CN111306846A - 一种双排微通道换热器及其工作方法 - Google Patents

一种双排微通道换热器及其工作方法 Download PDF

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Abstract

一种双排微通道换热器及其工作方法，所述双排微通道换热器包括四根集液管、扁管、翅片、三个球阀、一个电子膨胀阀、气液分离器；当双排微通道换热器作为蒸发器且工作在结霜工况下时，对从前排微通道换热器出来的制冷剂进行节流，能使双排微通道换热器结霜均匀，工作在非结霜工况下时，制冷剂不经过电磁膨胀阀；当双排微通道换热器作为冷凝器时，通过调整球阀开度使进入前排微通道换热器的制冷剂流量更大；在前排微通道换热器和后排微通道换热器之间安装一个气液分离器，能旁通双排微通道换热器作为蒸发器、冷凝器产生的气体和液体，提升后半段微通道换热器的性能。

Description

一种双排微通道换热器及其工作方法
技术领域
本发明涉及双排微通道换热器技术域，具体涉及一种双排微通道换热器及其工作方法。
背景技术
在能源消耗和大气污染的背景下，高能效的热泵系统受到了越来越多的关注，换热器作为热泵系统的关键部件，对于系统能效的提升起到关键的作用，而换热效率高、体积小、结构紧凑、制冷剂充注量小、生产成本低的微通道换热器就有很大的优势可以替代翅片管换热器在热泵系统上得到应用。
常规的双排微通道换热器，制冷剂的流路都是从前排微通道换热器到后排微通道换热器，或者从后排微通道换热器到前排微通道换热器，对于前后两排微通道换热器的制冷剂温度和流量没有进行控制，一般会导致后排微通道换热器的换热性能较差，而且在结霜工况下，前排微通道换热器非常容易结霜，导致了后排微通道换热器换热性能急剧恶化；双排微通道换热器作为蒸发器、冷凝器时，微通道换热器在换热过程中会产生气体、液体，如果不把气体、液体引出，微通道换热器后半段的换热能力就会较差。
发明内容
针对上述所述的双排微通道换热器存在的问题，本发明的目的在于提供一种双排微通道换热器及其工作方法，当双排微通道换热器作为蒸发器时，通过调节第三球阀的开度，使前排微通道换热器产生的气体旁通出去，进入后排微通道换热器的制冷剂基本为液体，在结霜工况下，通过调节电磁膨胀阀的开度和第二球阀的开关，使后排微通道换热器的温度更低，使后排微通道换热器的结霜能力变强，结霜向后排微通道换热器移动，使双排微通道换热器均匀结霜；当双排微通道换热器作为冷凝器时，风最先从前排微通道换热器吹过，前排微通道换热器的换热性能较强，通过调整第三球阀的开度，增大进入前排微通道换热器的流量能提高双排微通道换热器的整体性能，同时控制第一球阀的开度，使后排微通道换热器产生的液体旁通出去，进入前排微通道换热器的基本为气体，增加前排换热器的能力。
为达到上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：
一种双排微通道换热器，包括第一集液管01、第二集液管05、第三集液管09和第四集液管11，设置在第一集液管01和第二集液管05、第三集液管09和第四集液管11间并连通第一集液管01和第二集液管05、第三集液管09和第四集液管11的多个扁管02，安装在相邻扁管间的翅片03，第一集液管01、第二集液管05、扁管02和翅片03构成前排微通道换热器，第三集液管09、第四集液管11、扁管02和翅片03构成后排微通道换热器；还包括第一球阀04、第二球阀06、第三球阀10、电磁膨胀阀07和气液分离器08，温度传感器T1安装在前排微通道换热器最下面，控制模块C1分别与第一球阀04、第二球阀06、第三球阀10、温度传感器T1和电磁膨胀阀07相连；当双排微通道换热器作为蒸发器时，制冷剂通道中的制冷剂在进入双排微通道换热器前先分为两条制冷剂通道，一条制冷剂通道与第一集液管01相连，另一条制冷剂通道与第一球阀04相连，从第二集液管05