CN115574642A - 换热器及空调机组 - Google Patents

换热器及空调机组 Download PDF

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丁曦
胡东兵
胡海利
王小勇
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Abstract

本发明提供一种换热器及空调机组。换热器包括壳体，所述壳体内部依次形成过热区、冷凝区和过冷区；热管，所述热管设置于所述壳体内，且所述热管的第一端位于所述过热区内、第二端位于所述过冷区内。本发明提供的换热器及空调机组，利用热管的传热性，将刚刚进入壳体的制冷剂(流入过热区内的制冷剂)的热量直接传递至过冷区内，而且相对于现有技术中的换热管的单向换热效率来说，热管的换热效率更高，可以有效地提高换热器的换热效率，而且热管还能够对进入壳体内的气流进行一定的引流，可以有效改善换热器内的流体流场，减少流动死区，进一步地增加换热器的换热效率。

Description

换热器及空调机组
技术领域
本发明涉及空气处理设备技术领域，特别是一种换热器及空调机组。
背景技术
换热器是冷水机组的重要组成部件，压缩机排出的高温高压冷媒气体进入卧式壳管式冷凝器，换热管内较低温度的冷却水吸收制冷剂热量温度升高，气相制冷剂则放出热量冷凝为液态。液态制冷剂经过冷水机组节流部件后，成为低温低压制冷剂进入蒸发器。卧式壳管式冷凝器是冷水机组必不可少的组成部分，常用冷凝器是换热区域存在双相和单相换热两种情况，其中过热气体冷却换热量约占总体换热量的4-8％，但由于为单相换热，该部分换热面积实际占比高达25-40％，这导致现有的过热区结构设计不合理，冷凝器的换热效率低。
发明内容
为了解决现有技术中换热器的换热效率低的技术问题，而提供一种设置热管提高换热效率的换热器及空调机组。
一种换热器，包括：
壳体，所述壳体内部依次形成过热区、冷凝区和过冷区；
热管，所述热管设置于所述壳体内，且所述热管的第一端位于所述过热区内、第二端位于所述过冷区内。
所述换热器还包括第一挡板，所述第一挡板设置于所述壳体内，所述第一挡板套设于所述热管上。
所述换热器还包括进气管，所述进气管设置于所述壳体上，所述进气管与所述过热区连通，且所述进气管的出气方向朝向所述第一挡板。
所述换热器还包括分液结构，所述分液结构设置于所述第一挡板上，且所述分液结构的尖端朝向所述进气管。
所述分液结构的最大高度h1的数值范围为30mm≤h1≤200mm。
所述第一挡板具有朝向所述进气管的第一侧面，所述第一侧面上设置有导流槽，且流经所述导流槽的流体向远离所述冷凝区的方向流动。
所述导流槽的截面为V形，所述V形的顶角β的角度范围为45°≤β≤160°；和/或，所述导流槽的最大深度h3的数值范围为5mm≤h3≤40mm。
所述热管的第一端到所述第一挡板的间距K1的数值范围为20mm≤K1≤100mm；和/或，所述过热区内设置有换热管，所述第一挡板到所述过热区内的换热管的最小距离K2的数值范围为50mm≤K2≤200mm。
所述热管包括竖直段和倾斜段，所述倾斜段连接于所述竖直段上，且所述倾斜段与所述竖直段的夹角θ的角度范围为95°≤θ≤180°。
所述换热器还包括第二挡板，所述第二挡板套设于所述热管上，且所述第二挡板位于所述冷凝区。
所述第二挡板到所述壳体的最低点的最小间距K3数值范围为50mm≤K3≤400mm。
所述热管的数量为多个，所有所述热管以所述进气管的轴线为轴线呈环形分布于所述壳体内。
所述热管的第一端位于所述进气管内。
一种空调机组，包括上述的换热器。
本发明提供的换热器及空调机组，利用热管的传热性，将刚刚进入壳体的制冷剂(流入过热区内的制冷剂)的热量直接传递至过冷区内，而且相对于现有技术中的换热管的单向换热效率来说，热管的换热效率更高，可以有效地提高换热器的换热效率，而且热管还能够对进入壳体内的气流进行一定的引流，可以有效改善换热器内的流体流场，减少流动死区，进一步地增加换热器的换热效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的换热器的剖视图；
图2为本发明实施例提供的第一挡板的剖视图；
图3为本发明实施例提供的第一挡板的俯视图；
图4为本发明实施例提供的第二挡板的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的热管的结构示意图；
图中：
1、壳体；11、过热区；12、冷凝区；13、过冷区；2、热管；3、第一挡板；4、进气管；5、分液结构；31、导流槽；6、换热管；21、竖直段；22、倾斜段；7、第二挡板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图5所示的换热器，包括：壳体1，所述壳体1内部依次形成过热区11、冷凝区12和过冷区13；热管2，所述热管2设置于所述壳体1内，且所述热管2的第一端位于所述过热区11内、第二端位于所述过冷区13内。利用热管2的传热性，将刚刚进入壳体1的制冷剂(流入过热区11内的制冷剂)的热量直接传递至过冷区13内，而且相对于现有技术中的换热管6的单向换热效率来说，热管2的换热效率更高，可以有效地提高换热器的换热效率，而且热管2还能够对进入壳体1内的气流进行一定的引流，可以有效改善换热器内的流体流场，减少流动死区，进一步地增加换热器的换热效率。
