CN201081461Y - 管片式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于空调领域的管片式换热器，可降低制冷剂在管片式换热器中的压力损失，从而提高管片式换热器的换热性能。该管片式换热器包括由进口管路组件、传热管以及出口管路组件连通形成的制冷剂回路，制冷剂回路包括至少2条分流回路，每条分流回路的一端与进口管路组件连通，另一端与出口管路组件连通，每条分流回路均是由至少2种不同管径的传热管按照制冷流向以管径由大到小顺序连通形成。当管片式换热器作为冷凝器时，在制冷剂进入分流回路的初始阶段制冷剂主要为气态，采用较大管径传热管，增加了气态制冷剂与传热管的接触面积，强化制冷剂侧换热，加速气态制冷剂液化，从而降低了制冷剂在传热管中流动的压降。

Description

管片式换热器

技术领域

本实用新型涉及一种热量交换装置，尤其涉及一种空调领域的管片式换热器。

背景技术

目前，管片式换热器基本结构是由传热管、翅片、翅片端板、弯头、进口管路组件以及出口管路组件等构成。其中进口管路组件、传热管、弯头以及出口管路组件连通形成制冷剂回路。管片式换热器在家用空调中应用普遍，由于家用空调大多是热泵式空调，这类空调的管片式换热器既要作为蒸发器又要作为冷凝器使用。以分体式热泵空调器室外机的管片式换热器为例，当空调器进行制冷运行时，该管片式换热器作为冷凝器使用，高温制冷剂气体进入管片式换热器的制冷剂回路并按照制冷流向进行流动，进而通过传热管向室外环境的空气放热并转化为制冷剂液体；当空调进行制热运行时，该管片式换热器作为蒸发器使用，低温制冷剂气液两相体按照与制冷流向相反的方向在制冷剂回路中流动，进而通过传热管从室外环境的空气吸热并转化为制冷剂气体。一般来讲，制冷剂在传热管中流动时，其流速越快，换热效率越高，但制冷剂的压降也会随之增大。而在传热管中流动的制冷剂处于饱和气液或是气液两相时，其压力与温度成对应关系，即当制冷剂的压力下降，制冷剂的温度也会下降。根据传热公式Q(换热量)＝K(传热系数)×F(传热面积)×LMTD(空气和制冷剂的对数平均温度)得知，制冷剂与空气之间必须存在最小温差，才能实现热量传递，制冷剂与空气之间的温差越大，传热量越大。当制冷剂向空气传热时，如果由于制冷剂的压降导致制冷剂温度降低，从而缩小了制冷剂与空气的温差，就会降低传热能力。同时，压缩机做功中含有有用功和无用功，提高制冷剂压力是有用功，但制冷剂流动产生压力降属于无用功，压降同比越大，压缩机的输出功就会增加，从而降低了空调器的换热效能。因此，降低制冷剂在管片式换热器中的压力损失，同时又要保证制冷剂的流速，是提升管片式换热器换热性能的关键。

图1为现有的管片式换热器，其制冷剂回路采用了4条分流回路，目的是为了降低制冷剂在制冷剂回路中流动的压力损失。但由于分流回路的数量过多，制冷剂在每条分流回路中的流速减慢，使管片式换热器的换热效率下降；同时，较多的分流回路，容易产生分流不均匀的问题，影响换热性能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种能够减小制冷剂压力损失的管片式换热器。

解决上述技术问题所使用的技术方案是：管片式换热器，包括由进口管路组件、传热管以及出口管路组件连通形成的制冷剂回路，制冷剂回路包括至少2条分流回路，每条分流回路的一端与进口管路组件连通，另一端与出口管路组件连通，每条分流回路均是由至少2种不同管径的传热管按照制冷流向以管径由大到小顺序连通形成。

