RU2722930C2 - Multi-stroke microchannel heat exchanger with multiple bent plates - Google Patents

Multi-stroke microchannel heat exchanger with multiple bent plates Download PDF

Info

Publication number
RU2722930C2
RU2722930C2 RU2017118516A RU2017118516A RU2722930C2 RU 2722930 C2 RU2722930 C2 RU 2722930C2 RU 2017118516 A RU2017118516 A RU 2017118516A RU 2017118516 A RU2017118516 A RU 2017118516A RU 2722930 C2 RU2722930 C2 RU 2722930C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
stroke
collector
tubular segments
section
Prior art date
Application number
RU2017118516A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017118516A (en
RU2017118516A3 (en
Inventor
Ариндом ДЖОРДАР
Original Assignee
Кэрриер Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кэрриер Корпорейшн filed Critical Кэрриер Корпорейшн
Publication of RU2017118516A publication Critical patent/RU2017118516A/en
Publication of RU2017118516A3 publication Critical patent/RU2017118516A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2722930C2 publication Critical patent/RU2722930C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/006Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass for preventing frost
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0471Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits having a non-circular cross-section
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0475Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits having a single U-bend
    • F28D1/0476Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits having a single U-bend the conduits having a non-circular cross-section
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/022Tubular elements of cross-section which is non-circular with multiple channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/006Preventing deposits of ice
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/027Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/025Tubular elements of cross-section which is non-circular with variable shape, e.g. with modified tube ends, with different geometrical features
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/027Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes
    • F28F9/0273Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes with multiple holes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

FIELD: heat exchange.SUBSTANCE: disclosed is a heat exchanger comprising a first header and a second header separated from each other. Plurality of tubular segments spaced apart in parallel connect the first and second headers hydraulically. Plurality of tubular segments comprise a bend forming the first plate and the second plate. Second plate is located at an angle to the first plate. Heat exchanger has a multi-stroke configuration relative to the air flow, containing at least the first stroke and the second stroke. First stroke has the first flow orientation, and the second stroke has the second flow orientation. Second flow orientation differs from the first flow orientation.EFFECT: multi-stroke microchannel heat exchanger with multiple bent plates is proposed.19 cl, 9 dwg

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

[0001] Настоящее изобретение относится, в целом, к тепловому насосу и применениям искусственного охлаждения и, более конкретно, к микроканальному теплообменнику, выполненному с возможностью применения в тепловом насосе или системе охлаждения.[0001] The present invention relates generally to a heat pump and artificial cooling applications, and more particularly to a microchannel heat exchanger adapted to be used in a heat pump or cooling system.

[0002] Системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и охлаждения (ОВКВ) включают теплообменники для отведения или приема тепла между циркуляцией холодильного агента внутри системы и окружающей средой. Одним типом теплообменника, который становится все более популярным благодаря своей компактности, небольшого веса, жесткости конструкции и превосходных характеристик производительности, является микроканальный или миниканальный теплообменник. По сравнению с традиционными пластинчатыми ребристыми теплообменниками, микроканальные теплообменники являются более экологически выгодными, поскольку в них используется меньшее количество холодильного агента для зарядки системы, который, как правило, представляет собой синтетические флюиды с высоким ПГП (потенциал глобального потепления). Микроканальный теплообменник содержит две или более удерживающие формы, такие как трубки, через которые циркулирует охлаждающий или нагревающий флюид (т.е. холодильный агент или раствор гликоля). Трубки, как правило, имеют уплощенное поперечное сечение и несколько параллельных каналов для потока. Ребра, как правило, расположены с возможностью прохождения между трубками для повышения эффективного взаимообмена тепловой энергией между нагревающим/охлаждающим флюидом и окружающей средой. Ребра имеют гофрированный рисунок, содержат жалюзи для дальнейшего улучшения теплопередачи и, как правило, прикреплены к трубкам посредством пайки в защитной атмосфере.[0002] Heating, ventilation, air conditioning and cooling (HVAC) systems include heat exchangers for removing or receiving heat between the circulation of the refrigerant within the system and the environment. One type of heat exchanger, which is becoming increasingly popular due to its compactness, light weight, structural rigidity and excellent performance characteristics, is a microchannel or minichannel heat exchanger. Compared to traditional plate fin heat exchangers, microchannel heat exchangers are more environmentally friendly because they use less refrigerant to charge the system, which is typically a high-GWP synthetic fluid (global warming potential). A microchannel heat exchanger contains two or more retaining forms, such as tubes, through which a cooling or heating fluid (i.e., refrigerant or glycol solution) circulates. Tubes, as a rule, have a flattened cross section and several parallel channels for flow. The ribs are usually arranged to pass between the tubes to increase the effective interchange of thermal energy between the heating / cooling fluid and the environment. The ribs have a corrugated pattern, contain blinds to further improve heat transfer and, as a rule, are attached to the tubes by soldering in a protective atmosphere.

