CN1632440A - 一种新型换热器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用在分体空调、窗式空调等各种机型上换热器。包括有若干冷媒在其内流动的换热管(1)及固装在其上的翅片，其中在两相区开始的位置P处，单路换热管(1)的出口分别与若干路换热管(1)的进口相通，在两相区结束的位置Q，若干路换热管(1)的出口分别与单路换热管(1)的进口相通。本发明不但可以降低两相区的流量以减小压降，同时可以增大两相区的换热面积，充分利用两相区的高换热系数来提高换热性能。虽然由于制冷剂质量流量减小同时会引起了单路换热量的减小，但理论计算和实验表明，换热器总的换热量增大，总压降减小，换热系数及压降的分布更均匀。对多回路换热器，如果各个分支回路换热不均匀，阻力过大，也可采用此方法。

Description

一种新型换热器

1、技术领域：

本发明是一种用在分体空调室内机、室外机及窗式空调等各种机型上换热器，属于换热器的创新技术。

2、背景技术：

现有换热器的强化换热研究，人们多把精力放在改变翅片类型和换热管内部结构上，翅片形式和换热管管内结构的改进，对换热器的整体效率提高有着较大的影响。但是换热管的排布形式、即冷媒在换热管的流动路线及流动方向还很少有人涉及。理论研究表明，对单回路换热器(蒸发器或冷凝器)来说，沿着管内冷媒的流动方向，单相区(纯汽态或纯液态，下同)的热阻远大于两相区汽，液混合态)的热阻，甚至与空气侧的热阻大致相当。压降沿程的变化规律与换热系数大致相同，单相区的换热系数较低，压降小，而两相区的换热系数和压降要远远高于单相区，这种换热器换热很不均匀，导致其换热量不高。以冷凝器流路为例，图1(a)为现有某一单回路冷凝器的流路布置示意图，图2为某一流量下，该冷凝器冷媒沿程温度分布示意图(图中黑点表示管子数，下同)，从图中可以看出：单相区(前3根管子为汽态区，后6根管子为液态区)冷媒温度变化较大，两相区温度基本不变，这一温度分布，为相变点的识别奠定了基础。图3，4，5为某一流量下，该冷凝器冷媒沿程热阻分，换热系数，压降的分布示意图。显然，单相区热阻过高，换热系数较低，两相区压降和换热系数都过高，引起整个换热器换热不均匀。因此根据换热器沿程各参数的变化情况，强化单相区的换热，减小两相区压降，使换热器各个部分换热均匀成为改进其性能的主要方向。

3、发明内容：

本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种巧妙地设置换热管的排布形式、使改进后的流路，冷媒侧两相区的换热系数，压降均有所下降，换热器整体换热，压降的分布更均匀的换热器。本发明设计巧妙，结构简单，显著提高换热器的换热性能。

本发明的结构示意图如附图1所示，包括有若干冷媒在其内流动的换热管

(1)及固装在其上的翅片，其中在两相区开始的位置P处，单路换热管(1)的出口分别与若干路换热管(1)的进口相通，在两相区结束的位置Q，若干路换热管(1)的出口分别与单路换热管(1)的进口相通。

上述在两相区开始的位置P处，单路换热管(1)的出口分别与2路或2路以上换热管(1)的进口相通，在两相区结束的位置Q，2路或2路以上换热管(1)的出口分别与单路换热管(1)的进口相通。

上述换热管(1)均为由若干根U型管组成的蛇形管。

上述若干排换热管的管内强化方式可相同，也可以不同。

上述换热管(1)可为光管，或普通强化管，或为高效强化管。

上述换热管(1)上固装的翅片的类型、疏密程度可相同，也可以不同。

上述若干换热管(1)上固装的翅片为普通翅片，或为高效翅片。

上述换热管(1)在单相区采用高效内螺纹管或高效翅片。

本发明巧妙地设置换热管的排布形式，在单回路换热器两相区开始时将单路分成两路或多路流动的布置方式，两相区结束时采用合流，不但可以降低两相区的流量以减小压降，同时可以增大两相区的换热面积，充分利用两相区的高换热系数来提高换热性能。虽然由于制冷剂质量流量减小同时会引起了单路换热量的减小，但理论计算和实验研究都表明，换热器总的换热量增大，总压降减小，换热系数及压降的分布更均匀。对多回路换热器，如果各个分支回路换热不均匀，阻力过大，也可以采用此种方法。本发明是一种设计巧妙，结构简单，方便实用，显著提高换热性能的换热器。

