RU2072488C1

RU2072488C1 - Air cooler

Info

Publication number: RU2072488C1
Application number: RU94027753A
Authority: RU
Inventors: А.Л. Емельянов; А.Л. Усов
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Трансхолод"
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 1997-01-27
Also published as: RU94027753A

Abstract

FIELD: transport engineering; automobile air conditioning systems. SUBSTANCE: air cooler has at least one flat multi-pass tube 1 with outer fins 2 connected to inlet and outlet manifolds 3 and 4, respectively. Tube 1 has heat-liberating member 6 which is arranged in one of its channels 5, for instance, in middle channel. Pipe 1 can be provided with additional heat-liberating member 6, heat liberating members 6 being placed in extreme channels 6 of pipe 1. Longitudinal slot can be made in outer wall of each extreme channel 5 of tube 1 over its entire length. EFFECT: improved reliability of operation. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в системах кондиционирования воздуха, преимущественно транспортных средств. The invention relates to refrigeration and can be used in air conditioning systems, mainly vehicles.

Известен воздухоохладитель, состоящий из расположенных вдоль потока воздуха секций, составленных из установленных параллельно в ряд пластинчатых ребер и труб для хладагента, вставленных в упомянутые ребра под прямым углом. Между секциями выполнен определенный промежуток, внутри которого размещен тепловыделяющий элемент, контактирующий с ребрами, предназначенный для оттаивания образовавшегося на поверхности испарителя инея (заявка Японии N 3-41749, кл. F 25 B 47/02, F 25 D 21/08). Known air cooler, consisting of sections located along the air flow, composed of parallel mounted in a row of plate fins and pipes for the refrigerant, inserted into the said ribs at right angles. Between the sections, a certain gap is made, inside of which there is a fuel element in contact with the ribs, designed to thaw frost formed on the surface of the evaporator (Japanese application N 3-41749, class F 25 B 47/02, F 25 D 21/08).

Однако данный воздухоохладитель обладает пониженной теплопередающей способностью из-за использования в нем одноканальных труб, а следовательно и большими габаритами по сравнению с воздухоохладителями, выполненными из плоской многоканальной трубы. Наличие тепловыделяющего элемента в данном воздухоохладителе приводит к повышению интенсивности процесса оттаивания инея при его эксплуатации, однако при вышеуказанном размещении тепловыделяющего элемента достаточно велико термическое сопротивление между поверхностями упомянутого элемента и теплообменной трубы, в результате чего увеличиваются затраты электроэнергии и времени на оттаивания инея. However, this air cooler has a reduced heat transfer capacity due to the use of single-channel pipes in it, and therefore larger dimensions compared to air coolers made of a flat multi-channel pipe. The presence of a fuel element in this air cooler leads to an increase in the intensity of the frost defrosting process during its operation, however, with the above-mentioned placement of the fuel element, the thermal resistance between the surfaces of the said element and the heat exchanger pipe is quite high, as a result of which the energy and time required to thaw frost are increased.

Известен воздухоохладитель, содержащий змеевик в виде многоканальной плоскоовальной трубы, подсоединенной к входному и выходному коллекторам, снабженный по меньшей мере одним смесителем, общим для всех каналов (авт. св. СССР N 1267133, кл. F 25 B 39/02, 1986, БИ N 40). Данный воздухоохладитель компактен, обладает достаточно высокой эффективностью теплопередачи, однако в процессе эксплуатации при необходимости оттаивания инея требуются большие затраты времени и электроэнергии на привод компрессора ввиду отсутствия в данном воздухоохладителе специальных тепловыделяющих элементов, так как оттаивание, как правило, в таких случаях производится, посредством нагнетания компрессором в воздухоохладитель горячего пара хладагента, минуя конденсатор. Known air cooler containing a coil in the form of a multi-channel flat oval pipe connected to the inlet and outlet manifolds, equipped with at least one mixer common to all channels (ed. St. USSR N 1267133, class F 25 B 39/02, 1986, BI N 40). This air cooler is compact, has a fairly high heat transfer efficiency, but during operation, if frost is thawed, it takes a lot of time and energy to drive the compressor due to the absence of special heat-generating elements in this air cooler, since thawing, as a rule, is carried out in such cases by injection compressor into the air cooler of the hot refrigerant vapor, bypassing the condenser.

Цель изобретения разработка компактного воздухоохладителя, обладающего высокой теплопередающей способностью, требующего минимальных затрат времени и электроэнергии на оттаивание инея, а также технологичного в изготовлении и удобного при эксплуатации, а также снижение термического сопротивления между теплообменной поверхностью и инеем при его оттаивании. The purpose of the invention is the development of a compact air cooler with high heat transfer capacity, requiring minimal time and energy for thawing frost, as well as technologically advanced to manufacture and convenient for operation, as well as reducing thermal resistance between the heat exchange surface and hoarfrost when it is thawing.