出来的制冷剂通道分为两条支路，一条支路与电磁膨胀阀07相连，另一条支路与第二球阀(06)相连；当双排微通道换热器作为蒸发器分别工作在结霜工况和非结霜工况下时，制冷剂分别经过电磁膨胀阀07和第二球阀06从气液分离器进口进入气液分离器08进行气液分离器，气液分离器进口制冷剂通道从底部插入气液分离器08的内部2/3～4/5l处，l为气液分离器08的高度，气液分离器气相出口与第三球阀10相连，第三球阀10再和连接第四集液管11的制冷剂通道相连，气液分离器第一液相出口与第三集液管09相连，气液分离器第二液相出口与第一球阀04相连；当双排微通道换热器作为冷凝器时，制冷剂分别经过后排微通道换热器和第三球阀10从气液分离器气液两相进口和气液分离器气相进口进入气液分离器08，气液分离器气相出口与第二球阀06和电磁膨胀阀07相连，气液分离器液相出口与第一球阀04相连，气液分离器气相出口的制冷剂通道从底部插入气液分离器08的内部2/3～4/5l处，l为气液分离器08的高度。
在前排微通道换热器和后排微通道换热器之间安装了气液分离器08，当双排微通道换热器作为蒸发器时，气液分离器08能够分离前排微通道换热器蒸发汽化产生的气体，把气体通过气液分离器气相出口旁通，使进入后排微通道换热器的制冷剂基本为液体，提高后排微通道换热器的换热性能；当双排微通道换热器作为冷凝器时，气液分离器08能分离后排微通道换热器冷凝液化产生的液体，把液体通过气液分离器液相出口旁通，使进入前排微通道换热器的制冷剂基本为气体，提高前排微通道换热器的换热性能。
当双排微通道换热器作为蒸发器且工作在结霜工况下时，从前排微通道换热器流过来的制冷剂进入电磁膨胀阀07节流，使制冷剂进入后排微通道换热器的温度更低，后排换热器的结霜能力更强，结霜就会向后排微通道换热器移动，使双排微通道换热器结霜均匀。
当双排微通道换热器作为冷凝器时，风从前排微通道换热器吹过然后经过后排微通道换热器，前排微通道换热器的换热能力更强，通过调整第三球阀10的开度，使进入前排微通道换热器的制冷剂流量更大，提升双排微通道换热器的整体换热性能。
一种双排微通道换热器的工作过程为：(1)当双排微通道换热器作为蒸发器且工作在结霜工况下时，此时温度传感器T1温度t≤0，制冷剂先在前排微通道换热器蒸发汽化然后再经过电磁膨胀阀07进行节流，然后制冷剂从气液分离器进口进入气液分离器08进行气液分离，气体从气液分离器气相出口通过第三球阀10旁通出，液体从气液分离器第一液相出口进入后排微通道换热器继续蒸发汽化，然后出第四集液管11后与旁通出的气体汇合流出；该工况下：第一球阀04关闭，第二球阀06关闭，第三球阀10开度设为n1，电子膨胀阀07开度设为n2；(2)当双排微通道换热器作为蒸发器且工作在非结霜工况下时，此时温度传感器T1温度t＞0，制冷剂先在前排微通道换热器蒸发汽化然后再经过第二球阀06从气液分离器进口进入气液分离器08进行气液分离，气体从气液分离器气相出口通过第三球阀10旁通出，液体从气液分离器第一液相出口进入后排微通道换热器继续蒸发汽化，然后出第四集液管11后与旁通出的气体汇合流出；该工况下：第一球阀04关闭，第二球阀06全开，第三球阀10开度设为n1；(3)当双排微通道换热器作为冷凝器时，气态制冷剂在进入后排微通道换热器前，先从第三球阀10所在制冷剂通道旁通一部分制冷剂从气液分离器气相入口到气液分离器08，进入后排微通道换热器的制冷剂冷凝液化后从气液分离器气液两相入口进入气液分离器08进行气液分离器，液体从气液分离器液相出口通过第一球阀04旁通出，分离出来的气体和旁通的气体从气液分离器气相出口进入前排微通道换热器继续进行冷凝液化，然后出第一集液管01后与旁通出的液体汇合流出；该工况下：第一球阀04开度设为n3，第二球阀06全开，第三球阀10开度设为n4；
其中的设定参数n1、n2、n3、n4取值范围见下表：
Figure BDA0002390550850000051
