CN115808031A - 一种铲齿式蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铲齿式蒸发器，蒸发器沿竖直方向设置至少三层翅片管，翅片管包括基管和基管上一体化铲齿形成的翅片，翅片管依靠接头和弯头相互连接，并通过接头连接制冷剂流出管和流入管，蒸发器左右两侧安装有端板。翅片管由下至上第一层为第一结霜管，第二层为第二结霜管，其余为换热管。换热管上翅片为垂直于基管设置的平直翅片；第二结霜管上翅片为垂直于基管设置的波纹状翅片；第一结霜管上翅片为倾斜于基管设置的波纹状翅片。冰箱包括安装有上述铲齿式蒸发器的冰箱。本发明提供的铲齿式蒸发器，翅片与基管一体成型，传热效率高，且绝大部分霜层结在蒸发器下层的第一、二结霜管上，大大缩短了电加热除霜时间。

Description

一种铲齿式蒸发器

技术领域

本发明属于冰箱技术领域，具体涉及一种铲齿式蒸发器。

背景技术

蒸发器是冰箱中的重要部件，低温的冷凝液体通过蒸发器，与冰箱内空气进行热交换，气化吸热，达到制冷的效果。目前冰箱内常用管翅式蒸发器，一方面，对于管翅式蒸发器，翅片与管子之间不可避免存在接触热阻，导致热交换效率不高，影响了制冷效果。为了保证足够的制冷量，管翅式蒸发器通常体积较大，减小了间室有效容积。另一方面，为了避免蒸发器下游被霜堵塞，管翅式蒸发器通常下层翅片间距较大、上层翅片间距较小，然而，正是这种布置方式使得蒸发器下层翅片总面积小，湿润的冷空气流过这部分翅片后依然保持较高的湿度，导致蒸发器上层翅片同样结霜较多。考虑到目前除霜加热器一般安装在蒸发器下游，蒸发器上层结霜量越多，除霜耗时就越长，被除霜加热器加热的暖空气泄露到冷冻室中，使得冷冻室温度可以升高10至20℃，严重影响了食物品质。

综上，现有技术提供的蒸发器，换热效率低、体积大、除霜耗时长。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种换热效率高，并且绝大部分霜层可以累积在蒸发器下层的铲齿式蒸发器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括沿竖直方向设置的至少三层翅片管，每层所述翅片管的两端分别相连有接头，最上层翅片管的入口通过接头与制冷剂流入管相连，最下层翅片管的出口通过接头与制冷剂流出管相连，任意两层相邻翅片管的接头经弯头相连通，且在翅片管两端分别安装有左端板和右端板，所述翅片管包括基管和在基管上一体化铲齿形成的翅片。

所述翅片管由下至上第一层为第一结霜管，第二层为第二结霜管，第二层以上为换热管；所述第一结霜管与所述第二结霜管上的翅片为波纹状翅片，所述换热管上的翅片为平直翅片。

所述波纹状翅片的波纹振幅与波长之比l/A≥8；

所述第一结霜管上的翅片与第一结霜管的基管倾斜设置，其夹角θ为：

其中，F_h为第一结霜管上翅片的高度，F_d为换热管的翅片的间距，A为第一结霜管11上翅片的波纹振幅。

所述换热管的翅片的间距F_d为4毫米至6毫米。

所述第二结霜管上的翅片垂直于第二结霜管的基管；所述换热管上的翅片垂直于换热管的基管设置。

所述第一结霜管的翅片的间距为所述换热管的翅片间距的两倍，所述第二结霜管的翅片间距与所述换热管的翅片的间距相同。

所述翅片管为直管。

所述翅片管为U型管。

所述翅片管为蛇形管。

本发明提出的铲齿式蒸发器，首先，翅片管包括基管和基管上一体化铲齿形成的翅片，翅片与管子之间不存在接触热阻，翅片管能够实现本体传热，极大得提升了传热效率。而对于管翅式蒸发器，翅片通常采用紧箍的方式固定在管子上，二者之间存在接触热阻，导致翅片温度不均匀，距离管子较远的部分温度较高，传热效率低。在相同换热能力下，本发明提出的铲齿式蒸发器的体积可减小25％以上，提升了间室有效容积。

