CN212619486U - 一种高性能低成本冷凝器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高性能低成本冷凝器，包括两个相互平行设置的集流管，所述集流管上设有进气口和出液口，两个所述集流管之间安装有芯体，所述芯体包括多个与所述集流管连通的扁管，每个所述扁管的上下两侧均固定安装有翅片，所述翅片与所述扁管间隔交替布置，所述扁管的横截面结构具有上端面、下端面、以及设置在上端面和下端面左右两侧的圆弧，所述上端面与所述下端面相互平行设置，所述圆弧与所述上端面、所述下端面连接的方式为非相切方式。本实用新型公开的高性能低成本冷凝器，可在保证原换热量的基础上，减薄扁管的厚度，减薄冷凝器芯体的厚度，进而实现了降低整个芯体原材料成本以及芯体重量的目的。

Description

一种高性能低成本冷凝器

技术领域

本实用新型涉及汽车空调系统技术领域，特别是一种高性能低成本冷凝器。

背景技术

平行流冷凝器在汽车空调上是经过管片式，管带式逐步发展成熟的一种冷凝器，它具有工艺简单，换热量高，性能可靠的优点。目前由于扁管技术的提高，冷凝器基本以16mm规格厚度为主。经过最近几年的优化，16mm冷凝器的性能与成本已经达到一个瓶颈。虽然16mm平行流冷凝器性能高，但原材料成本偏高，冷凝器芯体偏重。因此，有必要开发一款高性能低成本的平行流冷凝器。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种高性能低成本冷凝器，以解决现有技术中冷凝器性能较高但材料成本较高、冷凝器芯体偏重的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种高性能低成本冷凝器，包括两个相互平行设置的集流管，所述集流管上设有进气口和出液口，两个所述集流管之间安装有芯体，所述芯体包括多个与所述集流管连通的扁管，每个所述扁管的上下两侧均固定安装有翅片，所述翅片与所述扁管间隔交替布置，所述扁管的横截面结构具有上端面、下端面、以及设置在上端面和下端面左右两侧的圆弧，所述上端面与所述下端面相互平行设置，所述圆弧与所述上端面、所述下端面连接的方式为非相切方式。

优选的，所述扁管的宽度为W，所述扁管与所述翅片的有效接触长度为L，所述圆弧的弧高为H，其中，L＝W-2H；所述圆弧的弧高H为0.2～0.3mm。

优选的，所述扁管的宽度W为14.5～15.6mm，扁管的厚度N为1.7mm。

优选的，所述翅片的宽度大于或等于扁管的宽度。

优选的，所述翅片的宽度为15.5～16.0mm，波高K为8mm。

本实用新型的有益效果是：通过对扁管的结构尺寸进行优化设计，即将扁管的截面设置为两平面加两相交圆弧的结构，相比于冷凝器行业目前均采用的半圆相切偏管结构，明显提高了扁管与翅片的有效接触面积，从而可在保证原换热量的基础上，减薄扁管的厚度，减薄冷凝器芯体的厚度，进而实现了降低整个芯体原材料成本以及芯体重量的目的。

附图说明

图1为本实用新型高性能低成本冷凝器的结构示意图；

图2为本实用新型新型高性能低成本冷凝器的俯视结构示意图；

图3为本实用新型芯体的局部放大结构示意图；

图4为现有技术中通用扁管的横截面结构示意图；

图5为本实用新型中扁管的横截面结构示意图。

附图标记说明：

1、集流管；2、芯体；3、进气口；4、出液口；5、扁管；51、上端面；52、下端面；53、圆弧；6、翅片；7、半圆；A1、第一相交点；A2、第二相交点；W、扁管的宽度；L、扁管与翅片的有效接触长度；H、圆弧的弧高；N、扁管的厚度；K、翅片的波高。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例：

参考图1至图5所示，一种高性能低成本冷凝器，包括两个相互平行设置的集流管1，所述集流管1上设有进气口3和出液口4，两个所述集流管1之间安装有芯体2，所述芯体2包括多个与所述集流管1连通的扁管5，每个所述扁管5的上下两侧均固定安装有翅片6，所述翅片6与所述扁管5间隔交替布置，所述扁管5的横截面结构具有上端面51、下端面52、以及设置在上端面51和下端面52左右两侧的圆弧53，所述上端面51与所述下端面52相互平行设置，所述圆弧53与所述上端面51、所述下端面52连接的方式为非相切方式。

可以理解的，冷凝器由扁管5与翅片6间隔排列形成有效散热面，两边集流管1起到收集及分配制冷剂的功能，整个芯体散热依赖于扁管2内的冷媒通过扁管四周传递到扁管壁，在通过扁管5与翅片6的接触面积传递到翅片6上，在翅片6上完成空气侧对流与辐射，从而完成冷媒与空气的热交换，翅片6与扁管5的接触面积，一方面取决于扁管5的长度。当扁管5长度一定时，主要取决于扁管5宽度上与翅片6有效接触长度L，增大有效接触长度接近于扁管宽度，同时翅片保留原来的宽度或等于扁管的宽度，以保持风侧散热能力是我们优化设计的主要课题。