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提出了一种双排微通道换热器，能旁通双排微通道换热器产生的气体和液体，提升换热器后半段的换热性能。
2、本发明提出了一种双排微通道换热器，能对结霜工况下，后排微通道换热器的温度进行控制，使结霜后移，双排微通道换热器结霜更加均匀。
3、本发明提出了一种双排微通道换热器，当双排微通道换热器作为冷凝器时，能对前后排微通道换热器的流量进行调控，使前排微通道换热器的制冷剂流量更大，提升双排微通道换热器的整体性能。
4、本发明提出了一种可行有效的控制方法，控制模块C1通过预选设定的控制逻辑，对第一球阀04、第二球阀06、第三球阀10、电磁膨胀阀07进行进准控制。
附图说明
图1为本发明所述一种双排微通道换热器作为蒸发器结霜工况下制冷剂流程示意图。
图2为本发明所述一种双排微通道换热器作为蒸发器非结霜工况下制冷剂流程示意图。
图3为本发明所述一种双排微通道换热器作为冷凝器制冷剂流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
如图1、图2和图3所示，本发明所述一种双排微通道换热器，包括第一集液管01、第二集液管05、第三集液管09和第四集液管11，设置在第一集液管01和第二集液管05、第三集液管09和第四集液管11间并连通第一集液管01和第二集液管05、第三集液管09和第四集液管11的多个扁管02，安装在相邻扁管间的翅片03，第一集液管01、第二集液管05、扁管02和翅片03构成前排微通道换热器，第三集液管09、第四集液管11、扁管02和翅片03构成后排微通道换热器；还包括第一球阀04、第二球阀06、第三球阀10、电磁膨胀阀07和气液分离器08，温度传感器T1安装在前排微通道换热器最下面，控制模块C1分别与第一球阀04、第二球阀06、第三球阀10、温度传感器T1和电磁膨胀阀07相连；如图1和图2所示，当双排微通道换热器作为蒸发器时，制冷剂通道中的制冷剂在进入双排微通道换热器前先分为两条制冷剂通道，一条制冷剂通道与第一集液管01相连，另一条制冷剂通道与第一球阀04相连，从第二集液管05出来的制冷剂通道分为两条支路，一条支路与电磁膨胀阀07相连，另外一条支路与第二球阀(06)相连；当双排微通道换热器作为蒸发器分别工作在结霜工况和非结霜工况下时，制冷剂分别经过电磁膨胀阀07和第二球阀06从气液分离器进口进入气液分离器08进行气液分离器，气液分离器进口制冷剂通道从底部插入气液分离器08的内部2/3～4/5l处，l为气液分离器08的高度，气液分离器气相出口与第三球阀10相连，第三球阀10再和连接第四集液管11的制冷剂通道相连，气液分离器第一液相出口与第三集液管09相连，气液分离器第二液相出口与第一球阀04相连；如图3所示，当双排微通道换热器作为冷凝器时，制冷剂分别经过后排微通道换热器和第三球阀10从气液分离器气液两相进口和气液分离器气相进口进入气液分离器08，气液分离器气相出口与第二球阀06和电磁膨胀阀07相连，气液分离器液相出口与第一球阀04相连，气液分离器气相出口的制冷剂通道从底部插入气液分离器08的内部2/3～4/5l处，l为气液分离器08的高度。
在前排微通道换热器和后排微通道换热器之间安装了气液分离器08，当双排微通道换热器作为蒸发器时，气液分离器08能够分离前排微通道换热器蒸发汽化产生的气体，把气体通过气液分离器气相出口旁通，使进入后排微通道换热器的制冷剂基本为液体，提高后排微通道换热器的换热性能；当双排微通道换热器作为冷凝器时，气液分离器08能分离后排微通道换热器冷凝液化产生的液体，把液体通过气液分离器液相出口旁通，使进入前排微通道换热器的制冷剂基本为气体，提高前排微通道换热器的换热性能。
当双排微通道换热器作为蒸发器且工作在结霜工况下时，从前排微通道换热器流过来的制冷剂进入电磁膨胀阀07节流，使制冷剂进入后排微通道换热器的温度更低，后排换热器的结霜能力更强，结霜就会向后排微通道换热器移动，使双排微通道换热器结霜均匀。
