CN201828091U - 一种微通道平行流降膜冷凝器 - Google Patents

一种微通道平行流降膜冷凝器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种微通道平行流降膜冷凝器,采用铝制微通道扁管之间焊接铝制波纹翅片的结构,其中位于两端的两个集分流管通过微通道扁管相连,集分流管的上端连接过热蒸汽进口,底端连接过冷液出口,内部设置有隔板,相邻隔板之间的隔板上部为集流部分,下部为分流部分,底部一段为集分液管,其特征在于内部隔板的间距从上到下逐渐减少,隔板之间分流部分的下部及集分液管之间设置有疏水器。该装置将冷凝液通过疏水器及时排出到集液区,保持凝结过程的高空泡率,大幅提高整体传热系数,节省换热管材料30~40%以上。装置彻底解决了微通道冷凝器阻力损失过大、冷凝段再分液不均等问题,可适用于汽车空调、家用及商用空调、冰箱等领域。

Description

一种微通道平行流降膜冷凝器技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种微通道平行流降膜冷凝器,属于微通道平行流换热技术和热 泵技术领域。背景技术
[0002] 目前空调制冷主机、中小型热泵热水器、蒸汽供热换热器、热电厂凝汽器、化工冷 凝过程等均采用的冷凝器的换热元件往往采用铜、不锈钢等材料制成,但其价格较高且长 期趋势上行,同时,常规冷凝器采用的冷凝技术的换热强度不高,需通过增大管材面积来满 足换热量的需要,又会进一步导致成本上升或人工性能不高,因此采用热工性能更好、成本 更低的冷凝技术和材料具有紧迫性和实用价值。
[0003] 铝制微通道平行流技术是一种先进实用的换热技术,在汽车空调行业已经大规模 推广,而在家用及商用空调中用于单冷机的冷凝器也是一种理想的技术措施。但是,采用微 通道平行流方式制作大中型冷凝器则存在一些特殊问题,目前突出的问题包括阻力损失较 大、分液不均勻、冷凝换热强度不高等问题。
[0004] 如何强化冷凝器的换热能力一直是热泵领域理论和应用方面的主要关注点之一, 近年来随着人们对于冷凝器内发生的复杂的两相流换热过程进行了更为深入的理论和实 验研究,对其换热特点及其优化措施也进行了更多的探讨,并获得了一些重要成果和进展。 例如,考察冷凝换热中的复杂的两相流的发展特点,随着凝结液的增多,换热管截面上反映 蒸汽所占比例的空泡率逐渐降低,在湿蒸汽与管壁间的液膜也逐渐增厚,其在传热热阻中 所占比例越来越多,并成为主要矛盾,导致冷凝器换热能力下降,而许多厂家为节省成本选 配尽可能小的换热器,带来热泵制热能力及其能效比(COP)的降低。如果采取措施将换热 截面当地的空泡率提高,其液膜厚度减薄,从而有效降低凝结换热热阻,提高换热能力,就 可获得更好的冷凝效果,有效降低冷凝器成本。这一理论也为某些最新研究成果所证实,例 如专利号为02130914. 0,200520124971. 3等即是采用等流速强化凝结过程的方法解决大 中型冷水机组的冷凝器强化换热问题,但是用于微通道平行流换热中还存在很大问题,影 响热泵等的热工性能指标。为此,有必要寻求可控性更好的降膜冷凝方法。发明内容
[0005] 本实用新型的目的和任务是,针对上述存在的问题,采用最新凝结换热两相流理 论、微通道平行流理论和实践成果,在微通道冷凝器中采用变截面与及时排液相结合,增强 冷凝过程的每一个阶段的换热强度,特别是降低凝结过程中换热管表面的凝结液膜厚度以 大幅改善凝结换热强度,从而大幅增强冷凝器整体换热效果,同时有效降低冷凝过程的阻 力损失,实现分液均勻,为大幅提升热泵等的整机性能或降低冷凝器成本提供技术基础。
[0006] 本实用新型的具体描述是:一种微通道平行流降膜冷凝器,由微通道扁管、波纹翅 片、集分流管和疏水器组成,其中位于两端的第一集分流管(1)通过微通道扁管(¾与第二 集分流管(4)相连,相邻微通道扁管(¾之间焊接有波纹翅片(3),第一集分流管(1)或第二集分流管(4)的上端与过热蒸汽进口(A)相连,底端与过冷液出口(B)相连,第一集分流 管(1)和第二集分流管(4)内部设置有隔板(7),相邻两个隔板之间的空间的上部为集流部 分,下部为分流部分,第一集分流管(1)和第二集分流管(4)的底部一段为集分液管(6),其 特征在于第一集分流管(1)和第二集分流管内部隔板(7)的间距从上到下逐渐减少, 隔板之间的分流部分的下部以及集分液管(6)之间设置有疏水器(5)。
[0007] 每一个疏水器(¾均为一个或一组设置于第一集分流管(1)和第二集分流管(4) 外部的毛细管结构或者微通道扁管结构,或者在第一集分流管(1)和第二集分流管内 部隔板上开设一个或一组孔口结构。
[0008] 微通道扁管(¾、波纹翅片(¾、第一集分流管(1)、第二集分流管(4)和/或疏水 器(5)的材料为铝或铝合金。
[0009] 冷凝器排数可采用单排、多排或1排半;整体结构可采用直板式、L型、V型、N型、 W型;分流管个数可采用一个或多个,也可不采用集分流管而由一个扁管组成;扁管间可采 用波纹翅片(3)连接,也可不采用波纹翅片(3)而是由微通道扁管与空气、其它流体或周围 接触物体换热,例如应用于热泵热水器时将其外绕于水箱内胆外壁面从而通过管壁与水箱 内的冷水进行换热,均可按本实用新型进行设计。本实用新型及其设计方案具有很强的适 应性。
[0010] 本实用新型在每个阶段均采用不同结构,实现了保持凝结过程的高空泡率并使凝 结液膜厚度得到有效降低,从而获得最佳凝结换热强度,并在过热蒸汽或过冷液阶段也均 实现高效换热,从而达到大幅增强冷凝器整体传热系数的效果,大幅降低所需传热面积,可 节省换热管材料30〜40%以上。该装置实现了冷凝换热过程的根本性调整,大幅提升冷凝 器性能,生产工艺简单可靠,具有良好的可实施性,可广泛适用于汽车空调、家用及商用空 调、冰箱等领域。
[0011] 附图说明
[0012] 图1是本实用新型的结构示意图。
[0013] 图1中各部件编号与名称如下:
[0014] 第一集分流管1、铝制微通道扁管2、铝制波纹翅片3、第二集分流管4、疏水器5、集 分液管6、隔板7、过热蒸汽进口 A、过冷液出口 B。
[0015] 具体实施方式
[0016] 图1是本实用新型的结构示意图。
[0017] 微通道平行流降膜冷凝器由微通道扁管、波纹翅片、集分流管和疏水器组成,其中 位于两端的第一集分流管(1)通过微通道扁管O)与第二集分流管(4)相连,相邻微通道 扁管(¾之间焊接有波纹翅片(3),第一集分流管(1)或第二集分流管的上端与过热 蒸汽进口(A)相连,底端与过冷液出口(B)相连,第一集分流管(1)和第二集分流管内 部设置有隔板(7),相邻两个隔板之间的空间的上部为集流部分,下部为分流部分,第一集 分流管(1)和第二集分流管(4)的底部一段为集分液管(6),其特征在于第一集分流管(1) 和第二集分流管内部隔板(7)的间距从上到下逐渐减少,隔板之间的分流部分的下部 以及集分液管(6)之间设置有疏水器(5)。
[0018] 每一个疏水器(¾均为一个或一组设置于第一集分流管(1)和第二集分流管(4) 外部的毛细管结构。[0019] 微通道扁管(¾、波纹翅片(¾、第一集分流管(1)、第二集分流管(4)和疏水器 (5)的材料为铝或铝合金。
[0020] 需要说明的是,本实施例仅仅是本实用新型的具体实施方式之一,任何采用本装 置所描述结构特点的冷凝器均属本实用新型的保护范围,包括对其做某些显而易见的改型 或变通均属此列。

