CN202304114U - 一种微通道换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微通道换热器，包括集流管、连接在集流管之间的若干扁管、扁管内部有通孔，任一扁管上的全部通孔的截面形成通路面积，所述微通道换热器包括至少一个冷媒流程，至少一个冷媒流程中包含两种或两种以上的具有不同通路面积的扁管。采用本实用新型的技术方案，使得冷媒在微通道换热器流动的均匀性提高，各流路的换热能力更加均匀，在流量变化的情况下，通过流程内扁管的通道尺寸的大小，冷媒在流程内的均匀性显著提高，从而提高了换热效率。

Description

一种微通道换热器

技术领域

本实用新型涉及一种微通道换热器，特别是涉及一种改善换热器内冷媒侧流动均匀性的微通道换热器。

背景技术

 在现有技术中，冷媒进入微通道换热器的集流管后，当冷媒流量较大时，冷媒更易于流向远端的扁管，往往通过采用在集流管中设置缩流板，使得在流程中各个扁管中的冷媒量相对均匀，但是这样会增加冷媒流动的阻力，增加了冷媒流动的动力消耗。如附图1所示为单流程的用于空调制冷和/或制热的微通道换热器1，可以看到当冷媒从第一连通口6进入微通道换热器1，并从第二连通口7流出时，冷媒的流程为该微通道换热器的流程。在本实用新型中，流程是指冷媒从一侧的集流管，经过扁管的通孔而达到另一侧的集流管为一个流程。图1所示的现有技术换热器中，当作为蒸发器时冷媒从第一连通口6进入微通道换热器1，并从第二连通口7流出，是流程；当作为冷凝器时冷媒从第二连通口7进入微通道换热器1，并从第一连通口6流出，同样是流程，流程与冷媒流动的方向无关，是由集流管与扁管之间的流通结构决定的。在图1所示的现有技术的微通道换热器中，采用缩流板8来提高换热介质流动均匀性的微通道换热器，从第一连通口6进入的换热介质在流量充足时，会在集流管2的远端形成高压区，而使远端的流速较大，所以整个换热器表面的温度很不均匀，造成了整个换热器的换热效率的降低。为了增加温度的均匀性，从而提高换热效率，在集流管中增加了缩流板8，从而可以减少远端的流量，增加入口处通过扁管的流量，提高换热效率。但是这种形式增加了换热介质流动的阻力，从而使得换热介质的流动损耗增大。以空调换热器为例，增加流动阻力会使空调器的运行能效降低。

如附图2所示，为三个流程的微通道换热器1，换热介质从第一连通口6进入微通道换热器1，经过了三个流程，最终从第二连通口7流出。图中可以看到，在换热介质流量达到设计要求时，按图中所示，在各个流程中会出现换热介质流量过流的区域13（即虚线框中的区域），由于在这些区域中冷媒流量大，使得在流程中的其他扁管的冷媒流量较小，而造成了扁管换热量的不同，降低整体换热器的换热效率。

而且，现有技术中在一个流程中的扁管都是采用同一种类型，即全部采用相同的外形尺寸和相同的扁管通孔数量，当冷媒从集流管流入该段集流管对应的一组扁管时，当流量偏大时，远端的扁管内的流量大，而另一端会出现流量的不足，产生不均匀的流动，而产生换热器表面温度不均匀的情况，以至于使得整个换热器的换热效率降低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是减少流程中冷媒流量不均匀的情况，通过改变流程内的扁管通道尺寸大小的配置，减少冷媒在流程内不均匀流动，从而提高微通道换热器的效率。

实现本实用新型的技术方案为：一种微通道换热器，包括集流管、连接在集流管之间的若干扁管、扁管内部有通孔，任一扁管上的全部通孔的截面形成通路面积，其特征在于：所述微通道换热器包括至少一个冷媒流程，至少一个冷媒流程中包含两种或两种以上的具有不同通路面积的扁管。