作为上述技术方案的进一步改进，所述分流回路包括至少两个的换热单元，每个换热单元分别设置有翅片，每个换热单元的翅片中设置有相同管径的传热管。

作为上述技术方案的优选方案，所述分流回路的数量为2条。

作为上述技术方案的优选方案，每条分流回路均包括两种不同管径的传热管。

作为上述技术方案的优选方案，分流回路包括两个的换热单元，每个换热单元分别设置有翅片，两种不同管径的传热管分别设置在两个换热单元的翅片中。

作为上述技术方案的进一步改进，各个传热管之间管间距相等。

作为上述技术方案的进一步改进，两个换热单元通过连接装置可拆卸连接。

作为上述技术方案的进一步改进，两种不同管径的传热管分别部分或全部采用内螺纹管、光管或内螺纹管与光管的组合。

作为上述技术方案的进一步改进，两个换热单元上的翅片分别由多种形式的翅片组合形成。

作为上述技术方案的进一步改进，两个换热单元上的翅片分别采用亲水铝箔、普通铝箔或超疏水性铝箔中的任意一种或其组合。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过对管片式换热器结构的改进，使该管片式换热器的每条分流回路中的传热管按照制冷流向管径由大到小变化，当管片式换热器作为冷凝器时，制冷剂由气态转变为液态，而在制冷剂进入分流回路的初始阶段制冷剂主要为气态，由于气态制冷剂相比于液态制冷剂换热系数小且气态制冷剂压降比液态制冷剂更大，采用较大管径传热管，增加了气态制冷剂与传热管的接触面积，强化制冷剂侧换热，加速气态制冷剂液化，从而降低了制冷剂在传热管中流动的压降；随着气态制冷剂的液化，将分流回路中的传热管管径缩小从而减少传热管的材料用量，节省成本；通过将分流回路的数量从现有的4条减少为2条，可以提高每条分流回路中制冷剂的流速，从而提高制冷剂的换热效率；通过设置换热单元，不同管径的传热管分别设置在不同换热单元中，可以将该管片式换热器分成多个部分进行单独制造，并且现有模具工装和生产流程基本不需要改变，在一定程度上实现了换热器生产资源的合理配置，提高了管片式换热器的生产效率。试验结果表明，同样是在3200W热泵空调中运行的冷凝器，当冷凝器的分流回路为2条，每条分流回路分别使用数量相等的φ9.52mm和φ8mm管径的U型换热管，比冷凝器的分流回路为4条，每条分流回路均使用φ8mm管径的U型换热管，在相同条件下，制冷能效比(EER)提高2％，额定制热量提高2％。

附图说明

图1为现有管片式换热器的制冷剂回路示意图。

图2为本实用新型实施例1的制冷剂回路示意图。

图3为本实用新型实施例1的主视图。

图4为本实用新型实施例1中的一个换热单元的主视图。

图5为本实用新型实施例1中的另一个换热单元的主视图。

图6为本实用新型实施例2的制冷剂回路示意图。

图7为本实用新型实施例3的制冷剂回路示意图。

图中标记为：传热管1，传热管1a，传热管1b，翅片2a，翅片2b，弯头3，进口管路组件4，出口管路组件5，连接管6。图中箭头表示制冷流向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图2～图7所示的管片式换热器，包括由进口管路组件4、传热管1、以及出口管路组件5连通形成的制冷剂回路，制冷剂回路包括至少2条分流回路，每条分流回路的一端与进口管路组件4连通，另一端与出口管路组件5连通，每条分流回路均是由至少2种不同管径的传热管1按照制冷流向以管径由大到小顺序连通形成。

为了将管片式换热器分解成多个部分进行单独制造，从而提高管片式换热器的生产效率，分流回路包括至少两个的换热单元，每个换热单元分别设置有翅片，每个换热单元的翅片中设置有相同管径的传热管1。

为了减少分流回路的数量以提高分流回路中的制冷剂流速，所述分流回路的数量为2条。

为了减少不同管径的传热管1的种数，以降低制造难度，每条分流回路均包括两种不同管径的传热管1a、1b。同时，分流回路包括两个彼此连接的换热单元，两个换热单元分别设置有翅片2a、2b，两种不同管径的传热管1a、1b分别设置在翅片2a、2b中。

