CN115235149B - 一种用于低温冰箱或冷柜的盘式微通道回热器及工作方法 - Google Patents
一种用于低温冰箱或冷柜的盘式微通道回热器及工作方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于低温冰箱或冷柜的盘式微通道回热器及工作方法，该回热器包括两条微通道铝扁管和四个集管，采用挤压技术生产微通道铝扁管，两条铝扁管贴合在一起卷绕成跑道式或圆盘式，在高纯氮气的保护下在铝扁管之间、铝扁管端部和集流管之间进行钎焊；该回热器制造成本低，有效换热面积增大，换热效率增强，同时结构紧凑，可以减少系统的制冷剂充注量；此外，该回热器还可以制作为模块单元，根据换热量需求组合成层叠式，方便匹配不同低温冰箱或冷柜产品，制冷剂流路连接方式有串联和并联两种。
Description
技术领域
本发明属于制冷与低温技术领域，具体涉及一种用于低温冰箱或冷柜的盘式 微通道回热器及工作方法。
背景技术
在一众适用于低温冰箱或冷柜的制冷系统中，非共沸混合工质节流制冷系统 结构简单，便于生产制造及维护。然而，当混合工质节流制冷系统获取-86℃的 低温时，制冷剂在节流前需要得到充分预冷，以降低节流损失。因此，在混合工 质节流制冷系统中，回热器的换热性能对低温冰箱或冷柜的制冷温度以及系统能 效有着十分显著的影响。目前，低温冰箱或冷柜中常用的回热器为盘形圆铜管并 焊式回热器或套管式回热器，这两种回热器的流路长，不紧凑，有效换热面积小， 尤其是并焊式回热器。随着近年来铜价的持续上涨，如何在保证回热器换热性能的前提下降低其铜含量对低温冰箱或冷柜生产厂家而言至关重要。采用铝加工的 微通道回热器一方面换热效率高；另一方面结构紧凑、体积小、质量轻，可以降 低制造成本并减少系统的制冷剂充注量。因此，提出新型微通道回热器可以弥补 上述两种回热器的一些不足，尤其是当系统采用环保但易燃易爆的碳氢制冷剂的 时候。
发明内容
针对上述现有回热器存在的缺陷和不足，本发明提供一种用于低温冰箱或冷 柜的盘式微通道回热器及工作方法，该回热器将高压制冷剂铝扁管与低压制冷剂 铝扁管焊接在一起，可以增大有效换热面积，进而增强换热效率。此外，该回热 器还可以制作成模块单元，根据换热量需求组合成层叠式，方便匹配不同低温冰 箱或冷柜产品。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种用于低温冰箱或冷柜的盘式微通道回热器，包括高压制冷剂微通道铝扁 管01、低压制冷剂微通道铝扁管02、高压制冷剂出口集流管03、低压制冷剂入 口集流管04、低压制冷剂出口集流管05、高压制冷剂入口集流管06；所述高压 制冷剂微通道铝扁管01和低压制冷剂微通道铝扁管02采用挤压技术生产，内部 均包括多个微通道；生产好的高压制冷剂微通道铝扁管01和低压制冷剂微通道 铝扁管02贴合在一起，卷绕成跑道式或圆盘式，并钎焊固定；高压制冷剂出口 集流管03、低压制冷剂入口集流管04、低压制冷剂出口集流管05和高压制冷剂 入口集流管06上开槽，高压制冷剂微通道铝扁管01的两个端部垂直插入高压制 冷剂出口集流管03和高压制冷剂入口集流管06的槽中并钎焊固定，低压制冷剂 微通道铝扁管02的两个端部垂直插入低压制冷剂入口集流管04和低压制冷剂出 口集流管05的槽中并钎焊固定；与高压制冷剂微通道铝扁管01连通的高压制冷 剂出口集流管03以及与低压制冷剂微通道铝扁管02连通的低压制冷剂入口集流 管04位于同一侧，与高压制冷剂微通道铝扁管01连通的高压制冷剂入口集流管 06以及与低压制冷剂微通道铝扁管02连通的低压制冷剂出口集流管05位于同一 侧，以达到高压制冷剂与低压制冷剂逆流换热。