其中，过热区11、冷凝区12和过冷区13沿壳体1的高度方向排布。
由于现有技术中，进入壳体1内的制冷剂仅仅能够以进气口的直径为中心进行扩散，造成壳体1的中部区域的制冷剂流速较大，而壳体1的侧壁附近的制冷剂的流速较小，造成壳体1内部的流场分配不均、存在流动死区的问题，造成换热器的换热效率下降。
为此，所述换热器还包括第一挡板3，所述第一挡板3设置于所述壳体1内，所述第一挡板3套设于所述热管2上。利用第一挡板3限制过热区11内的气态制冷剂较快速度的流入过冷区13内，也即减小壳体1的中部区域的制冷剂的流速，从而均匀壳体1的内部流场，提高换热器的换热效率。
具体的，所述换热器还包括进气管4，所述进气管4设置于所述壳体1上，所述进气管4与所述过热区11连通，且所述进气管4的出气方向朝向所述第一挡板3。也即第一挡板3能够对进气管4的排出的气态制冷剂进行阻挡，迫使气态制冷剂向壳体1的侧壁流动，从而有效地改善壳体1内部流场，提高换热器的换热效率。
优选的，第一挡板3的厚度h2的数值范围为10mm≤h2≤50mm，优选为12mm。
所述换热器还包括分液结构5，所述分液结构5设置于所述第一挡板3上，且所述分液结构5的尖端朝向所述进气管4。分液结构5能够对进气管4排出的气态制冷剂进行分流，增加第一挡板3对气态制冷剂的导流效果。
优选的，分液结构5为圆锥形，利用圆锥的尖端对气态制冷剂进行分流，并利用圆锥的斜面对气态制冷剂进行导流，从而逐渐的增加气态制冷剂向壳体1的侧壁流动的速度分量，增加流动到壳体1的侧壁的气态制冷剂的量，有效的优化壳体1内的流场，提高换热器的换热效率。
其中，所述分液结构5的最大高度h1的数值范围为30mm≤h1≤200mm。避免分液结构5过高而影响换热器的高度尺寸，也避免分液结构5过低而无法实现分液效果。
所述第一挡板3具有朝向所述进气管4的第一侧面，所述第一侧面上设置有导流槽31，且流经所述导流槽31的流体向远离所述冷凝区12的方向流动。利用导流槽31对流经第一挡板3的气态制冷剂进行导流，从而进一步提高第一挡板3对气态制冷剂的阻碍效果。
所述导流槽31的截面为V形，所述V形的顶角β的角度范围为45°≤β≤160°。气流可以由V形靠近分液结构5的侧边流入，并由V形的另一侧面流出，从而改变气态制冷剂的流向，优化壳体1内的流场，提高换热器的换热效率。
其中，所述导流槽31的最大深度h3的数值范围为5mm≤h3≤40mm。避免导流槽31的深度过大而在导流槽31的槽底形成死区，也避免导流槽31的深度过小而无法对气态制冷剂产生可靠的导流效果。
优选的，第一挡板3为圆台结构，且第一挡板3的直径d4的数值范围为100mm至500mm，优选120mm。
分液结构5的底面也为圆形，分液结构5的底面的直径d2的数值范围为30mm-200mm，优选40mm。
导流槽31的形状为环形，且导流槽31的环形轴线与第一挡板3的中心轴线共线。且导流槽31的环形外径d3的数值范围为80mm至450mm，优选100mm，环形内径d5的数值范围为70mm至350mm，优选90mm。
所述热管2的第一端到所述第一挡板3的间距K1的数值范围为20mm≤K1≤100mm。避免第一挡板3的遮挡而影响热管2与气态制冷剂的接触面积，从而保证热管2的换热效率。
所述过热区11内设置有换热管6，所述第一挡板3到所述过热区11内的换热管6的最小距离K2的数值范围为50mm≤K2≤200mm。避免第一挡板3的遮挡而造成流动到过热区11的换热管6处的气态制冷剂减小，从而保证热管2的换热效率。
所述热管2包括竖直段21和倾斜段22，所述倾斜段22连接于所述竖直段21上，且所述倾斜段22与所述竖直段21的夹角θ的角度范围为95°≤θ≤180°。通过设置倾斜段22可以加大热管2内部的毛细作用力，并降低重力对管内工作流体的作用，提高热管2的整体换热效率。优选的，夹角θ的角度为120°。
优选的，竖直段21的长度h5的数值范围为250mm至700mm，优选280mm。倾斜段22的长度h6的数值范围为100mm至400mm，优选120mm。
所述换热器还包括第二挡板8，所述第二挡板8套设于所述热管2上，且所述第二挡板8位于所述冷凝区12。利用第二挡板8对热管2的结构进行支撑。保证热管2第二端不会与壳体1产生相对移动，保证热管2的结构可靠。
其中，所述第二挡板8到所述壳体1的最低点的最小间距K3数值范围为50mm≤K3≤400mm。避免第二挡板8对过冷区13内的换热管6的布置和对冷凝区12的换热管6产生影响。
所述壳体1上还设置有出液管，K3也可以表达为第二挡板8到所述出液管与壳体1连接处的距离。
第二挡板8的厚度h4的数值范围为8mm至20mm，优选值为10mm。保证第二挡板8的结构强度。
优选的，所述热管2的第一端到所述第一挡板3的间距K1、所述第一挡板3到所述过热区11内的换热管6的最小距离K2和所述第二挡板8到所述壳体1的最低点的最小间距K3依次增加。