    所述同一流程中的扁管的外截面积相同，扁管的上下边距离通孔的壁厚一样，任一扁管的通孔间的壁厚一样；且同一流程中至少具有两条或两组通孔数量不同的扁管。

    或者，所述的任一扁管的外截面积一样，扁管的上下边距离通孔的壁厚一样，任一扁管的孔径间的壁厚一样；且少具有两条或两组通孔数量不同的扁管。

    所述任一扁管采用相同的厚度D和相同的宽度H，且厚度D的范围在0.6mm至6mm之间，宽度H的范围在8mm至48mm之间。

    所述冷媒流程中冷媒流量不足的区域采用的扁管的通路面积大于冷媒流程中冷媒流量过流的区域的扁管的通路面积。

    所述的扁管中通孔的数量为4-35个。

    所述同一冷媒流程中通路面积相同的扁管为一组扁管组，扁管数量最多的扁管组的扁管根数定为M，第二多扁管数量的扁管组的扁管根数定为N，则M：N的范围是4至1。所述M：N的优选范围是1.75至1。

  采用本实用新型的技术方案，使得冷媒在微通道换热器流动的均匀性提高，各流路的换热能力更加均匀，在流量变化的情况下，通过流程内扁管的通道尺寸的大小，冷媒在流程内的均匀性显著提高，从而提高了换热效率。

附图说明

图1为现有技术采用缩流板的微通道换热器示意图；

图2为现有技术采用多流程的微通道换热器示意图；

图3为本实用新型实施例一中采用的微通道换热器的示意图；

图4为实施例一中L1组孔数为6的扁管的剖视图；

图5为实施例一中M1组孔数为10的扁管的剖视图；

图6为实施例一中N1组孔数为13的扁管的剖视图；

图7为本实用新型实施例二中采用的微通道换热器的示意图；

图8为本实用新型实施例三中采用的微通道换热器的示意图；

图9为本实用新型实施例四中采用的微通道换热器的示意图；

图10为本实用新型实施例五中采用的微通道换热器的示意图。

   其中：1为微通道换热器；2为集流管；3为扁管；4为翅片；5为冷媒流向；6为第一连通口；7为第二连通口；8为缩流板；9为集流管的隔板；10为隔断；11为通孔；12为换热介质流量不足的区域；13为换热介质流量过流的区域。

具体实施方式

下面结合图例和实施例详细介绍本实用新型内容，以解决热交换器的流程中换热介质流量不均匀的情况。

实施例一：如图3所示为本实用新型实施例一的换热器，为单一流程的微通道换热器，采用三组不同通孔的通路面积的扁管。本实施例的微通道换热器1，包括集流管2、在集流管2之间的若干个扁管3、扁管3内部有通孔11，扁管3之间有翅片4，该微通道换热器1包括一个冷媒流程，该冷媒流程中包含有其通孔的通路面积大小不同的扁管。如图4所示，图中的扁管L1截面可以看到有6个通孔，扁管的厚度为D，宽度为H，我们知道通过按照一定的比例扩大或者缩小扁管的尺寸可以改变通孔的大小，从而改变扁管的通路面积。当把图4中的扁管的H、D按比例扩大一定倍数时，显然扁管的通路面积也会相应的增大，从而使得换热介质的流动阻力减小，使得更多的流体通过扁管。因此通过改变扁管3的外部尺寸，是一种较容易想到的方式。然后，在本实施例中，各扁管3采用的D和H都是固定的，这样使得扁管可以在焊接前的捆绑更加牢固，提高产品的成品率。虽然其他的各个实施例中，采用了不同的D和H，主要是根据换热介质的流量和流动特性，选择不同的D和H的值。同样通过采用D和H都固定的扁管，加工的集流管上的扁管插入口大小相同，并可以采用均匀的间隔。其中，扁管的厚度D可以选择的范围是0.6~6mm；优选的范围是1~5mm；扁管的宽度H可以选择的范围是8~48mm，优选的范围是12~36mm。在本实施例中，所用的D为0.7mm，H为12mm，用于小型的热泵空调器的室内机，采用本实施例特别合适于用于制冷占主要情况的场合。