优选的，所述钎焊固定方法为：将预组装好的跑道式或圆盘式微通道回热器 置入炉中，在高纯氮气的保护下对高压制冷剂微通道铝扁管01和低压制冷剂微 通道铝扁管02之间、两个铝扁管端部和各自的集流管之间进行钎焊。
优选的，所述挤压技术包括铸锭热挤压和盘铝线杆连续挤压两种方式。
优选的，所述盘式微通道回热器能够制作为模块单元，根据换热量需求组合 成层叠式，通过焊接集流管，制冷剂流路串联或并联；串联连接时，相邻的两个 模块单元中有两个集流管焊接在一起，制冷剂从顶部或底部模块单元的集流管进 入，依次流经回热器每个模块单元的微通道铝扁管，之后从底部或顶部模块单元 的集流管流出；并联连接时，相邻的两个模块单元中四个集流管均焊接在一起，制冷剂从微通道铝扁管一端的集流管后进入后分流至每个模块单元，制冷剂同时 流经回热器每个模块单元的微通道铝扁管，之后从微通道铝扁管另一端的集流管 汇聚流出。
所述的一种用于低温冰箱或冷柜的盘式微通道回热器的工作方法，制冷剂的 流动方式为：高压制冷剂与低压制冷剂在所述回热器中逆流换热；高压制冷剂进 入高压制冷剂入口集流管06后分流，进入高压制冷剂微通道铝扁管01内部的各个微通道中流动，与低压制冷剂微通道铝扁管02中的制冷剂进行换热，之后在 高压制冷剂出口集流管03中汇聚流出回热器；低压制冷剂进入低压制冷剂入口 集流管04后分流，进入低压制冷剂微通道铝扁管02内部的各个微通道中流动， 与高压制冷剂微通道铝扁管01中的制冷剂进行换热，之后在低压制冷剂出口集 流管05中汇聚流出回热器；高压制冷剂和低压制冷剂在高压制冷剂微通道铝扁 管01和低压制冷剂微通道铝扁管02中逆向流动，减小了换热温差，换热过程不 可逆损失小。
本发明提出的盘式微通道换热器具有如下优势：
(1)本发明所述回热器将高压制冷剂铝扁管与低压制冷剂铝扁管焊接在一 起，与现有技术中圆管并焊式回热器相比，制造成本降低，有效换热面积增大， 换热效率增强。
(2)本发明所述回热器结构紧凑，同时盘形结构使该回热器易于放置在低 温冰箱或冷柜的保温层中，此外该回热器质量轻、制冷剂充注量少，为实际应用 奠定了基础。
(3)本发明所述回热器可以制作为模块单元，根据换热量需求组合成层叠 式，方便匹配不同低温冰箱或冷柜产品，制冷剂流路连接方式有串联和并联两种。
附图说明
图1是本发明的跑道式卷绕微通道回热器示意图。
图2a和图2b分别是图1中回热器A-A及B-B截面图。
图3是本发明的圆盘式卷绕微通道回热器示意图。
图4是本发明的盘式微通道回热器的串联层叠连接方法示意图。
图5是本发明的盘式微通道回热器的并联层叠连接方法示意图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案和优点更加明了，下面结合附图进一步对本发明作 详细说明。
如图1、图2a、图2b和图3所示，本发明是一种用于低温冰箱或冷柜的盘 式微通道回热器，包括高压制冷剂微通道铝扁管01、低压制冷剂微通道铝扁管02、高压制冷剂出口集流管03、低压制冷剂入口集流管04、低压制冷剂出口集 流管05、高压制冷剂入口集流管06；高压制冷剂微通道铝扁管01和低压制冷剂 微通道铝扁管02采用挤压技术生产，包括铸锭热挤压和盘铝线杆连续挤压两种 方式；生产好的高压制冷剂微通道铝扁管01和低压制冷剂微通道铝扁管02贴合 在一起，可以卷绕成如图1所示的跑道式或如图3所示的圆盘式；高压制冷剂出 口集流管03、低压制冷剂入口集流管04、低压制冷剂出口集流管05和高压制冷剂入口集流管06上开槽，将高压制冷剂微通道铝扁管01的两个端部垂直插入高 压制冷剂出口集流管03和高压制冷剂入口集流管06的槽中，将低压制冷剂微通 道铝扁管02的两个端部垂直插入低压制冷剂入口集流管04和低压制冷剂出口集 流管05的槽中；将预组装好的跑道式或圆盘式微通道换热器置入炉中，在高纯 氮气的保护下对高压制冷剂微通道铝扁管01和低压制冷剂微通道铝扁管02之间、两个铝扁管端部和各自的集流管之间进行钎焊。