Claims (5)

1. 一种微通道平行流降膜冷凝器,由微通道扁管、波纹翅片、集分流管和疏水器组成, 其中位于两端的第一集分流管(1)通过微通道扁管O)与第二集分流管(4)相连,相邻微 通道扁管(¾之间焊接有波纹翅片(3),第一集分流管(1)或第二集分流管(4)的上端与过 热蒸汽进口(A)相连,底端与过冷液出口(B)相连,第一集分流管(1)和第二集分流管(4) 内部设置有隔板(7),相邻两个隔板之间的空间的上部为集流部分,下部为分流部分,第一 集分流管(1)和第二集分流管的底部一段为集分液管(6),其特征在于第一集分流管 (1)和第二集分流管(4)内部隔板(7)的间距从上到下逐渐减少,隔板之间的分流部分的下 部以及集分液管(6)之间设置有疏水器(5)。
2.如权利要求1所述的微通道平行流降膜冷凝器,其特征在于所述的每一个疏水器 (5)均为一个或一组设置于第一集分流管(1)和第二集分流管(4)外部的毛细管构成。
3.如权利要求1所述的微通道平行流降膜冷凝器,其特征在于所述的每一个疏水器 (5)均为一个或一组设置于第一集分流管(1)和第二集分流管(4)外部的微通道扁管构成。
4.如权利要求1所述的微通道平行流降膜冷凝器,其特征在于所述的每一个疏水器 (5)均为在第一集分流管(1)和第二集分流管(4)内部隔板上开设的一个或一组孔口结构。
5.如权利要求1所述的微通道平行流降膜冷凝器,其特征在于所述的微通道扁管O)、 波纹翅片(3)、第一集分流管(1)、第二集分流管(4)和/或疏水器(5)的材料为铝或铝合^^ ο
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