[0003] В тепловом насосе и применениях искусственного охлаждения, когда микроканальный теплообменник используют в качестве испарителя, влага, присутствующая в воздушном потоке, подаваемом в теплообменник для охлаждения, может конденсироваться, а затем замерзать на внешних поверхностях теплообменника. Образующийся лед или иней может блокировать поток воздуха через теплообменник, тем самым снижая эффективность и функциональность теплообменника и системы ОВКВ. Микроканальные теплообменники могут замерзать быстрее, чем теплообменники с круглыми трубками и пластинчатые ребристые теплообменники, и, поэтому требуют более частого размораживания, уменьшая полезное время использования теплообменника и общую производительность. Следовательно, желательно создать микроканальный теплообменник с увеличенной морозостойкостью и повышенной производительностью.[0003] In a heat pump and artificial cooling applications, when a microchannel heat exchanger is used as an evaporator, moisture present in the air stream supplied to the heat exchanger for cooling can condense and then freeze on the outer surfaces of the heat exchanger. The resulting ice or frost can block the air flow through the heat exchanger, thereby reducing the efficiency and functionality of the heat exchanger and the HVAC system. Microchannel heat exchangers can freeze faster than round tube heat exchangers and plate fin heat exchangers, and therefore require more frequent defrosting, reducing the useful life of the heat exchanger and overall productivity. Therefore, it is desirable to create a microchannel heat exchanger with increased frost resistance and increased productivity.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[0004] Согласно одному варианту реализации изобретения предусмотрен теплообменник, содержащий первый коллектор и второй коллектор, отделенные друг от друга. Множество трубчатых сегментов, находящихся в разнесенном параллельном отношении соединяют по флюиду первый и второй коллектор. Множество трубчатых сегментов содержат изгиб, образующий первую пластину и вторую пластину. Вторая пластина расположена под углом к первой пластине. Теплообменник имеет многоходовую конфигурацию относительно воздушного потока, включающую, по меньшей мере, первый ход и второй ход. Первый ход имеет первую ориентацию потока, а второй ход имеет вторую ориентацию потока. Вторая ориентация потока отличается от первой ориентации потока.[0004] According to one embodiment of the invention, a heat exchanger is provided comprising a first collector and a second collector separated from each other. A plurality of tubular segments arranged in a spaced parallel relationship fluidly couple the first and second manifold. Many tubular segments comprise a bend forming a first plate and a second plate. The second plate is located at an angle to the first plate. The heat exchanger has a multi-way configuration relative to the air flow, including at least a first stroke and a second stroke. The first move has a first flow orientation, and the second move has a second flow orientation. The second flow orientation is different from the first flow orientation.

[0005] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации изобретения первый ход имеет поперечную ориентацию параллельного потока.[0005] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in further embodiments of the invention, the first stroke has a transverse parallel flow orientation.

[0006] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации изобретения второй ход имеет поперечную ориентацию встречного потока.[0006] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in further embodiments of the invention, the second stroke has a transverse orientation of the oncoming flow.

[0007] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации изобретения первая часть множества трубчатых сегментов формируют первый ход, а вторая часть множества трубчатых сегментов формируют второй ход.[0007] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in further embodiments of the invention, the first part of the plurality of tubular segments form the first stroke, and the second part of the plurality of tubular segments form the second stroke.