 如图4、5、6中分别是实施例一的图3中，L1、M1、N1三组扁管剖视图，在本实施例一中的同一流程内的三种不同的扁管L1、M 1、N 1的横截面可以看出，三种不同的扁管虽然通孔数量不同，但是它们的厚度都为D，宽度都为H，通孔之间的壁厚也是相同的。这样，扁管的外截面积一样，扁管的上下边的壁厚一样，每个扁管3的通孔11间的壁厚一样；且N1组扁管比M1组扁管的通路面积小，同时M1组扁管比L1组扁管的通路面积小，是通过增加通孔的数量和减少各通孔孔径来实现。结合图3、4、5、6中的扁管组L1、M1、N1的通孔数量分别为6、10、13，使得原本在集流管冷媒进入侧远端的过流冷媒，可以比较均匀的从L1和M1组的扁管中流向另一侧集流管2；扁管3的通孔11的数量还可以是4-35的任意数值，当通孔数较多时，由于流道很细小，增加了额外的阻力，所以优选的范围是5-20。这样内部通孔数量不同的扁管，有相同的外部尺寸，使得在加工集流管时，可以采用相同的扁管插入尺寸，从而简化了生产工艺，提高了生产效率。在扁管的加工方面，也减少了模具的投入。通过实验检测，当采用通孔数量少的扁管，会有较大的流量，比较小的流动阻力。结合图2的现有技术，在同一个流程内，会有换热介质流量不足的区域12，也会有换热介质流量过流的区域13，本实用新型提供的解决办法就是通过在过流区域13中设置通孔数量多的扁管组（如N1），而在流量不足的区域设置通孔数量少的扁管组（如M1或L1)，即冷媒流程中冷媒流量不足的区域12采用通路面积大的扁管，所述的冷媒流程中冷媒流量过流的区域13采用通路面积小的扁管。从而使得同一流程内的冷媒流量更加均匀，使整个换热器的效率提高。

本实施例一采用了三个不同通孔数量的扁管，分别为M1、N1、L1，其中Mn中的M为换热器中最多扁管数量的扁管组，n为计数值用于区分本实用新型中不同的流程；Nn中的N为换热器中第二多扁管数量的扁管组，n为计数值用于区分本实用新型中不同的流程；Ln中的L为换热器中第三多扁管数量的扁管组，n为计数值用于区分本实用新型中不同的流程，并以此类推。在本实施例中，M1组的扁管数量为15根，该组扁管的通孔数量为10孔；N1组的扁管数量为11根，该组扁管的通孔数量为13孔；L1组的扁管数量为5根，该组扁管的通孔数量为6孔，在该微通道换热器中，M1：N1的比值为1.36，从而获得比较均匀的流动效果。

实施例二：本实用新型实施例二如图7所示，本实施例与实施例一的区别在于，微通道换热器1的集流管2为左右布置，扁管3为水平布置，本实施例的换热器是作为变频空调的蒸发器使用，冷媒流动受到重力的影响比较严重，特别是在变频空调部分负荷运行时，冷媒流量进一步减少，通常情况的微通道换热器就会出现严重的冷媒流量分布不均匀情况，在本实施例中，M2组的扁管数量为15根，该组扁管的通孔数量为10孔；N2组的扁管数量为10根，该组扁管的通孔数量为6孔；L2组的扁管数量为5根，该组扁管的通孔数量为13孔，M2：N2的比值为1.5；通过在冷媒流量不足的地方，减少流动阻力，可以使得换热器在部分负载情况下，有很好温度均匀分布。由于在变频的部分负荷情况下，冷媒流量不足，同时，由于流量较小时，受冷媒重力影响较大，所以通过增加下部扁管的流动阻力，减少上部扁管的流动阻力，从而使换热器整体的换热更加均匀。另外与实施例一不同的地方还包括，本实施例的D=2，H=32，采用较厚的换热器，提高该蒸发器的除湿能力，强化其在湿环境下的能力。

实施例三：本实用新型实施例三如图8所示，本实施例与实施例一的区别在于，集流管的第一连通口设置在集流管隔断10的中部，且集流管该隔断10的扁管数量较多，这样就会使得靠近第一连通口位置的扁管冷媒压力较大，而两侧处的扁管的冷媒流量较少。在冷媒流程中冷媒流量不足的区域采用通路面积大的扁管，冷媒流程中冷媒流量过流的区域采用通路面积小的扁管，在本实施例中，M3组的扁管数量为7根，该组扁管的通孔数量为20孔；N3组的扁管数量为3根，该组扁管的通孔数量为13孔；L3组的扁管数量为3根，该组扁管的通孔数量为13孔，在左右两边的扁管数量相同的情况下，可以选任一侧的扁管定义为Nn，另一侧的扁管定义成Ln，在本实施例中M3：N3的比值为2.3，这样使得本流程虽然第一连通口位置直接冲着中间的扁管，采用不同扁管孔数得扁管组后，使得整个流程的流动和温度较均匀。另外与实施例一不同的地方还包括，本实施例的D=2，H=25，该规格的扁管性能和价格的比值很好，是比较常用的扁管尺寸。