当双排微通道换热器作为冷凝器时，风从前排微通道换热器吹过然后经过后排微通道换热器，前排微通道换热器的换热能力更强，通过调整第三球阀10的开度，使进入前排微通道换热器的制冷剂流量更大，提升双排微通道换热器的整体换热性能。
一种双排微通道换热器的工作过程为：当双排微通道换热器作为蒸发器且工作在结霜工况下时，此时温度传感器T1温度t≤0，制冷剂先在前排微通道换热器蒸发汽化然后再经过电磁膨胀阀07进行节流，然后制冷剂从气液分离器进口进入气液分离器08进行气液分离，气体从气液分离器气相出口通过第三球阀10旁通出，液体从气液分离器第一液相出口进入后排微通道换热器继续蒸发汽化，然后出第四集液管11后与旁通出的气体汇合流出；该工况下：第一球阀04关闭，第二球阀06关闭，第三球阀10开度设为n1，电子膨胀阀07开度设为n2；
当双排微通道换热器作为蒸发器且工作在非结霜工况下时，此时温度传感器T1温度t＞0，制冷剂先在前排微通道换热器蒸发汽化然后再经过第二球阀06从气液分离器进口进入气液分离器08进行气液分离，气体从气液分离器气相出口通过第三球阀10旁通出，液体从气液分离器第一液相出口进入后排微通道换热器继续蒸发汽化，然后出第四集液管11后与旁通出的气体汇合流出；该工况下：第一球阀04关闭，第二球阀06全开，第三球阀10开度设为n1；
当双排微通道换热器作为冷凝器时，气态制冷剂在进入后排微通道换热器前，先从第三球阀10所在制冷剂通道旁通一部分制冷剂从气液分离器气相入口到气液分离器08，进入后排微通道换热器的制冷剂冷凝液化后从气液分离器气液两相入口进入气液分离器08进行气液分离器，液体从气液分离器液相出口通过第一球阀04旁通出，分离出来的气体和旁通的气体从气液分离器气相出口进入前排微通道换热器继续进行冷凝液化，然后出第一集液管01后与旁通出的液体汇合流出；该工况下：第一球阀04开度设为n3，第二球阀06全开，第三球阀10开度设为n4；
其中的设定参数n1、n2、n3、n4取值范围见下表：
Figure BDA0002390550850000101

Claims (5)

1.一种双排微通道换热器，其特征在于：包括第一集液管(01)、第二集液管(05)、第三集液管(09)和第四集液管(11)，设置在第一集液管(01)和第二集液管(05)、第三集液管(09)和第四集液管(11)间并连通第一集液管(01)和第二集液管(05)、第三集液管(09)和第四集液管(11)的多个扁管(02)，安装在相邻扁管间的翅片(03)，第一集液管(01)、第二集液管(05)、扁管(02)和翅片(03)构成前排微通道换热器，第三集液管(09)、第四集液管(11)、扁管(02)和翅片(03)构成后排微通道换热器；还包括第一球阀(04)、第二球阀(06)、第三球阀(10)、电磁膨胀阀(07)和气液分离器(08)，温度传感器(T1)安装在前排微通道换热器最下面，控制模块(C1)分别与第一球阀(04)、第二球阀(06)、第三球阀(10)、温度传感器(T1)和电磁膨胀阀(07)相连；当双排微通道换热器作为蒸发器时，制冷剂通道中的制冷剂在进入双排微通道换热器前先分为两条制冷剂通道，一条制冷剂通道与第一集液管(01)相连，另一条制冷剂通道与第一球阀(04)相连，从第二集液管(05)出来的制冷剂通道分为两条支路，一条支路与电磁膨胀阀(07)相连，另一条支路与第二球阀(06)相连；当双排微通道换热器作为蒸发器分别工作在结霜工况和非结霜工况下时，制冷剂分别经过电磁膨胀阀(07)和第二球阀(06)从气液分离器进口进入气液分离器(08)进行气液分离器，气液分离器进口制冷剂通道从底部插入气液分离器(08)的内部2/3～4/5l处，l为气液分离器(08)的高度，气液分离器气相出口与第三球阀(10)相连，第三球阀(10)再和连接第四集液管(11)的制冷剂通道相连，气液分离器第一液相出口与第三集液管(09)相连，气液分离器第二液相出口与第一球阀(04)相连；当双排微通道换热器作为冷凝器时，制冷剂分别经过后排微通道换热器和第三球阀(10)从气液分离器气液两相进口和气液分离器气相进口进入气液分离器(08)，气液分离器气相出口与第二球阀(06)和电磁膨胀阀(07)相连，气液分离器液相出口与第一球阀(04)相连，气液分离器气相出口的制冷剂通道从底部插入气液分离器(08)的内部2/3～4/5l处，l为气液分离器(08)的高度。