制冷剂在所述回热器中的流动方式为：高压制冷剂与低压制冷剂在所述回热 器中逆流换热；高压制冷剂进入高压制冷剂入口集流管06后分流，进入高压制 冷剂微通道铝扁管01内部的各个微通道中流动，与低压制冷剂微通道铝扁管02 中的制冷剂进行换热，之后在高压制冷剂出口集流管03中汇聚流出回热器；低 压制冷剂进入低压制冷剂入口集流管04后分流，进入低压制冷剂微通道铝扁管 02内部的各个微通道中流动，与高压制冷剂微通道铝扁管01中的制冷剂进行换 热，之后在低压制冷剂出口集流管05中汇聚流出回热器；高压制冷剂和低压制冷剂在高压制冷剂微通道铝扁管01和低压制冷剂微通道铝扁管02中逆向流动， 减小了换热温差，换热过程不可逆损失小。
图1和图3所述盘式微通道换热器还可以作为模块单元，根据换热量需求组 合成层叠式，通过焊接集流管，制冷剂流路可以串联，也可以并联；串联连接时， 相邻的两个模块单元中有两个集流管焊接在一起，制冷剂从顶部或底部模块单元 的集流管进入，依次流经回热器每个模块单元的微通道铝扁管，之后从底部或顶 部模块单元的集流管流出；并联连接时，相邻的两个模块单元中四个集流管均焊接在一起，制冷剂从微通道铝扁管一端的集流管后进入后分流至每个模块单元， 制冷剂同时流经回热器每个模块单元的微通道铝扁管，之后从微通道铝扁管另一 端的集流管汇聚流出。
图4所示为三个跑道式微通道回热器模块单元串联，制冷剂具体流动方式为： 高压制冷剂进入串联顶部高压制冷剂入口集流管101后分流，进入回热器顶部模 块单元的串联顶部高压制冷剂微通道铝扁管103内部的各个微通道中流动换热， 在串联顶部高压制冷剂出口集流管105中汇聚后，进入回热器中间模块单元的串联中间高压制冷剂微通道铝扁管107中流动换热，之后汇聚到串联中间高压制冷 剂出口集流管109，然后进入回热器底部模块单元的串联底部高压制冷剂微通道 铝扁管111中流动换热，最后从串联底部高压制冷剂出口集流管113中汇聚流出 回热器；低压制冷剂则从串联底部低压制冷剂入口集流管114中进入，分流至回 热器底部模块单元的串联底部低压制冷剂微通道铝扁管112中流动换热，在串联 中间低压制冷剂出口集流管110中汇聚后，进入回热器中间模块单元的串联中间 低压制冷剂微通道铝扁管108中流动换热，之后汇聚到串联顶部低压制冷剂出口集流管106，然后进入回热器顶部模块单元的串联顶部低压制冷剂微通道铝扁管 104中流动换热，最后从串联顶部低压制冷剂入口集流管102中汇聚流出回热器。
图5所示为三个跑道式微通道回热器模块单元并联，制冷剂具体流动方式为： 高压制冷剂进入并联高压制冷剂入口集流管201后分流，同时进入回热器三个模 块单元的并联顶部高压制冷剂微通道铝扁管205、并联中间高压制冷剂微通道铝 扁管207、并联底部高压制冷剂微通道铝扁管209内部的各个微通道中流动换热， 最后从并联高压制冷剂出口集流管203中汇聚流出回热器；低压制冷剂进入并联低压制冷剂入口集流管204后分流，同时进入回热器三个模块单元的并联顶部低 压制冷剂扁管206、并联中间低压制冷剂微通道铝扁管208、并联底部低压制冷 剂微通道铝扁管210内部的各个微通道中流动换热，最后从并联低压制冷剂出口 集流管202中汇聚流出回热器。
Claims (4)