Цель достигается тем, что в воздухоохладителе, содержащем по меньшей мере одну плоскую многоканальную трубку с наружным оребрением, подсоединенную к входному и выходному коллекторам, согласно изобретению, упомянутая труба снабжена тепловыделяющим элементом, размещенным в одном из ее каналов; тепловыделяющий элемент размещен в среднем канале трубы; упомянутая многоканальная труба снабжена дополнительным тепловыделяющим элементом; и при этом упомянутые тепловыделяющие элементы размещены в ее крайних каналах; в наружной стенке каждого крайнего канала трубы по всей ее длине выполнена продольная прорезь. The goal is achieved in that in an air cooler containing at least one flat multichannel tube with an external finning connected to the inlet and outlet manifolds, according to the invention, said tube is provided with a fuel element disposed in one of its channels; a fuel element is located in the middle channel of the pipe; said multichannel pipe provided with an additional fuel element; and wherein said fuel elements are located in its extreme channels; a longitudinal slot is made in the outer wall of each extreme channel of the pipe along its entire length.

Наличие тепловыделяющего элемента, а также его размещение непосредственно в одном из каналов многоканальной трубы способствует уменьшению термического сопротивления между теплообменной поверхностью и инеем при его оттаивании за счет непосредственного нагрева поверхности трубы. The presence of a fuel element, as well as its placement directly in one of the channels of the multichannel pipe, helps to reduce the thermal resistance between the heat exchange surface and the frost when it is thawing due to direct heating of the pipe surface.

При оттайке воздухоохладителя горячими парами хладагента, нагнетаемыми компрессором в воздухоохладитель, минуя конденсатор, в каналах воздухоохладителя осуществляется теплообмен между паром и стенкой трубы. Коэффициент теплоотдачи при таком теплообмене небольшой (около 50 Вт/м²•K), а следовательно, и составляющая термического сопротивления теплопередачи между паром хладагента и инеем на наружном оребрении очень большая. Это в конечном итоге приводит к необходимости дополнительных затрат времени и электроэнергии на привод компрессора.When defrosting the air cooler with hot refrigerant vapor injected by the compressor into the air cooler, bypassing the condenser, heat exchange between the vapor and the pipe wall is carried out in the channels of the air cooler. The heat transfer coefficient for such heat transfer is small (about 50 W / m ² • K), and therefore the component of the thermal resistance of heat transfer between the refrigerant vapor and hoarfrost on the external fins is very large. This ultimately leads to the need for additional time and energy to drive the compressor.

Размещение тепловыделяющего элемента непосредственно в канале многоканальной трубы исключает составляющую конвективного теплообмена со стороны пара хладагента, в результате чего снижается общее термическое сопротивление, что в конечном итоге приводит к уменьшению затрат электроэнергии и времени оттаивания инея. Placing the fuel element directly in the channel of the multichannel pipe eliminates the component of convective heat transfer from the side of the refrigerant vapor, resulting in a decrease in the overall thermal resistance, which ultimately leads to a reduction in the cost of electricity and the time of thawing of frost.

За счет размещения тепловыделяющего элемента в среднем канале многоканальной трубы в том случае, если последняя снабжена только одним упомянутым элементом, происходит равномерное распределение теплового потока от последнего в поперечном направлении от середины трубы к ее краям, способствуя тем самым повышению равномерности нагрева всех участков трубы во времени, а следовательно и к еще большему сокращению затрат времени на оттаивание инея. By placing the fuel element in the middle channel of the multichannel pipe, if the latter is equipped with only one of the mentioned elements, the heat flow is uniformly distributed from the latter in the transverse direction from the middle of the pipe to its edges, thereby increasing the uniformity of heating of all pipe sections over time , and therefore to even greater reduction in the time spent on thawing frost.

Снабжение трубы дополнительным тепловыделяющим элементом и размещение каждого тепловыделяющего элемента в одном из ее крайних каналов также способствует равномерному распределению теплового потока от упомянутых элементов от каждого края трубы к ее середине, но только при этом за счет наличия дополнительного тепловыделяющего элемента усиливается интенсивность теплового потока, а следовательно, еще более сокращаются затраты времени на оттаивание инея. The supply of the pipe with an additional heat-generating element and the placement of each heat-generating element in one of its extreme channels also contributes to a uniform distribution of the heat flux from the mentioned elements from each pipe edge to its middle, but only due to the presence of an additional heat-generating element, the heat flux intensifies, and therefore , further reduced the time spent on thawing frost.

Выполнение продольных прорезей в наружных стенках крайних каналов трубы повышает технологичность изготовления воздухоохладителя, а также повышает удобство его эксплуатации за счет облегчения извлечения тепловыделяющего элемента из канала и его установки в последний при выходе из строя и необходимости его замены. The implementation of longitudinal slots in the outer walls of the extreme channels of the pipe increases the manufacturability of the air cooler, and also increases the convenience of its operation by facilitating the removal of the fuel element from the channel and its installation in the latter upon failure and the need to replace it.