[0008] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации изобретения число трубчатых сегментов, расположенных внутри каждого из первого хода и второго хода, выбрано для снижения образования инея на теплообменнике.[0008] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in further embodiments of the invention, the number of tubular segments located within each of the first stroke and the second stroke is selected to reduce the formation of frost on the heat exchanger.

[0009] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации изобретения вторая часть имеет большее число трубчатых сегментов, чем первая часть.[0009] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in further embodiments of the invention, the second part has a larger number of tubular segments than the first part.

[0010] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации изобретения соотношение трубчатых сегментов в первой части и во второй части составляет 20:80.[0010] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in additional embodiments of the invention, the ratio of the tubular segments in the first part and in the second part is 20:80.

[0011] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации изобретения соотношение трубчатых сегментов в первой части и во второй части составляет 40:60.[0011] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in further embodiments of the invention, the ratio of the tubular segments in the first part and in the second part is 40:60.

[0012] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации изобретения делитель расположен внутри первого коллектора для образования первой секции и второй секции. Первая секция соединена по флюиду с первой частью множества трубчатых сегментов, а вторая секция соединена по флюиду со второй частью множества трубчатых сегментов.[0012] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in further embodiments of the invention, a divider is located within the first collector to form a first section and a second section. The first section is fluidly coupled to the first part of the plurality of tubular segments, and the second section is fluidly coupled to the second part of the plurality of tubular segments.

[0013] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации изобретения распределитель расположен внутри первой секции первого коллектора.[0013] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in further embodiments of the invention, a distributor is located inside the first section of the first manifold.

[0014] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации изобретения распределитель предусмотрен между первым ходом и вторым ходом.[0014] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in further embodiments of the invention, a dispenser is provided between the first stroke and the second stroke.

[0015] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации изобретения изгиб выполнен вокруг оси, расположенной перпендикулярно продольной оси множества трубчатых сегментов.[0015] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in additional embodiments of the invention, the bend is made around an axis located perpendicular to the longitudinal axis of the plurality of tubular segments.

[0016] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации изобретения изгиб каждого трубчатого сегмента содержит вороночный сгиб ленты.[0016] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in further embodiments of the invention, the bend of each tubular segment comprises a funnel fold of the tape.

[0017] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации изобретения угол между второй пластиной и первой пластиной составляет около 180.[0017] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in further embodiments of the invention, the angle between the second plate and the first plate is about 180.

[0018] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации каждый из множества трубчатых сегментов представляет собой микроканальную трубку, имеющую множество дискретных каналов потока, образованных в ней.[0018] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in further embodiments, each of the plurality of tubular segments is a microchannel tube having a plurality of discrete flow channels formed therein.

[0019] Предусмотрен теплообменник, содержащий первый коллектор и второй коллектор, отделенные друг от друга. Множество трубчатых сегментов, находящихся в разнесенном параллельном отношении, соединяют по флюиду первый и второй коллектор. Множество трубчатых сегментов содержат изгиб, образующий первую пластину и вторую пластину. Вторая пластина расположена под углом к первой пластине. Теплообменник имеет многоходовую конфигурацию относительно воздушного потока, включающую, по меньшей мере, первый ход и второй ход. Как впускное отверстие теплообменника, так и выпускное отверстие теплообменника выполнены в первой пластине.[0019] A heat exchanger is provided comprising a first collector and a second collector separated from each other. A plurality of tubular segments arranged in a spaced parallel relationship fluidly couple the first and second manifold. Many tubular segments comprise a bend forming a first plate and a second plate. The second plate is located at an angle to the first plate. The heat exchanger has a multi-way configuration relative to the air flow, including at least a first stroke and a second stroke. Both the inlet of the heat exchanger and the outlet of the heat exchanger are made in the first plate.

[0020] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации изобретения первая часть множества трубчатых сегментов образует первый ход, а вторая часть множества трубчатых сегментов образует второй ход. Первая часть имеет меньше трубчатых сегментов, чем вторая часть.[0020] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in additional embodiments of the invention, the first part of the plurality of tubular segments forms a first stroke, and the second part of the plurality of tubular segments forms a second stroke. The first part has fewer tubular segments than the second part.