2.根据权利要求1所述的一种双排微通道换热器，其特征在于：在前排微通道换热器和后排微通道换热器之间安装了气液分离器(08)，当双排微通道换热器作为蒸发器时，气液分离器(08)能够分离前排微通道换热器蒸发汽化产生的气体，把气体通过气液分离器气相出口旁通，使进入后排微通道换热器的制冷剂基本为液体，提高后排微通道换热器的换热性能；当双排微通道换热器作为冷凝器时，气液分离器(08)能分离后排微通道换热器冷凝液化产生的液体，把液体通过气液分离器液相出口旁通，使进入前排微通道换热器的制冷剂基本为气体，提高前排微通道换热器的换热性能。
3.根据权利要求1所述的一种双排微通道换热器，其特征在于：当双排微通道换热器作为蒸发器且工作在结霜工况下时，从前排微通道换热器流过来的制冷剂进入电磁膨胀阀(07)节流，使制冷剂进入后排微通道换热器的温度更低，后排换热器的结霜能力更强，结霜就会向后排微通道换热器移动，使双排微通道换热器结霜均匀。
4.根据权利要求1所述的一种双排微通道换热器，其特征在于：当双排微通道换热器作为冷凝器时，风从前排微通道换热器吹过然后经过后排微通道换热器，前排微通道换热器的换热能力更强，通过调整第三球阀(10)的开度，使进入前排微通道换热器的制冷剂流量更大，提升双排微通道换热器的整体换热性能。
5.权利要求1至4任一项所述的一种双排微通道换热器的工作过程，其特征在于：(1)当双排微通道换热器作为蒸发器且工作在结霜工况下时，此时温度传感器(T1)温度t≤0，制冷剂先在前排微通道换热器蒸发汽化然后再经过电磁膨胀阀(07)进行节流，然后制冷剂从气液分离器进口进入气液分离器(08)进行气液分离，气体从气液分离器气相出口通过第三球阀(10)旁通出，液体从气液分离器第一液相出口进入后排微通道换热器继续蒸发汽化，然后出第四集液管(11)后与旁通出的气体汇合流出；该工况下：第一球阀(04)关闭，第二球阀(06)关闭，第三球阀(10)开度设为n1，电子膨胀阀(07)开度设为n2；(2)当双排微通道换热器作为蒸发器且工作在非结霜工况下时，此时温度传感器(T1)温度t＞0，制冷剂先在前排微通道换热器蒸发汽化然后再经过第二球阀(06)从气液分离器进口进入气液分离器(08)进行气液分离，气体从气液分离器气相出口通过第三球阀(10)旁通出，液体从气液分离器第一液相出口进入后排微通道换热器继续蒸发汽化，然后出第四集液管(11)后与旁通出的气体汇合流出；该工况下：第一球阀(04)关闭，第二球阀(06)全开，第三球阀(10)开度设为n1；(3)当双排微通道换热器作为冷凝器时，气态制冷剂在进入后排微通道换热器前，先从第三球阀(10)所在制冷剂通道旁通一部分制冷剂从气液分离器气相入口到气液分离器(08)，进入后排微通道换热器的制冷剂冷凝液化后从气液分离器气液两相入口进入气液分离器(08)进行气液分离器，液体从气液分离器液相出口通过第一球阀(04)旁通出，分离出来的气体和旁通的气体从气液分离器气相出口进入前排微通道换热器继续进行冷凝液化，然后出第一集液管(01)后与旁通出的液体汇合流出；该工况下：第一球阀(04)开度设为n3，第二球阀(06)全开，第三球阀(10)开度设为n4；
其中的设定参数n1、n2、n3、n4取值范围见下表：
Figure FDA0002390550840000041
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