На фиг.1 представлен воздухоохладитель, выполненный в виде змеевика; на фиг. 2 воздухоохладитель, выполненный из ряда плоских труб, объединенных общими входным и выходным коллекторами; на фиг.3 труба воздухоохладителя с размещением тепловыделяющего элемента в среднем канале трубы, поперечное сечение; на фиг. 4 то же, с прорезями в наружных стенках крайних каналов и двумя тепловыделяющими элементами, поперечное сечение. Figure 1 presents the air cooler, made in the form of a coil; in FIG. 2 air cooler made of a number of flat pipes connected by common inlet and outlet manifolds; figure 3 pipe air cooler with the placement of the fuel element in the middle channel of the pipe, cross section; in FIG. 4 the same, with cuts in the outer walls of the extreme channels and two fuel elements, the cross section.

Воздухоохладитель содержит одну плоскую многоканальную изогнутую в виде змеевика трубу 1 (фиг.1) или несколько установленных параллельно друг над другом прямоугольных многоканальных труб 1 (фиг.2), снабженных наружным оребрением 2. Каждая труба 1 подсоединена к входному 3 и выходному 4 коллекторам. Труба 1 имеет продольные каналы 5, в среднем из которых (фиг.3) или двух крайних (фиг.4) размещены тепловыделяющие элементы 6, которые выполнены в виде гибких электронагревателей. Для удобства установки и замены тепловыделяющих элементов в случае выхода их из строя в наружных стенках крайних каналов 5 трубы 1 по всей длине последней выполнены продольные прорези. The air cooler contains one flat multi-channel pipe curved in the form of a coil 1 (Fig. 1) or several parallel multi-channel pipes 1 mounted in parallel to each other (Fig. 2), equipped with an external fin 2. Each pipe 1 is connected to the input 3 and output 4 collectors. The pipe 1 has longitudinal channels 5, on average of which (figure 3) or two extreme (figure 4) fuel elements 6 are placed, which are made in the form of flexible electric heaters. For ease of installation and replacement of fuel elements in case of failure in the outer walls of the extreme channels 5 of the pipe 1, longitudinal slots are made along the entire length of the latter.

Воздухоохладитель работает следующим образом. The air cooler operates as follows.

Жидкий хладагент из конденсатора холодильной машины дросселируется в регулирующем вентиле и поступает через входной коллектор 3 в трубу воздухоохладителя 1. В каналах 5 трубы 1 осуществляется кипение хладагента. Образовавшийся пар через выходной 4 патрубок всасывается компрессором холодильной машины. Проходящий наружное оребрение 2 воздух охлаждается, при этом на поверхности оребрения образуется иней. По достижении достаточно большого слоя инея, снижающего эффективность теплопередачи, холодильный компрессор выключается, а включается электронагреватель 6, размещенный в одном или двух каналах трубы. Поверхность трубы быстро нагревается, иней оттаивает и удаляется с поверхности теплообмена. По окончании оттайки холодильный компрессор вновь включается в работу. The liquid refrigerant from the condenser of the chiller is throttled in the control valve and enters through the inlet manifold 3 into the air cooler pipe 1. In the channels 5 of the pipe 1, the refrigerant is boiled. The generated steam through the outlet 4 pipe is sucked by the compressor of the refrigeration machine. The air passing through the external fin 2 is cooled, and frost is formed on the surface of the fin. Upon reaching a sufficiently large layer of hoarfrost, which reduces the heat transfer efficiency, the refrigeration compressor is turned off, and the electric heater 6 is turned on, placed in one or two pipe channels. The surface of the pipe heats up quickly, the frost defrosts and is removed from the heat exchange surface. At the end of the defrost, the refrigeration compressor switches back on.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно снизить затраты электроэнергии и времени на оттаивание инея при его эксплуатации. Кроме того, установка электронагревателей непосредственно в каналах многоканальной трубы позволяет отказаться от дополнительного оборудования, которое требуется вводить в схему холодильной машины в случае оттаивания инея паром, а именно электромагнитных клапанов, парового трубопровода, отделителя жидкости, что в конечном итоге повышает надежность холодильной машины. Thus, the present invention can significantly reduce the cost of electricity and time to thaw frost during its operation. In addition, the installation of electric heaters directly in the channels of a multichannel pipe allows you to refuse additional equipment that you want to enter into the circuit of the chiller in case of frost thawing with steam, namely electromagnetic valves, a steam pipeline, a liquid separator, which ultimately increases the reliability of the chiller.

Claims

1. An air cooler comprising at least one flat multi-channel pipe with an external finning connected to the inlet and outlet manifolds, characterized in that said pipe is provided with a fuel element disposed in one of its channels.

2. The air cooler according to claim 1, characterized in that the fuel element is located in the middle channel of said pipe.

3. The air cooler according to claim 1, characterized in that said pipe is provided with an additional heat-generating element, while said elements are placed in its extreme channels.

4. The air cooler according to claim 1 or 3, characterized in that a longitudinal slot is made in the outer wall of each extreme channel of the pipe along its entire length.