进一步的，本发明将翅片管分为下层的结霜管和上层的换热管，对于结霜管，一方面采用波纹状翅片，一方面将波纹状翅片倾斜于基管设置，保证了其较大的流动阻力和翅片外表面积，从而绝大部分霜层都会结在下层结霜管上，上层换热管结霜量很少，可以与空气进行充分换热。在进行电加热除霜时，由于大部分霜层都位于蒸发器下侧，靠近加热管，所以霜层融化很快，极大得减少了化霜过程耗费的时间，同时也减小了由于化霜导致的冷冻室温升，提升了食物储存品质。

在相关技术中常用的管翅式蒸发器，翅片薄且大，在运输和装配的过程中，翅片不可避免的发生变形，相临翅片间容易发生接触甚至贴合在一起，影响了风的正常流通，降低了换热效果。而本发明提出的蒸发器，翅片较小且较硬，不易变形。

附图说明

图1为本发明提供的具有五层U型翅片管的蒸发器的结构示意图；

图2为本发明提供的具有五层U型翅片管的蒸发器的正视图；

图3为本发明提供的具有五层U型翅片管的蒸发器俯视图；

图4为本发明提供的具有五层U型翅片管的蒸发器俯视图的局部放大图；

图5为第一结霜管局部结构示意图；

图6为第二结霜管局部结构示意图；

图7为换热管局部结构示意图；

图8为波纹示意图；

图中：1、翅片管：11、第一结霜管：111、基管；112、翅片；12、第二结霜管：121、基管；122、翅片；13、换热管：131、基管；132、翅片；2、接头；3、弯头；4、制冷剂流出管；5、制冷剂流入管；6、右端板；7、左端板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

参见图1、2、3，本发明包括沿竖直方向设置的至少三层翅片管1、接头2、弯头3、制冷剂流出管4、制冷剂流入管5、右端板6和左端板7；每层翅片管1的两端分别安装有接头12；制冷剂流出管4通过接头2与最下层翅片管1连接，制冷剂流入管5通过接头2与最上层翅片管1连接；弯头15通过接头4连通任意两层相邻的翅片管1；右端板6与左端板7分别安装在蒸发器右侧和左侧。翅片管1包括基管和基管上一体化铲齿形成的翅片。

本实施例中，接头2以方转圆接头进行示意性说明，弯头3以半圆形弯头进行示意性说明，翅片管1以U型翅片管进行示意性说明。

参见图4、5、6、7、8，本发明的铲齿式蒸发器由下至上第一层翅片管1称为第一结霜管11，第二层翅片管1称为第二结霜管12，其余翅片管1称为换热管13。第一结霜管11上的翅片112与第二结霜管12上的翅片122为波纹状翅片，且波纹振幅与波长之比l/A≥8，换热管13上的翅片132为平直翅片。第一结霜管11上的翅片112倾斜于基管111设置，第二结霜管12上的翅片122垂直于基管121设置；换热管13上的翅片132同样垂直于基管131设置。第一结霜管11上的翅片112与基管111的夹角θ范围为：

其中，F_h为翅片高度，F_d为换热管13的翅片132间距，A为第一结霜管11的翅片112的波纹振幅。

第一结霜管11翅片间距为换热管13翅片间距的两倍，第二结霜管12翅片间距与换热管13翅片间距相同。

在本实施例中以五层U型翅片管11为例进行示意性说明，则上三层翅片管为换热管13。翅片管11的形式有多种可能的实施方式，在本实施例中以翅片管11为U型管进行示意性说明，在其他的一些实施例中，翅片管11还可以为直管或蛇形管。