实施例四：本实用新型实施例四如图9所示，本实施例的特点在于，该微通道换热器具有三个流程，用于空调制冷和/制热的换热器，集流管的第一连通口6在集流管隔断10的中部，但集流管该隔断的扁管数量较少，各扁管的冷媒流量比较均匀。所以在该流程中，采用相同通孔数的扁管并不会影响冷媒流动的均匀性。即在冷媒流量均匀的流程，可以采用同样通孔数量的扁管。其后一个流程采用两组不同通孔数的扁管M4、N4，其中M4组的扁管数量为6根，该组扁管的通孔数量为25孔；N4组的扁管数量为6根，该组扁管的通孔数量为15孔，M4：N4=1。再后一个流程采用两组不同通孔数的扁管M5、N5，其中M5组的扁管数量为11根，该组扁管的通孔数量为15孔；N5组的扁管数量为3根，该组扁管的通孔数量为10孔，M4：N4=3.67 。通过设置孔数较多的扁管，设置三个流程，使得冷媒流动的阻力增加，从而提高冷凝器的进出口压差，提高冷凝器的换热效率。另外与实施例一不同的地方还包括，本实施例的D=4，H=32，该规格的扁管能通过较大的冷媒流量，用于较大的制冷系统。

实施例五：本实用新型实施例五如图10所示，本实施例是用于工业溶液换热的微通道换热器，换热介质为乙二醇溶液，气侧的换热介质为空气，由于乙二醇溶液在换热过程中，体积变化可以忽略不计，所以换热介质的两个流程的扁管数量是相近的。乙二醇溶液在集流管中流动，也会产生流动的不均匀，在本实施例中，每个流程通过采用两组通孔数量不同的扁管，减少这种不均匀。在本实施例中，M6组的扁管数量为8根，该组扁管的通孔数量为30孔；N6组的扁管数量为7根，该组扁管的通孔数量为20孔，M6：N6=1.14；M7组的扁管数量为9根，该组扁管的通孔数量为25孔；N7组的扁管数量为7根，该组扁管的通孔数量为20孔，M7：N7=1.29。由于采用泵作为换热介质的驱动力，所以为了保证结构上的可靠，扁管的通孔数量较多。通过设置合适的M：N比值，使得换热器的换热效率提高。另外与实施例一不同的地方还包括，本实施例的D=5，H=46，该规格的扁管能通过较大的冷媒流量，通过增加外形尺寸，提高扁管中冷媒通路的面积，从而使得换热介质的流动阻力减少。

以上各实施例中的微通道换热器，通过在流程中采用不同通孔数量的扁管，使得换热器的温度分布更加均匀，最高温度和最低温度之间的差值明显减少，没有较大范围的温度变异区域。

Claims (8)

1.一种微通道换热器，包括集流管、连接在集流管之间的若干扁管、扁管内部有通孔，任一扁管上的全部通孔的截面形成通路面积，其特征在于：所述微通道换热器包括至少一个冷媒流程，至少一个冷媒流程中包含两种或两种以上的具有不同通路面积的扁管。

2.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于所述同一流程中的扁管的外截面积相同，扁管的上下边距离通孔的壁厚一样，任一扁管的通孔间的壁厚一样；且同一流程中至少具有两条或两组通孔数量不同的扁管。

3.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于所述的任一扁管的外截面积一样，扁管的上下边距离通孔的壁厚一样，任一扁管的孔径间的壁厚一样；且少具有两条或两组通孔数量不同的扁管。

4.根据权利要求3中所述的微通道换热器，其特征在于所述任一扁管采用相同的厚度D和相同的宽度H，且厚度D的范围在0.6mm至6mm之间，宽度H的范围在8mm至48mm之间。

5.根据权利要求1至4任一项所述的微通道换热器，其特征在于：所述冷媒流程中冷媒流量不足的区域采用的扁管的通路面积大于冷媒流程中冷媒流量过流的区域的扁管的通路面积。

6.根据权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于：所述的扁管中通孔的数量为4-35个。

7.根据权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于：所述同一冷媒流程中通路面积相同的扁管为一组扁管组，扁管数量最多的扁管组的扁管根数定为M，第二多扁管数量的扁管组的扁管根数定为N，则M：N的范围是4至1。

8.根据权利要求7所述的微通道换热器，其特征在于：所述M：N的优选范围是1.75至1。

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