CN112325516A - 一种同轴换热器、蒸发器、冷凝器和制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种同轴换热器、蒸发器、冷凝器和制冷系统。其中同轴换热器包括至少一个连接管路、至少一个载冷剂管路和多个制冷剂管路，所述载冷剂管路和所述制冷剂管路同轴设置，所述载冷剂管路的内侧和外侧分别设有所述制冷剂管路，所述制冷剂管路之间通过所述连接管路连接。制冷剂从一个制冷剂管路进入到另一个制冷剂管路且始终和载冷剂管路中的载冷剂进行换热，从而实现了混合流程而非现有技术中的单流程，经过同轴换热器混合流程的强化作用，增大制冷剂在换热器内的流速变化，增加紊流度，增大整体换热器的换热系数及换热量。

Description

一种同轴换热器、蒸发器、冷凝器和制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷系统的热交换技术领域，具体涉及一种同轴换热器、、蒸发器、冷凝器和制冷系统。

背景技术

同轴换热器是由内管和外管组成，冷热流体分别在内管中和内管与外管的环隙中流动以进行传热，同轴换热器具有耐压抗震、不易变形、不易堵塞、回油顺畅等优点。

现有技术中的同轴换热器作为蒸发器，制冷剂单流程，制冷剂在换热器换热过程中，制冷剂侧通道面积前后一样，但制冷剂在前半段密度大，流速低，传热系数低。后半段，密度小，流速高，压降大，没有结合制冷剂变化而变化；作为冷凝器，制冷剂也单流程，制冷剂在换热器换热过程中，制冷剂侧通道面积前后一样，但制冷剂在前半段密度小，流速大，压降大，后半段，密度大，流速低，传热系数低，没有结合制冷剂变化而变化，即现有技术中的同轴换热器未适配于制冷剂不同状态下的特征，未能足够发挥好换热器的传热效果。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的同轴换热器未适配于制冷剂不同状态下的特征而未能足够发挥好换热器的传热效果的缺陷，从而提供一种同轴换热器、蒸发器、冷凝器和制冷系统。

一种同轴换热器，包括至少一个连接管路、至少一个载冷剂管路和多个制冷剂管路，所述载冷剂管路和所述制冷剂管路同轴设置，所述载冷剂管路的内侧和外侧分别设有所述制冷剂管路，所述制冷剂管路之间通过所述连接管路连接。

