所述的冷媒流路，其特征在于，所述每个分流路中的冷媒状态为气态和液态混合，所述汇流流路中的冷媒状态为气态或液态。

4.根据权利要求1所述的冷媒流路，其特征在于，所述每个分流路中的冷媒状态为气态，所述汇流流路中的冷媒状态为气态。

5.根据权利要求1所述的冷媒流路，其特征在于，所述每个分流路中的冷媒状态为液态，所述汇流流路中的冷媒状态为液态。

6.根据权利要求2所述的冷媒流路，其特征在于，所述主流路中的冷媒状态为气态或液态，所述每个分流路中的冷媒状态为气态和液态混合，所述汇流流路中的冷媒状态为气态或液态。

7.根据权利要求2所述的冷媒流路，其特征在于，所述主流路中的冷媒状态为气态，所述每个分流路中的冷媒状态为气态，所述汇流流路中的冷媒状态为气态。

8.根据权利要求2所述的冷媒流路，其特征在于，所述主流路中的冷媒状态为液态，所述每个分流路中的冷媒状态为液态，所述汇流流路中的冷媒状态为液态。

9.根据权利要求1所述的冷媒流路，其特征在于，所述每个分流路包括至少一个U形管。

10.一种冷媒流路的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置多个分流路和汇流流路，使得每个分流路与所述汇流流路连通，冷媒从所述多个分流路流入所述汇流流路。