CN212538899U - 基于圆环形微通道的水冷风冷双冷换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于圆环形微通道的水冷风冷双冷换热器，其组成包括：上下水冷集管、上下冷媒集管、微通道冷媒换热管、水冷换热管、风冷换热管、风扇和保温层。本实用新型结构可实现单独水冷、单独风冷和水冷风冷双冷运行三种冷却模式。通过水冷换热管、微通道冷媒换热管、上下冷媒集管与上下水冷集管联合运行可实现单独水冷换热功能；通过风冷换热管、微通道冷媒换热管、上下冷媒集管与风扇联合运行可实现单独风冷换热功能；通过微通道冷媒换热管、水冷换热管、风冷换热管、上下冷媒集管、上下水冷集管和风扇联合运行可实现水冷风冷双冷换热功能。本实用新型缩小了换热器体积，具有低成本、高效率、多功能等特点。

Description

基于圆环形微通道的水冷风冷双冷换热器

技术领域

本实用新型涉及一种换热器，具体可应用在空调、热泵、热管等设备上的水冷风冷双冷换热器。

背景技术

当前应用于两相流的换热器多采用单一介质冷却，如水冷、风冷。由于热源介质的单一性，此类具有单位面积换热速率低、体积庞大等缺点；同时，为满足多热源的设计需求，现阶段多采取增加换热器数量和种类的方案来解决，如双源热泵系统多采用水冷、风冷两种不同的换热器来匹配水和空气两种热源，这些设计增加了系统的体积、成本、运行模式控制难度。

中国专利《一种风冷水冷双冷结构的高效换热器》(CN 201310190543.X)采用交换板作为冷媒、水冷与风冷换热器，其未考虑单独水冷模式下，冷媒换热管的保温设计，具有一定的应用局限性。

实用新型内容

针对现有换热器存在的问题与不足，本实用新型提供一种基于圆环形微通道的水冷风冷双冷换热器。本实用新型将微通道冷媒换热管、水冷换热管与风冷换热管组合，通过与水冷集管、冷媒集管以及风扇的结合，此换热器可实现单独水冷、单独风冷和水冷风冷联合冷却功能；同时，保温层的设计解决了单独水冷模式下的散热问题。

为实现上述实用新型目的，本实用新型技术方案如下：

一种基于圆环形微通道的水冷风冷双冷换热器，包括边框、固定连接于边框上侧的上水冷集管12、上冷媒集管22，固定连接于边框下侧的下水冷集管11、下冷媒集管21，上冷媒集管22和下冷媒集管21连通，下水冷集管11和上水冷集管12连通；

边框的上下两侧之间垂直设置圆柱形的风冷换热管6，所述的风冷换热管6内部中心设置空心的水冷换热管4，紧贴水冷换热管4的外表面同心设置微通道冷媒换热管3，微通道冷媒换热管3外壁面沿管长方向固定有风冷翅片5；沿管长方向微通道冷媒换热管3的长度短于水冷换热管4，微通道冷媒换热管3的上端与上冷媒集管22固定接通，微通道冷媒换热管3的下端与下冷媒集管21固定接通，形成冷媒换热通道；水冷换热管4上端穿过上冷媒集管22后与上水冷集管12固定接通，水冷换热管4下端穿过下冷媒集管21后与下水冷集管11固定接通，形成水冷换热通道；若干风冷换热管6首尾串联形成风冷换热通道，风冷换热管6外面包裹保温层7；上冷媒集管22设有高温冷媒蒸汽入口，下水冷集管11设有低温冷却水入口，上水冷集管12设有冷却水出口，下冷媒集管21设有冷媒液体出口；风冷换热通道靠近上水冷集管12和下冷媒集管21的一侧底部设有风管入口91，风管入口91处设有风扇8；风冷换热通道靠近上冷媒集管22和下水冷集管11的一侧的底部设有风管出口92，风管出口92处设有风管出口挡板93。

作为优选方式，水冷换热管4、冷媒换热管3、风管换热管6为三个直径逐步增大的同心圆圆形管。

作为优选方式，风冷换热管6两端口截面与微通道冷媒换热管3外表面焊接密封。

作为优选方式，所述的微通道冷媒换热管3、水冷换热管4和风冷翅片5通过挤压成型成一个整体。

作为优选方式，所述的固定方式为焊接。

本实用新型的基于圆环形微通道的水冷风冷双冷换热器的工作方法，包括水冷工作模式、风冷工作模式、水冷风冷联合工作模式：

水冷工作模式：水冷换热模式时，风扇8和风管出口挡板93关闭，高温冷媒蒸汽从上冷媒集管22进入后沿微通道冷媒换热管3向下流动，而低温冷却水从下水冷集管11进入后沿水冷换热管4向上流动，在此期间，高温冷媒蒸汽与低温冷却水在微通道冷媒换热管3内壁进行换热，加热后的冷却水由上水冷集管12流出，而经过相变冷却的冷媒液体由下冷媒集管21流出，完成水冷换热过程；