进一步地，每个所述制冷剂管路分别设有至少两个制冷剂开口，所述连接管路连接位于不同制冷剂管路上的所述制冷剂开口；每个所述载冷剂管路分别设有至少两个载冷剂开口。

进一步地，在所述制冷剂管路和所述载冷剂管路中，位于内侧的管路部分露出于其相邻的位于外侧的管路。

进一步地，在所述制冷剂管路和所述载冷剂管路中，位于内侧的管路的端部露出于其相邻的位于外侧的管路的端部。

进一步地，所述制冷剂开口设于所述制冷剂管路露出的部分，和/或，所述载冷剂开口设于所述载冷剂管路露出的部分。

进一步地，所述制冷剂管路的数量比所述载冷剂管路的数量多一个。

进一步地，所述制冷剂管路设置有两个，所述载冷剂管路设置有一个。

一种蒸发器，包括上述的同轴换热器。

一种冷凝器，包括上述的同轴换热器。

一种制冷系统，包括上述的蒸发器和/或上述的冷凝器。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种同轴换热器，包括至少一个连接管路、至少一个载冷剂管路和多个制冷剂管路，所述载冷剂管路和所述制冷剂管路同轴设置，所述载冷剂管路的内侧和外侧分别设有所述制冷剂管路，所述制冷剂管路之间通过所述连接管路连接。此结构的一种同轴换热器，制冷剂从一个制冷剂管路进入到另一个制冷剂管路且始终和载冷剂管路中的载冷剂进行换热，从而实现了混合流程而非现有技术中的单流程，经过同轴换热器混合流程的强化作用，增大制冷剂在换热器内的流速变化，增加紊流度，增大整体换热器的换热系数及换热量，其中作蒸发器时，混合流程，最后换热器内制冷剂的饱和温度与载冷剂温度差较大，有效保证过热度，进而提高对流换热及换热器的换热性能，且对流换热过程分相变区与过热区，相变区换热系数大，过热区换热系数低，而通过混合流程，即制冷剂多次与载冷剂换热的方式，可以有效保证：制冷剂在气液两相时，密度大，需要的通道小，增加流速，提高换热，而制冷剂在气相时，密度小，需要的较大通道来减小压降，提高出口饱和温度，并由于逆流的温差较大，更容易产生过热度，从而在同等换热量条件下需要的换热面积更小，换热器的体积也随之减小，与单流程换热器保持同等体积下，有效增大了相变区的换热面积，使得换热系数全程高效进行，进而能适配更高换热量要求；作冷凝器时，混合流程，有效改善制冷剂在前半段密度小，流速大，压降大，后半段，密度大，流速低，传热系数低的不足，进而提高对流换热及换热器的换热性能，且对流换热过程分相变区与过冷区，相变区换热系数大，过冷区换热系数低，而通过混合流程，即制冷剂多次与载冷剂换热的方式，可以有效保证：制冷剂在气相时，密度小，需要的较大通道来减小压降，提高换热，而制冷剂在气液两相时，密度大，需要的通道小，增加流速，提高换热，并由于两次对流换热，有效保证过冷度，进而提高对流换热及换热器的换热性能。

2.本发明提供的一种同轴换热器，在所述制冷剂管路和所述载冷剂管路中，位于内侧的管路部分露出于其相邻的位于外侧的管路。此结构的一种同轴换热器，便于设置制冷剂开口、载冷剂开口。

3.本发明提供的一种同轴换热器，所述制冷剂管路的数量比所述载冷剂管路的数量多一个。此结构的一种同轴换热器，充分利用制冷剂管路和载冷剂管路。

4.本发明提供的一种蒸发器，包括上述的同轴换热器。此结构的一种蒸发器，由于包括上述的同轴换热器，为此自然而然地因包括上述的同轴换热器所带来的优点。

5.本发明提供的一种冷凝器，包括上述的同轴换热器。此结构的一种冷凝器，由于包括上述的同轴换热器，为此自然而然地因包括上述的同轴换热器所带来的优点。

6.本发明提供的一种制冷系统，包括上述的蒸发器和/或上述的冷凝器。此结构的一种制冷系统，由于包括上述的蒸发器和/或上述的冷凝器，为此自然而然地因包括上述的蒸发器和/或上述的冷凝器所带来的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例1中提供的同轴换热器的结构示意图；

图2为图1所示的同轴换热器的剖视图；

图3为图1所示的同轴换热器另一种视角的剖视图；

图4为图1所示的同轴换热器作蒸发器时的混合流程和现有技术中的单流程的比较示意图；

图5为图1所示的同轴换热器作冷凝器时的混合流程和现有技术中的单流程的比较示意图；

图6为图1所示的同轴换热器的另一种实施方式的结构示意图；

附图标记说明：

1-第一制冷剂管路，2-载冷剂管路，3-第二制冷剂管路，4-第一载冷剂开口，5-第二载冷剂开口，6-第一制冷剂开口，7-第二制冷剂开口，8-第三制冷剂开口，9-第四制冷剂开口，10-连接管路，11-制冷剂进口，12-制冷剂出口，13-单流程，14-混合流程，15-连接套。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种同轴换热器，包括至少一个连接管路10、至少一个载冷剂管路2和多个制冷剂管路，载冷剂管路2和制冷剂管路同轴设置，载冷剂管路2的内侧和外侧分别设有制冷剂管路，制冷剂管路之间通过连接管路10连接。其中连接管路10、载冷剂管路2和制冷剂管路可为铜管路或者不锈钢管路或者镍白铜管路或者钢管路或者钛管路或者其他材质的管路；以及同轴换热器的管路整体可为如图1所示的U型结构或者方形结构或者圆形结构蚊香型结构或者双圈型结构或者其他形状的结构设置。