结合图4和图5所示，行业内目前冷凝器扁管5均采用半圆形扁管，即扁管横截面的两端为半圆7，但半圆形扁管在与翅片宽度方向接触时，会产生与翅片无效触部分，即翅片与扁管接触长度仅为扁管宽度W减掉半圆7的直径2R。本实施例通过对冷凝器扁管结构优化，把半圆形结构设计成圆弧结构，且扁管5的上端面和下端面均与圆弧53相交而不是相切的结构，这样可以在保证分组的情况下，充分发挥扁管5的最大效能；同时相交的结构也增大了扁管边上孔的冷媒流通面积，更提高了冷媒侧的换热能力。

本实施例中，所述扁管5的宽度W为14.5～15.6mm；所述翅片6的宽度大于或等于扁管5的宽度；具体可设置为15.5～16.0mm。

具体的，以W16N2(宽W为16mm，厚度N为2mm扁管，半圆的半径R为1mm)规格的冷凝器扁管举例，通过对扁管5的结构尺寸优化设计，翅片6与扁管5的有效接触宽度L＝W-2H，H为圆弧53的弧高，一般可控制在0.2～0.3mm，以0.3进行计算，可使翅片接触宽度达到16-2*0.3＝15.4mm；而行业目前传统扁管与翅片接触长度为16-2R＝14mm，因此翅片与扁管接触宽度增加了(15.4-14)/14x100％＝10％；同时通过对扁管高度及翅片波高优化，整个芯体换热量提升了7％-8％。

进一步的，在一些实施例中，所述圆弧53为椭圆弧结构，其与所述上端面51的相交点为第一相交点A1，所述圆弧53与所述下端面52的相交点为第二相交点A2，所述第一相交点A1与所述第二相交点A2之间的距离等于所述椭圆弧的短轴长度，即扁管5的厚度N与该椭圆弧的短轴长度相等。可以理解的，该椭圆弧为弧长较短一端的椭圆弧，椭圆弧结构可进一步增大接触面积，根据此条件也可优化多款尺寸规格的扁管，从而实现一个比较统一的标准，在保证冷凝器的换热性能的同时，使得产品轻量化，节约产品生产成本。

本实施例通过CFD进行模拟分析，对于不同的扁管厚度，在未减少扁管在风侧的阻力，计算出合适弧长和弧高的圆弧53，让其与扁管5上下平面相交而不是相切，这样可以在保证分组的情况下，充分发挥扁管的最大效能；同时相交的结构也增大了扁管边上孔的冷媒流通面积，更提高了冷媒侧的换热能力。同时，可根据整个芯体的制冷量，计算出芯体冷媒流量，从而计算出流道截面积，通过扁管宽度W计算出扁管的厚度N，同时通过CFD分析和计算，设计出合理的翅片波高K，进而充分发挥冷媒侧热传导及风侧热对流能力。

具体的，同样以一款16mm冷凝器为例，通过如下优化设计，可在保证原换热量基础上，减薄芯体厚度，降低整个芯体的原材料成本。

(1)整个芯体要求标准工况下换热能力为15KW。则通过制冷量查到冷凝器冷媒的流量，通过推荐流速和流道分布计算出冷媒流通截面积，因为扁管宽度已确定为15mm，每个流道扁管数已确定，则通过计算可以得出扁管厚度为1.7mm；

(2)翅片的波高K影响整个芯体在制定迎风面积上的扁管与翅片数量，因此合理的波高是把握芯体换热能力最大优化的可能。通过(1)中计算流道及扁管数，则根据散热面积尺寸得到翅片根数，根据芯体高度换算出翅片高度，通过CFD模拟计算，本款冷凝器翅片的波高8mm即可，翅片宽度可保持原来的宽度，也可以减少到与扁管一样的宽度，比扁管多余的宽度可以增加翅片风侧散热能力，此处我们保留16mm翅片宽度。

通过以上优化设计，原来的传统冷凝器换热量为15.5KW，经过减薄优化后的冷凝器制冷量达到15.65KW(提高1％左右)，芯体原材料可节约8％。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种高性能低成本冷凝器，其特征在于：包括两个相互平行设置的集流管(1)，所述集流管(1)上设有进气口(3)和出液口(4)，两个所述集流管(1)之间安装有芯体(2)，所述芯体(2)包括多个与所述集流管(1)连通的扁管(5)，每个所述扁管(5)的上下两侧均固定安装有翅片(6)，所述翅片(6)与所述扁管(5)间隔交替布置，所述扁管(5)的横截面结构具有上端面(51)、下端面(52)、以及设置在上端面(51)和下端面(52)左右两侧的圆弧(53)，所述上端面(51)与所述下端面(52)相互平行设置，所述圆弧(53)与所述上端面(51)、所述下端面(52)连接的方式为非相切方式。

2.根据权利要求1所述的高性能低成本冷凝器，其特征在于：所述扁管(5)的宽度为W，所述扁管(5)与所述翅片(6)的有效接触长度为L，所述圆弧(53)的弧高为H，其中，L＝W-2H；所述圆弧(53)的弧高H为0.2～0.3mm。

3.根据权利要求1所述的高性能低成本冷凝器，其特征在于：所述扁管(5)的宽度W为14.5～15.6mm。

4.根据权利要求1所述的高性能低成本冷凝器，其特征在于：所述翅片(6)的宽度大于或等于扁管(5)的宽度。

5.根据权利要求4所述的高性能低成本冷凝器，其特征在于：所述翅片(6)的宽度为15.5～16.0mm。

Images