为了使两个换热单元均可以沿用相同加工设备进行加工，同时使空气在管片式换热中的流通更加顺畅，各个传热管1a、1b之间管间距相等。

为了方便管片式换热器的拆卸和维修，两个换热单元通过连接装置可拆卸连接。该连接装置可以使用已知的多种结构，比如使用卡扣、抽芯铆钉或是螺钉、销钉等来连接管片式换热器的两个换热单元。

为了进一步提高传热管与制冷剂的接触面积，达到更好的换热效果，两种不同管径的传热管1a、1b分别部分或全部采用内螺纹管或光管。其中，内螺纹的形式可以采用瘦高齿、交叉齿等或是采用多种螺纹形式进行组合以力求更好的换热效果。

为了进一步提高翅片与外界空气的的接触面积，达到更好的换热效果，两个换热单元上的翅片2a、2b分别由多种形式的翅片组合形成。其中，翅片形式可采用平片、波纹片、波纹冲缝片、百叶窗等。

为了加强翅片与外界空气的传热性能，两个换热单元上的翅片2a、2b分别采用亲水铝箔、普通铝箔或超疏水性铝箔中的任意一种或其组合。

实施例1

如图2～图5，本实用新型的管片式换热器包括前后两排U型传热管1a、1b，每排U型传热管1a和1b均竖直排列有多根，且前后两排U型传热管1a、1b之间的管间距相等。两排U型传热管1a、1b的数量相同且U型传热管1a、1b的管径分别为φ9.52mm和φ8mm。两排U型传热管分别位于前后两个换热单元中，两个换热单元分别设置翅片2a、2b，两个换热单元通过螺钉前后连接成整体。前排U型传热管1a的中间两根U型传热管一端分别与进口管路组件4连通，另一端分别通过弯头3与同排最近的U型传热管的管口连通；后排U型传热管1b的中间两根U型传热管一端分别与出口管路组件5连通，另一端分别通过弯头3与同排最近的U型传热管的管口连通。前后两排U型传热管1a、1b首尾的U型传热管的管口分别通过连接管6连通，从而使该管片式换热器形成包括2条分流回路的制冷剂回路。其中，两条分流回路的U型传热管1数量相等，且每一条分流回路的U型传热管1a、1b的数量也相等。当然，根据实际情况，比如分流回路的数量、不同管径的U型传热管1的种数以及换热单元的数量和连接关系等因素，每条分流回路的U型传热管1的数量可以不相等，且每条分流回路中U型传热管1a和U型传热管1b之间的数量也可以不相等。

图2中箭头所示方向为制冷流向，即空调器进行制冷运行时制冷剂的流动方向。制冷剂通过进口管路组件4分别进入前排的U型传热管1a的中间两根U型传热管的一端，并分别沿着各自的分流回路向前流动；每条分流回路中的制冷剂流过前排的U型传热管1a并通过连接管6进入后排的U型传热管1b中，并继续流动到出口管路组件5，在出口管路组件5中两条分流回路中的制冷剂汇集到一起。由于U型传热管1a、1b的管径分别为φ9.52mm和φ8mm，当制冷剂流经φ9.52mm管径的传热管，大管径传热管增加了气态制冷剂与传热管的接触面积，强化制冷剂侧换热，加速气态制冷剂液化，从而降低了制冷剂在传热管中流动的压降；随着气态制冷剂的液化，制冷剂流经φ8mm管径的传热管，由于传热管管径缩小从而减少传热管的材料用量，节省成本。

当空调器进行制热运行时，制冷剂的流动方向与图2中箭头所示的方向相反。由于本实用新型的管片式换热器仅有2条分流回路，相比于现有的4条分流回路，本实用新型的管片式换热器可以提高每条分流回路中制冷剂的流速，从而提高了制冷剂的换热效率。