在本发明中，换热管13的翅片间距F_d在4毫米至6毫米之间。

冰箱中蒸发器最先接触风的翅片是结霜最严重的翅片，当风自下而上流过蒸发器时，蒸发器下层结霜量比上层多，为了避免霜堵，目前蒸发器通常采用最下层翅片间距大、上层翅片间距小这种“下疏上密”布置方式。但是，对于现有技术提供的管翅式蒸发器，这种布置方式也有缺点：由于最下层翅片间距大，翅片总外表面积小，湿润的冷空气流过这部分翅片后依然保持较高的湿度，导致蒸发器上层翅片同样结霜较多。考虑到目前除霜加热器一般安装在蒸发器下游，蒸发器上层结霜量越多，除霜就越困难，除霜耗时就越长。被除霜加热器加热的暖空气泄露到冷冻室中，使得冷冻室温度可以升高10至20℃，严重影响了食物品质。若绝大部分霜层可以结在蒸发器下部，保证蒸发器上部基本无霜，一方面可以提升蒸发器的制冷能力，另一方面除霜所耗费的时间将大大减少，由此引起的冷冻温升也将大大降低。木发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种换热效率高，并且绝大部分霜层可以累积在蒸发器下层的蒸发器。

对于“下疏上密”蒸发器来说，最易结霜的位置有两处，显然，一处是最下层大间距翅片处，而另一处是大间距翅片上侧第一层小间距翅片处。这是因为此处翅片间距骤缩，有一部分翅片同样是第一层与风接触的翅片。

本发明提出的铲齿式蒸发器，将前者定义为第一结霜管11，后者定义为第二结霜管12，其余翅片管定义为换热管13。换热管13同相关技术提供的管翅式蒸发器一样采用平直翅片，但第一结霜管11和第二结霜管12采用波纹状翅片，波纹状翅片一方面有效增大了翅片表面积，另一方面，当风流经波纹翅片时，流动阻力远大于平直翅片，空气流速减慢。对于蒸发器的结霜过程，空气流速越慢，霜更容易凝结在翅片上。

描述翅片流动阻力时常用的参数为翅片阻力因子f，对于波纹翅片，f因子的计算公式为：

其中，a、b、c为跟据相关几何参数计算的正系数。F_d为翅片间距，F_h为翅片高度，A为波纹振幅。

由上式可知，在其它几何参数相同的情况下，波纹振幅越大，流动阻力越大。然而，若波纹振幅过大，会在波纹“凹”处形成流动死区，风不能经过此处翅片，因此这部分翅片既不参与换热，也不会结霜。并且，波纹状翅片管包括基管和基管上一体化铲齿形成的翅片振幅越大，化霜水越不易从翅片流入接水盘中，容易积蓄在此处导致二次结冰。因此，第一结霜管11和第二结霜管12上翅片管包括基管和基管上一体化铲齿形成的翅片112和122的波长与振幅之比l/A≥8。

为了避免第二结霜管12上的霜层融化时化霜水流经第一结霜管11，导致第一结霜管11上累积太多化霜水，将第一结霜管11上的翅片112倾斜于基管111设置，这种设置放置又进一步增加了第一结霜管11上的翅片112的外表面积。需要注意的是，若第一结霜管11上的翅片112倾角θ过大，则翅片112在水平面上的投影将与第二结霜管12上的翅片122产生重叠，也就意味着第二结霜管12流下的化霜水依然会滴落在第一结霜管11上。图4为第一结霜管11倾角θ最大时的示意图，可以推得：

由于第一结霜管11和第二结霜管12的翅片112和122呈波纹状，并且第一结霜管11的翅片112倾斜于基管111设置，故每片翅片112和122面积是换热管13上的翅片132面积的1.5至2倍。因此，一方面，第一结霜管11和第二结霜管12流动阻力大，风在翅片间流速慢，另一方面，第一结霜管11和第二结霜管12其上的翅片112和122面积大，可以累积更多霜层。综上两点原因，对于本发明提出的铲齿式蒸发器，绝大部分霜层累积在蒸发器下层的第一结霜管11和第二结霜管12上，蒸发器上层的换热管13基本无霜，可以与空气进行充分换热。

为了保证翅片管1具有合适的机械成形特性，选用铝6063作为被铲削的型材。这种材料不仅可以避免铲削过程中的因材料太软导致的材料堆积、刀具粘，还能避免材料太硬导致的翅片开裂，而且还具有比较优异的防腐性能。