风冷工作模式：风冷换热模式时，风扇8启动，风管出口挡板93打开；高温冷媒蒸汽从上冷媒集管22进入后沿微通道冷媒换热管3向下流动，而低温空气在风扇8带动下由风管入口91进入通过串联的若干风冷换热管6，在此期间，高温冷媒蒸汽与低温空气在微通道换热管3外壁进行换热，加热后的空气由风管出口92流出后散于环境，而经过相变冷却的冷媒液体由下冷媒集管21流出，完成风冷换热过程；

水冷风冷联合工作模式：水冷风冷联合换热时，风扇8开启，风管出口挡板93打开；高温冷媒蒸汽从上冷媒集管22进入后沿微通道冷媒换热管3向下流动，而低温冷却水从下水冷集管11进入后沿水冷换热管4向上流动；同时，低温空气在风扇8的带动下通过风冷换热管6，在此期间，高温冷媒蒸汽与冷却水、低温空气在微通道冷媒换热管3内外壁同时换热，加热后的冷却水由上水冷集管12流出，加热后的空气由风管出口92流出后散于环境，而经过相变冷却的冷媒液体由下冷媒集管21流出，完成水冷风冷联合换热过程。

本实用新型结构的技术构思如下：

采用整体挤压成型技术将微通道冷媒换热管与水冷换热管结合，并在外围设置风冷换热管。微通道冷媒换热管、水冷换热管、上下冷媒集管与上下水冷集管联合运行，通过管内壁换热实现水冷换热功能；微通道冷媒换热管、风冷换热管、上下冷媒集管与风扇联合运行，通过管外壁换热实现风冷冷换热功能；微通道冷媒换热管、水冷换热管、风冷换热管、上下冷媒集管、上下水冷集管和风扇联合运行，通过管内外壁换热实现水冷风冷双重换热功能。

相比现有技术，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型提供的水冷风冷双冷换热结构与现有的单一水冷或风冷换热器相比，本实用新型可实现单独水冷、单独风冷或水冷风冷双冷工作模式，实现了换热器的多功能化。

2、微通道冷媒换热管和水冷换热管采用挤压成型部件，其微通道结构可增强内部的冷媒两相流换热系数，同时，其材质为铝，具有价格低的优点。

3、与现存水冷风冷双冷换热器相比，本实用新型设计了保温结构，可有效降低单独水冷模式下的热损。

4、本实用新型将水冷与风冷结构集成双冷的一体结构，减小了换热器体积、降低了成本、增强了换热器的适用性、提高了换热器单位面积换热效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种基于圆环形微通道的水冷风冷双冷换热器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种用以显示微通道冷媒换热管、水冷换热管、风冷翅片的剖视图；

图中，11为下水冷集管，12为上水冷集管，21为下冷媒集管，22为上冷媒集管，3为微通道冷媒换热管，4为水冷换热管，5为风冷翅片，6为风冷换热管，7为保温层，8为风扇，91为风管入口，92为风管出口，93为风管出口挡板。

具体实施方式

为了使得所属领域技术人员能够更加清楚本实用新型方案及原理，下面结合附图和具体实施例进行详细描述。本实用新型的内容不局限于任何具体实施例，也不代表是最佳实施例，本领域技术人员所熟知的一般替代也涵盖在本实用新型的保护范围内。

如图所示，本实施例提供一种基于圆环形微通道的水冷风冷双冷换热器，包括边框、固定连接于边框上侧的上水冷集管12、上冷媒集管22，固定连接于边框下侧的下水冷集管11、下冷媒集管21，上冷媒集管22和下冷媒集管21连通，下水冷集管11和上水冷集管12连通；

边框的上下两侧之间垂直设置圆柱形的风冷换热管6，风管换热管6为圆形管。所述的风冷换热管6内部中心设置空心的水冷换热管4，紧贴水冷换热管4的外表面同心设置微通道冷媒换热管3，微通道冷媒换热管3外壁面沿管长方向固定有风冷翅片5；水冷换热管4、冷媒换热管3、风管换热管6为三个直径逐步增大的同心圆圆形管。沿管长方向微通道冷媒换热管3的长度短于水冷换热管4，风冷换热管6两端口截面与微通道冷媒换热管3外表面焊接密封。所述的微通道冷媒换热管3、水冷换热管4和风冷翅片5通过挤压成型成一个整体。微通道冷媒换热管3的上端与上冷媒集管22焊接，微通道冷媒换热管3的下端与下冷媒集管21焊接接通，形成冷媒换热通道；水冷换热管4上端穿过上冷媒集管22后与上水冷集管12焊接接通，水冷换热管4下端穿过下冷媒集管21后与下水冷集管11焊接接通，形成水冷换热通道；若干风冷换热管6首尾串联形成风冷换热通道，风冷换热管6外面包裹保温层7；上冷媒集管22设有高温冷媒蒸汽入口，下水冷集管11设有低温冷却水入口，上水冷集管12设有冷却水出口，下冷媒集管21设有冷媒液体出口；风冷换热通道靠近上水冷集管12和下冷媒集管21的一侧底部设有风管入口91，风管入口91处设有风扇8；风冷换热通道靠近上冷媒集管22和下水冷集管11的一侧的底部设有风管出口92，风管出口92处设有风管出口挡板93。