实施例2

图6为本实用新型的管片式换热器的另一种实施方式。

如图6所示的管片式换热器同样包括前后两排U型传热管，但每排U型传热管均包括管径为φ9.52mm的U型传热管1a和管径为φ8mm的U型传热管1b，且每排U型传热管中的U型传热管1a和U型传热管1b数量相等。U型传热管1a和U型传热管1b分别位于上下两个换热单元中，两个换热单元分别设置翅片2a、2b，两个换热单元通过螺钉上下连接成整体。位于上部换热单元中的两排U型传热管1a最上面的2根U型传热管的一端分别与进口管路组件4连通；位于下部换热单元中的两排U型传热管1b最下面的2根U型传热管的一端分别与出口管路组件5连通；位于上部换热单元中的两排U型传热管1a最下面的2根U型传热管的一端分别与位于下部换热单元中的两排U型传热管1a最上面的2根U型传热管的一端连通，从而使该管片式换热器形成包括2条分流回路的制冷剂回路。图6中箭头所示方向为制冷流向。

实施例3

图7为本实用新型的管片式换热器的又一种实施方式。

如图7中所示的管片式换热器仅包括1排U型传热管，该排U型传热管分别设置在上下两个换热单元的翅片2a、2b中。设置在翅片2a中的U型传热管1a管径均为φ9.52mm，设置在翅片2b中的U型传热管1b管径均为φ8mm。U型传热管1a中的两根相邻的U型传热管的一端分别与进口管路组件4连通，另一端分别与上下的U型传热管1a连通；U型传热管1b中的两根相邻的U型传热管的一端分别与出口管路组件5连通，另一端分别与上下的U型传热管1b连通；位于最上端的U型传热管1a与位于最下端的U型传热管1b连通，同时位于最下端的U型传热管1a与位于最上端的U型传热管1b连通，从而使该管片式换热器形成包括2条分流回路的制冷剂回路。其中，U型传热管1a中的两根相邻的且分别与进口管路组件4连通的U型传热管可以有多种选择；同样，U型传热管1b中的两根相邻的且分别与出口管路组件5连通的U型传热管也可以有多种选择，并不局限于图7中所示的情形。

Claims (10)

1.管片式换热器，包括由进口管路组件(4)、传热管(1)以及出口管路组件(5)连通形成的制冷剂回路，制冷剂回路包括至少2条分流回路，每条分流回路的两端分别与进口管路组件(4)和出口管路组件(5)连通，其特征是：每条分流回路均是由至少2种不同管径的传热管(1)按照制冷流向以管径由大到小的顺序连通形成。

2.如权利要求1所述的管片式换热器，其特征是：分流回路包括至少两个的换热单元，每个换热单元分别设置有翅片，每个换热单元的翅片中设置有相同管径的传热管(1)。

3.如权利要求2所述的管片式换热器，其特征是：分流回路的数量为2条。

4.如权利要求2所述的管片式换热器，其特征是：每条分流回路均包括两种不同管径的传热管(1a、1b)。

5.如权利要求4所述的管片式换热器，其特征是：分流回路包括两个的换热单元，每个换热单元分别设置有翅片(2a、2b)，两种不同管径的传热管(1a、1b)分别设置在翅片(2a、2b)中。

6.如权利要求5所述的管片式换热器，其特征是：各个传热管(1a、1b)之间管间距相等。

7.如权利要求5所述的管片式换热器，其特征是：两个换热单元通过连接装置可拆卸连接。

8.根据权利要求4～7中任意一项权利要求所述的管片式换热器，其特征是：两种不同管径的传热管(1a、1b)分别部分或全部采用内螺纹管、光管或内螺纹管与光管的组合。

9.根据权利要求5～7中任意一项权利要求所述的管片式换热器，其特征是：两个换热单元上的翅片(2a、2b)分别由多种形式的翅片组合形成。

10.根据权利要求5～7中任意一项权利要求所述的管片式换热器，其特征是：两个换热单元上的翅片(2a、2b)分别采用亲水铝箔、普通铝箔或超疏水性铝箔中的任意一种或其组合。

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