4、附图说明：

图1(a)为现有单回路换热器(以冷凝器为例)的结构示意图；

图1(b)为本发明换热器(以冷凝器为例)的结构示意图；

图2为现有单回路换热器(以冷凝器为例)中温度沿程分布示意图；

图3为现有单回路换热器(以冷凝器为例)中热阻沿程分布示意图；

图4为现有单回路换热器(以冷凝器为例)中管内冷媒换热系数沿程分布示意图；

图5为现有单回路换热器(以冷凝器为例)中管内冷媒压降沿程分布示意图；

图6为本发明换热器(以冷凝器为例)中管内冷媒换热系数沿程分布示意图；

图7为本发明换热器(以冷凝器为例)中管内冷媒压降沿程分布示意图。

5、具体实施方式：

实施例1：

本发明的结构示意图如图1(b)所示，本实施例用在空调器中作为冷凝器使用，包括有若干冷媒在其内流动的换热管(1)及固装在其上的翅片，其中在两相区开始的位置P处，单路换热管(1)的出口分别与若干路换热管(1)的进口相通，在两相区结束的位置Q，若干路换热管(1)的出口分别与单路换热管(1)的进口相通。冷凝器的冷媒进口处相态是气态，两相区开始后的相态为汽液混合态，两相区结束后的相态为液态。

本实施例中，上述在两相区开始的位置P处，单路换热管(1)的出口分别与2路或2路以上换热管(1)的进口相通，在两相区结束的位置Q，2路或2路以上换热管(1)的出口分别与单路换热管(1)的进口相通。

上述换热管(1)均为由若干根U型管组成的蛇形管。上述若干换热管的管内强化方式可相同，也可以不同。本实施例中，若干换热管的管内强化方式相同。

上述换热管(1)可为光管，或普通强化管，或为高效强化管。本实施例中，换热管(1)为普通强化管。

上述换热管(1)上固装的翅片的类型、疏密程度可相同，也可以不同。本实施例中，换热管(1)上固装的翅片的类型、疏密程度相同。

上述若干换热管(1)上固装的翅片为普通翅片，或为高效翅片。本实施例中，上述换热管(1)在单相区采用高效内螺纹管或高效翅片，这样换热器整体换热会更加均匀，效果会更好。

如图6、7所示为改进后的冷凝器在某一流量下冷媒换热系数，压降的分布示意图，从图中可以看出：改进后的换热器，冷媒侧两相区的换热系数，压降均有所下降，同时实际相变结束点推迟，这是因为各分支流量减小，分支换热减弱，经过合流后，流量又增大，换热增强，从而导致相变结束点后移。从图中可以看出，经过改进后，换热器整体换热，压降的分布更均匀。

具体采用本发明时，步骤如下：

第一步：冷媒从冷凝器上端流入，下端流出，为了找出在某一流量下冷媒发生相变的开始点和结束点，可以通过在两根铜管连接处的外壁安装热电偶(即图1(a)中两根管子端部相连的虚线部分)进行温度的在线测量，当工况稳定时，找出各个温度的分布，温度突变点即为相变点。沿着冷媒的流动方向，第一个温度突变点为相变开始点P，第二个温度突变点即为相变结束点Q。

第二步：相变点分流。在相变开始点P，改变铜管弯头的联接方式，将原单路改为两路(或多路)，在相变结束点Q再采用合流(图1(b))。最终冷媒单路流出。

对蒸发器，实施方案基本相同。

Claims (8)

1、一种新型换热器，包括有若干冷媒在其内流动的换热管(1)及固装在其上的翅片，其特征在于在两相区开始的位置P处，单路换热管(1)的出口分别与若干路换热管(1)的进口相通，在两相区结束的位置Q，若干路换热管(1)的出口分别与单路换热管(1)的进口相通。

2、根据权利要求1所述的新型换热器，其特征在于上述在两相区开始的位置P处，单路换热管(1)的出口分别与2路或2路以上换热管(1)的进口相通，在两相区结束的位置Q，2路或2路以上换热管(1)的出口分别与单路换热管(1)的进口相通。

3、根据权利要求1或2所述的新型换热器，其特征在于上述换热管(1)均为由若干根U型管组成的蛇形管。

4、根据权利要求3所述的新型换热器，其特征在于上述若干排换热管的管内强化方式可相同，也可以不同。

5、根据权利要求4所述的新型换热器，其特征在于上述换热管(1)可为光管，或普通强化管，或为高效强化管。

6、根据权利要求5所述的新型换热器，其特征在于上述换热管(1)上固装的翅片的类型、疏密程度可相同，也可以不同。

7、根据权利要求6所述的新型换热器，其特征在于上述若干换热管(1)上固装的翅片为普通翅片，或为高效翅片。

8、根据权利要求7所述的新型换热器，其特征在于上述换热管(1)在单相区采用高效内螺纹管或高效翅片。

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