本实施例的基于圆环形微通道的水冷风冷双冷换热器的工作方法，包括水冷工作模式、风冷工作模式、水冷风冷联合工作模式：

水冷工作模式：水冷换热模式时，风扇8和风管出口挡板93关闭，高温冷媒蒸汽从上冷媒集管22进入后沿微通道冷媒换热管3向下流动，而低温冷却水从下水冷集管11进入后沿水冷换热管4向上流动，在此期间，高温冷媒蒸汽与低温冷却水在微通道冷媒换热管3内壁进行换热，加热后的冷却水由上水冷集管12流出，而经过相变冷却的冷媒液体由下冷媒集管21流出，完成水冷换热过程；

风冷工作模式：风冷换热模式时，风扇8启动，风管出口挡板93打开；高温冷媒蒸汽从上冷媒集管22进入后沿微通道冷媒换热管3向下流动，而低温空气在风扇8带动下由风管入口91进入通过串联的若干风冷换热管6，在此期间，高温冷媒蒸汽与低温空气在微通道换热管3外壁进行换热，加热后的空气由风管出口92流出后散于环境，而经过相变冷却的冷媒液体由下冷媒集管21流出，完成风冷换热过程；

水冷风冷联合工作模式：水冷风冷联合换热时，风扇8开启，风管出口挡板93打开；高温冷媒蒸汽从上冷媒集管22进入后沿微通道冷媒换热管3向下流动，而低温冷却水从下水冷集管11进入后沿水冷换热管4向上流动；同时，低温空气在风扇8的带动下通过风冷换热管6，在此期间，高温冷媒蒸汽与冷却水、低温空气在微通道冷媒换热管3内外壁同时换热，加热后的冷却水由上水冷集管12流出，加热后的空气由风管出口92流出后散于环境，而经过相变冷却的冷媒液体由下冷媒集管21流出，完成水冷风冷联合换热过程。

以上结合附图对本实用新型的实施例进行了详细阐述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护范围的情况下还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护。

Claims (4)

1.一种基于圆环形微通道的水冷风冷双冷换热器，其特征在于：包括边框、固定连接于边框上侧的上水冷集管(12)、上冷媒集管(22)，固定连接于边框下侧的下水冷集管(11)、下冷媒集管(21)，上冷媒集管(22)和下冷媒集管(21)连通，下水冷集管(11)和上水冷集管(12)连通；

边框的上下两侧之间垂直设置圆柱形的风冷换热管(6)，所述的风冷换热管(6)内部中心设置空心的水冷换热管(4)，紧贴水冷换热管(4)的外表面同心设置微通道冷媒换热管(3)，微通道冷媒换热管(3)外壁面沿管长方向固定有风冷翅片(5)；沿管长方向微通道冷媒换热管(3)的长度短于水冷换热管(4)，微通道冷媒换热管(3)的上端与上冷媒集管(22)固定接通，微通道冷媒换热管(3)的下端与下冷媒集管(21)固定接通，形成冷媒换热通道；水冷换热管(4)上端穿过上冷媒集管(22)后与上水冷集管(12)固定接通，水冷换热管(4)下端穿过下冷媒集管(21)后与下水冷集管(11)固定接通，形成水冷换热通道；若干风冷换热管(6)首尾串联形成风冷换热通道，风冷换热管(6)外面包裹保温层(7)；上冷媒集管(22)设有高温冷媒蒸汽入口，下水冷集管(11)设有低温冷却水入口，上水冷集管(12)设有冷却水出口，下冷媒集管(21)设有冷媒液体出口；风冷换热通道靠近上水冷集管(12)和下冷媒集管(21)的一侧底部设有风管入口(91)，风管入口(91)处设有风扇(8)；风冷换热通道靠近上冷媒集管(22)和下水冷集管(11)的一侧的底部设有风管出口(92)，风管出口(92)处设有风管出口挡板(93)。

2.根据权利要求1所述的基于圆环形微通道的水冷风冷双冷换热器，其特征在于：水冷换热管(4)、冷媒换热管(3)、风冷换热管(6)为三个直径逐步增大的同心圆圆形管。

3.根据权利要求1所述的基于圆环形微通道的水冷风冷双冷换热器，其特征在于：风冷换热管(6)两端口截面与微通道冷媒换热管(3)外表面焊接密封。

4.根据权利要求1所述的基于圆环形微通道的水冷风冷双冷换热器，其特征在于：所述的微通道冷媒换热管(3)、水冷换热管(4)和风冷翅片(5)通过挤压成型成一个整体。

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