本发明提出的铲齿式蒸发器，首先，翅片管包括基管和基管上一体化铲齿形成的翅片，翅片与管子之间不存在接触热阻，翅片管能够实现本体传热，极大得提升了传热效率。而对于管翅式蒸发器，翅片通常采用紧箍的方式固定在管子上，二者之间存在接触热阻，导致翅片温度不均匀，距离管子较远的部分温度较高，传热效率低。在相同换热能力下，本发明提出的铲齿式蒸发器的体积可减小25％以上，提升了间室有效容积。

其次，本发明将翅片管分为下层的结霜管和上层的换热管，对于结霜管，一方面采用波纹状翅片，一方面将波纹状翅片倾斜于基管设置，保证了其较大的流动阻力和翅片外表面积，从而绝大部分霜层都会结在下层结霜管上，上层换热管结霜量很少，可以与空气进行充分换热。在进行电加热除霜时，由于大部分霜层都位于蒸发器下侧，靠近加热管，所以霜层融化很快，极大得减少了化霜过程耗费的时间，同时也减小了由于化霜导致的冷冻室温升，提升了食物储存品质。

最后，在相关技术中常用的管翅式蒸发器，翅片薄且大，在运输和装配的过程中，翅片不可避免的发生变形，相临翅片间容易发生接触甚至贴合在一起，影响了风的正常流通，降低了换热效果。而本发明提出的蒸发器，翅片较小且较硬，不易变形。

Claims (10)

1.一种铲齿式蒸发器，其特征在于：包括沿竖直方向设置的至少三层翅片管(1)，每层所述翅片管(1)的两端分别相连有接头(2)，最上层翅片管(1)的入口通过接头(2)与制冷剂流入管(5)相连，最下层翅片管(1)的出口通过接头(2)与制冷剂流出管(4)相连，任意两层相邻翅片管(1)的接头(2)经弯头(3)相连通，且在翅片管(1)两端分别安装有左端板(7)和右端板(6)，所述翅片管(1)包括基管和在基管上一体化铲齿形成的翅片。

2.根据权利要求1所述的铲齿式蒸发器，其特征在于：所述翅片管(1)由下至上第一层为第一结霜管(11)，第二层为第二结霜管(12)，第二层以上为换热管(13)；所述第一结霜管(11)与所述第二结霜管(12)上的翅片为波纹状翅片，所述换热管(13)上的翅片为平直翅片。

3.根据权利要求2所述的铲齿式蒸发器，其特征在于：所述波纹状翅片的波纹振幅与波长之比l/A≥8。

4.根据权利要求2所述的铲齿式蒸发器，其特征在于：所述第一结霜管(11)上的翅片(112)与第一结霜管(11)的基管(111)倾斜设置，其夹角θ为：

其中，F_h为第一结霜管(11)上翅片(112)的高度，F_d为换热管(13)的翅片(132)的间距，A为第一结霜管(11)上翅片(112)的波纹振幅。

5.根据权利要求4所述的铲齿式蒸发器，其特征在于：所述换热管(13)的翅片(132)的间距F_d为4毫米至6毫米。

6.根据权利要求2所述的铲齿式蒸发器，其特征在于：所述第二结霜管(12)上的翅片(122)垂直于第二结霜管(12)的基管(121)；所述换热管(13)上的翅片(132)垂直于换热管(13)的基管(132)设置。

7.根据权利要求2所述的铲齿式蒸发器，其特征在于：所述第一结霜管(11)的翅片(112)的间距为所述换热管(13)的翅片(132)间距的两倍，所述第二结霜管(12)的翅片(122)间距与所述换热管(13)的翅片(132)的间距相同。

8.根据权利要求1至7任一所述的铲齿式蒸发器，其特征在于，所述翅片管(1)为直管。

9.根据权利要求1至7任一所述的铲齿式蒸发器，其特征在于，所述翅片管(1)为U型管。

10.根据权利要求1至7任一所述的铲齿式蒸发器，其特征在于，所述翅片管(1)为蛇形管。

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