1.一种用于低温冰箱或冷柜的盘式微通道回热器，其特征在于：包括高压制冷剂微通道铝扁管(01)、低压制冷剂微通道铝扁管(02)、高压制冷剂出口集流管(03)、低压制冷剂入口集流管(04)、低压制冷剂出口集流管(05)、高压制冷剂入口集流管(06)；所述高压制冷剂微通道铝扁管(01)和低压制冷剂微通道铝扁管(02)采用挤压技术生产，内部均包括多个微通道；生产好的高压制冷剂微通道铝扁管(01)和低压制冷剂微通道铝扁管(02)贴合在一起，卷绕成跑道式或圆盘式，并钎焊固定；两种卷绕方式均是在同一平面上由内至外螺旋卷绕，跑道式扁管包括有多个直管段部分和多个弧形管段部分，其直管段和弧形管段交替设置进行卷绕，圆盘式扁管则是卷绕形成涡状；高压制冷剂出口集流管(03)、低压制冷剂入口集流管(04)、低压制冷剂出口集流管(05)和高压制冷剂入口集流管(06)上开槽，高压制冷剂微通道铝扁管(01)的两个端部垂直插入高压制冷剂出口集流管(03)和高压制冷剂入口集流管(06)的槽中并钎焊固定，低压制冷剂微通道铝扁管(02)的两个端部垂直插入低压制冷剂入口集流管(04)和低压制冷剂出口集流管(05)的槽中并钎焊固定；与高压制冷剂微通道铝扁管(01)连通的高压制冷剂出口集流管(03)以及与低压制冷剂微通道铝扁管(02)连通的低压制冷剂入口集流管(04)位于同一侧，与高压制冷剂微通道铝扁管(01)连通的高压制冷剂入口集流管(06)以及与低压制冷剂微通道铝扁管(02)连通的低压制冷剂出口集流管(05)位于同一侧，以达到高压制冷剂与低压制冷剂逆流换热；所述盘式微通道回热器能够制作为模块单元，根据换热量需求组合成层叠式，通过焊接集流管，制冷剂流路串联或并联；串联连接时，相邻的两个模块单元中有两个集流管焊接在一起，制冷剂从顶部或底部模块单元的集流管进入，依次流经回热器每个模块单元的微通道铝扁管，之后从底部或顶部模块单元的集流管流出；并联连接时，相邻的两个模块单元中四个集流管均焊接在一起，制冷剂从微通道铝扁管一端的集流管后进入后分流至每个模块单元，制冷剂同时流经回热器每个模块单元的微通道铝扁管，之后从微通道铝扁管另一端的集流管汇聚流出。
2.根据权利要求1所述的一种用于低温冰箱或冷柜的盘式微通道回热器，其特征在于：所述钎焊固定方法为：将预组装好的跑道式或圆盘式微通道回热器置入炉中，在高纯氮气的保护下对高压制冷剂微通道铝扁管(01)和低压制冷剂微通道铝扁管(02)之间、两个铝扁管端部和各自的集流管之间进行钎焊。
3.根据权利要求1所述的一种用于低温冰箱或冷柜的盘式微通道回热器，其特征在于：所述挤压技术包括铸锭热挤压和盘铝线杆连续挤压两种方式。
4.权利要求1所述的一种用于低温冰箱或冷柜的盘式微通道回热器的工作方法，其特征在于：制冷剂的流动方式为：高压制冷剂与低压制冷剂在所述回热器中逆流换热；高压制冷剂进入高压制冷剂入口集流管(06)后分流，进入高压制冷剂微通道铝扁管(01)内部的各个微通道中流动，与低压制冷剂微通道铝扁管(02)中的制冷剂进行换热，之后在高压制冷剂出口集流管(03)中汇聚流出回热器；低压制冷剂进入低压制冷剂入口集流管(04)后分流，进入低压制冷剂微通道铝扁管(02)内部的各个微通道中流动，与高压制冷剂微通道铝扁管(01)中的制冷剂进行换热，之后在低压制冷剂出口集流管(05)中汇聚流出回热器；高压制冷剂和低压制冷剂在高压制冷剂微通道铝扁管(01)和低压制冷剂微通道铝扁管(02)中逆向流动，减小了换热温差，换热过程不可逆损失小。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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