如图1所示，在本实施例中，制冷剂管路设置有两个，载冷剂管路2设置有一个。为了便于标注，在图1和图3中，位于载冷剂管路2内侧的制冷剂管路称为第一制冷剂管路1，位于载冷剂管路2外侧的制冷剂管路称为第二制冷剂管路3。其中第一制冷剂管路1的外径小于载冷剂管路2的内径，且载冷剂管路2和第一制冷剂管路1两者之一或者全部的内壁和/或外壁为表面强化齿。当然，也可设置其他数量的制冷剂管路和载冷剂管路2，此时可满足制冷剂管路的数量比载冷剂管路2的数量多一个或者多两个及两个以上，或者，制冷剂管路的数量比载冷剂管路2的数量少一个或者少有两个及两个以上。通过制冷剂管路的数量比载冷剂管路2的数量多一个，充分利用制冷剂管路和载冷剂管路2。

每个制冷剂管路分别设有至少两个制冷剂开口，连接管路10连接位于不同制冷剂管路上的制冷剂开口；每个载冷剂管路2分别设有至少两个载冷剂开口。

具体参见图1，第一制冷剂管路1的端部设有远离设置的第一制冷剂开口6和第二制冷剂开口7，第二制冷剂管路3的侧部设有远离设置的第三制冷剂开口8和第四制冷剂开口9，载冷剂管路2的侧部设有远离设置的第一载冷剂开口4和第二载冷剂开口5，其中第一制冷剂开口6、第三制冷剂开口8、第一载冷剂开口4靠近设置，第二制冷剂开口7、第四制冷剂开口9、第二载冷剂开口5靠近设置，连接管路10连接靠近设置的第二制冷剂开口7和第四制冷剂开口9，此时，制冷剂通过第一制冷剂开口6进入到第一制冷剂管路1内，再由连接管路10进入到第二制冷剂管路3内，后由第三制冷剂开口8排出，载冷剂通过第一载冷剂开口4和第二载冷剂开口5两者中的其中一个进入载冷剂管路2，并通过两个中的另一个排出。作为可替换的一种实施方式，如图6所示，连接管路10连接靠近设置的第一制冷剂开口6和第三制冷剂开口8，此时，制冷剂通过第二制冷剂开口7进入到第一制冷剂管路1内，再由连接管路10进入到第二制冷剂管路3内，后由第四制冷剂开口9排出。当然，也可设置，连接管路10连接靠近设置的第一制冷剂开口6和第四制冷剂开口9，或者，连接管路10连接靠近设置的第二制冷剂开口7和第三制冷剂开口8，或者当制冷剂管路上的制冷剂开口设置的数量多于需要使用的数量时和/或载冷剂管路2上的载冷剂开口设置的数量多于需要使用的数量时，可将多于的需要使用的数量的制冷剂开口和/或载冷剂开口通过例如盖子等辅助结构盖住，需要使用的时候在取走辅助结构。

在制冷剂管路和载冷剂管路2中，位于内侧的管路部分露出于其相邻的位于外侧的管路。制冷剂开口设于制冷剂管路露出的部分，和/或，载冷剂开口设于载冷剂管路2露出的部分。这样便于设置制冷剂开口、载冷剂开口。具体参见图1，在制冷剂管路和载冷剂管路2中，位于内侧的管路的端部露出于其相邻的位于外侧的管路的端部。此时，第一制冷剂开口6、第二制冷剂开口7分别设于第一制冷剂管路1露出的两个端部，第三制冷剂开口8、第四制冷剂开口9设于第二制冷剂管路3的侧部上，第一载冷剂开口4、第二载冷剂开口5设于载冷剂管路2露出的侧部上。以及如图1所示，第一载冷剂开口4、第二载冷剂开口5、第三制冷剂开口8、第四制冷剂开口9处设有连接套15以便于连接例如通过、排出载冷剂源或者制冷剂源等的管路，当然，也根据使用需求，不设置有连接套15等。