优选的，热管2沿壳体的高度方向分为蒸发段、绝热段和冷凝段，其中，第一挡板3位于蒸发段和绝热段的连接处，第二挡板8位于绝热段和冷凝段的连接处。
作为一种实施方式，所述热管2的数量为多个，所有所述热管2以所述进气管4的轴线为轴线呈环形分布于所述壳体1内。通过多个热管2进一步的提升换热器的换热效率。
其中，热管2所呈的环形数量为至少1条，优选范围为1条至4条。
每一热管2的倾斜段22均朝向环形的外部。
第一挡板3和第二挡板8上均设置有用于热管2通过的安装孔。
优选的，安装孔呈环形分布。安装孔的直径d1的数值范围为5-20mm，优选8mm。热管的吸液芯可为沟槽型、丝网型、烧结芯、平行丝线芯等，优选平行丝线芯；工作流体可为甲醇、丙酮、氨、R11、R22等，优选R22；热管的管径d6为5mm至20mm，优选8mm。
该环形的轴线与进气管4的轴线共线。
所述热管2的第一端位于所述进气管4内。
热管2的第二端位于冷凝区12内最下位置的换热管6处，从而最大限度的保证热管2和液态制冷剂的换热效率。
一种空调机组，包括上述的换热器。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种换热器，其特征在于：包括：
壳体(1)，所述壳体(1)内部依次形成过热区(11)、冷凝区(12)和过冷区(13)；
热管(2)，所述热管(2)设置于所述壳体(1)内，且所述热管(2)的第一端位于所述过热区(11)内、第二端位于所述过冷区(13)内。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述换热器还包括第一挡板(3)，所述第一挡板(3)设置于所述壳体(1)内，所述第一挡板(3)套设于所述热管(2)上。
3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于：所述换热器还包括进气管(4)，所述进气管(4)设置于所述壳体(1)上，所述进气管(4)与所述过热区(11)连通，且所述进气管(4)的出气方向朝向所述第一挡板(3)。
4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于：所述换热器还包括分液结构(5)，所述分液结构(5)设置于所述第一挡板(3)上，且所述分液结构(5)的尖端朝向所述进气管(4)。
5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于：所述分液结构(5)的最大高度h1的数值范围为30mm≤h1≤200mm。
6.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于：所述第一挡板(3)具有朝向所述进气管(4)的第一侧面，所述第一侧面上设置有导流槽(31)，且流经所述导流槽(31)的流体向远离所述冷凝区(12)的方向流动。
7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于：所述导流槽(31)的截面为V形，所述V形的顶角β的角度范围为45°≤β≤160°；和/或，所述导流槽(31)的最大深度h3的数值范围为5mm≤h3≤40mm。
8.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于：所述热管(2)的第一端到所述第一挡板(3)的间距K1的数值范围为20mm≤K1≤100mm；和/或，所述过热区(11)内设置有换热管(6)，所述第一挡板(3)到所述过热区(11)内的换热管(6)的最小距离K2的数值范围为50mm≤K2≤200mm。
9.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述热管(2)包括竖直段(21)和倾斜段(22)，所述倾斜段(22)连接于所述竖直段(21)上，且所述倾斜段(22)与所述竖直段(21)的夹角θ的角度范围为95°≤θ≤180°。
10.根据权利要求9所述的换热器，其特征在于：所述换热器还包括第二挡板(8)，所述第二挡板(8)套设于所述热管(2)上，且所述第二挡板(8)位于所述冷凝区(12)。
11.根据权利要求10所述的换热器，其特征在于：所述第二挡板(8)到所述壳体(1)的最低点的最小间距K3数值范围为50mm≤K3≤400mm。
12.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于：所述热管(2)的数量为多个，所有所述热管(2)以所述进气管(4)的轴线为轴线呈环形分布于所述壳体(1)内。
13.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于：所述热管(2)的第一端位于所述进气管(4)内。
14.一种空调机组，其特征在于：包括权利要求1至13中任一项所述的换热器。
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