本发明的一种同轴换热器，制冷剂从一个制冷剂管路进入到另一个制冷剂管路且始终和载冷剂管路2中的载冷剂进行换热，从而实现了混合流程14而非现有技术中的单流程13，其中单流程13是指制冷剂通过制冷剂进口11进入一个制冷剂管路并通过制冷剂出口12排出所进行的流程，混合流程14是指制冷剂通过多个制冷剂开口和连接管路进入到多个制冷剂管路所进行的流程，经过同轴换热器混合流程14的强化作用，增大制冷剂在换热器内的流速变化，增加紊流度，增大整体换热器的换热系数及换热量，其中作蒸发器时，如图4所示，混合流程14，最后换热器内制冷剂的饱和温度与载冷剂温度差较大，有效保证过热度，进而提高对流换热及换热器的换热性能，且对流换热过程分相变区与过热区，相变区换热系数大，过热区换热系数低，而通过混合流程14，即制冷剂多次与载冷剂换热的方式，可以有效保证：制冷剂在气液两相时，密度大，需要的通道小，增加流速，提高换热，而制冷剂在气相时，密度小，需要的较大通道来减小压降，提高出口饱和温度，并由于逆流的温差较大，更容易产生过热度，从而在同等换热量条件下需要的换热面积更小，换热器的体积也随之减小，与单流程换热器保持同等体积下，有效增大了相变区的换热面积，使得换热系数全程高效进行，进而能适配更高换热量要求；作冷凝器时，如图5所示，混合流程14，有效改善制冷剂在前半段密度小，流速大，压降大，后半段，密度大，流速低，传热系数低的不足，进而提高对流换热及换热器的换热性能，且对流换热过程分相变区与过冷区，相变区换热系数大，过冷区换热系数低，而通过混合流程14，即制冷剂多次与载冷剂换热的方式，可以有效保证：制冷剂在气相时，密度小，需要的较大通道来减小压降，提高换热，而制冷剂在气液两相时，密度大，需要的通道小，增加流速，提高换热，并由于两次对流换热，有效保证过冷度，进而提高对流换热及换热器的换热性能。

实施例2

本实施例提供一种蒸发器，用于在制冷系统里进行制冷剂的蒸发换热，包括实施例1中的同轴换热器，并采用同轴换热器进行制冷剂与载冷剂的换热。

实施例3

本实施例提供一种冷凝器，用于在制冷系统里进行制冷剂的冷凝换热，包括实施例1中的同轴换热器，并采用同轴换热器进行制冷剂与载冷剂的换热。

实施例4

本实施例提供一种制冷系统，包括实施例2中的蒸发器和/或实施例3中的冷凝器，并采用上述蒸发器和/或冷凝器进行制冷剂的蒸发或冷凝换热。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种同轴换热器，其特征在于，包括至少一个连接管路、至少一个载冷剂管路和多个制冷剂管路，所述载冷剂管路和所述制冷剂管路同轴设置，所述载冷剂管路的内侧和外侧分别设有所述制冷剂管路，所述制冷剂管路之间通过所述连接管路连接。

2.根据权利要求1所述的一种同轴换热器，其特征在于，每个所述制冷剂管路分别设有至少两个制冷剂开口，所述连接管路连接位于不同制冷剂管路上的所述制冷剂开口；每个所述载冷剂管路分别设有至少两个载冷剂开口。

3.根据权利要求1或2所述的一种同轴换热器，其特征在于，在所述制冷剂管路和所述载冷剂管路中，位于内侧的管路部分露出于其相邻的位于外侧的管路。

4.根据权利要求3所述的一种同轴换热器，其特征在于，在所述制冷剂管路和所述载冷剂管路中，位于内侧的管路的端部露出于其相邻的位于外侧的管路的端部。

5.根据权利要求3所述的一种同轴换热器，其特征在于，所述制冷剂开口设于所述制冷剂管路露出的部分，和/或，所述载冷剂开口设于所述载冷剂管路露出的部分。

6.根据权利要求1或2所述的一种同轴换热器，其特征在于，所述制冷剂管路的数量比所述载冷剂管路的数量多一个。

7.根据权利要求6所述的一种同轴换热器，其特征在于，所述制冷剂管路设置有两个，所述载冷剂管路设置有一个。

8.一种蒸发器，其特征在于，包括权利要求1至7中任意一项所述的同轴换热器。

9.一种冷凝器，其特征在于，包括权利要求1至7中任意一项所述的同轴换热器。

10.一种制冷系统，其特征在于，包括权利要求8所述的蒸发器和/或权利要要求9所述的冷凝器。

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