[0021] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации изобретения каждый из множества трубчатых сегментов представляет собой микроканальную трубку, имеющую множество дискретных каналов потока, образованных в ней.[0021] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in further embodiments of the invention, each of the plurality of tubular segments is a microchannel tube having a plurality of discrete flow channels formed therein.

[0022] В дополнение к одному или более признакам, описанным выше, или в качестве альтернативы, в дополнительных вариантах реализации распределитель расположен смежно по отношению впускному отверстию каждого хода теплообменника.[0022] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, in further embodiments, the distributor is positioned adjacent to the inlet of each stroke of the heat exchanger.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

[0023] Объект изобретения, который рассматривается как изобретение, в особенности указан и отчетливо заявлен в формуле изобретения в заключительной части данного описания. Указанные выше и другие признаки, а также преимущества данного изобретения очевидны из нижеследующего подробного описания в сочетании с сопровождающими графическими материалами, в которых:[0023] The subject matter of the invention, which is regarded as an invention, is particularly indicated and clearly stated in the claims in the concluding part of this description. The above and other features, as well as the advantages of this invention, are obvious from the following detailed description in combination with the accompanying graphic materials, in which:

[0024] на Фиг. 1 проиллюстрирована схематическая диаграмма примера цикла охлаждения испарением холодильного агента системы охлаждения;[0024] in FIG. 1 is a schematic diagram of an example cooling cycle by evaporation of a refrigerant of a cooling system;

[0025] на Фиг. 2 проиллюстрирован вид сбоку микроканального теплообменника согласно варианту реализации изобретения перед операцией изгиба;[0025] in FIG. 2 illustrates a side view of a microchannel heat exchanger according to an embodiment of the invention before a bending operation;

[0026] на Фиг. 3 проиллюстрирован вид в поперечном сечении трубчатых сегментов микроканального теплообменника согласно варианту реализации изобретения;[0026] in FIG. 3 illustrates a cross-sectional view of tubular segments of a microchannel heat exchanger according to an embodiment of the invention;

[0027] на Фиг. 4 проиллюстрирован вид в перспективе микроканального теплообменника согласно варианту реализации изобретения;[0027] in FIG. 4 illustrates a perspective view of a microchannel heat exchanger according to an embodiment of the invention;

[0028] на Фиг. 5 проиллюстрирован вид ' спереди микроканального теплообменника согласно другому варианту реализации изобретения;[0028] in FIG. 5 is a front view of a microchannel heat exchanger according to another embodiment of the invention;

[0029] на Фиг. 6 проиллюстрирован вид сбоку микроканального теплообменника согласно другому варианту реализации изобретения;[0029] in FIG. 6 illustrates a side view of a microchannel heat exchanger according to another embodiment of the invention;

[0030] на Фиг. 7 проиллюстрирован вид в перспективе микроканального теплообменника согласно еще одному варианту реализации изобретения; и[0030] in FIG. 7 illustrates a perspective view of a microchannel heat exchanger according to yet another embodiment of the invention; and

[0031] на Фиг. 7а проиллюстрирован вид в поперечном сечении микроканального теплообменника согласно Фиг. 6 вдоль линии разреза Х-Х согласно еще одному варианту реализации изобретения; и[0031] in FIG. 7a is a cross-sectional view of the microchannel heat exchanger of FIG. 6 along section line XX according to yet another embodiment of the invention; and

[0032] на Фиг. 7b проиллюстрирован вид в поперечном сечении микроканального теплообменника согласно Фиг. 6 вдоль линии разреза Y-Y согласно еще одному варианту реализации изобретения.[0032] in FIG. 7b is a cross-sectional view of the microchannel heat exchanger of FIG. 6 along the Y-Y cut line according to another embodiment of the invention.

[0033] Подробное описание сущности изобретения излагает варианты реализации изобретения совместно с преимуществами и признаками в качестве примера со ссылкой на графические материалы.[0033] A detailed description of the invention sets forth embodiments of the invention together with advantages and features as an example with reference to graphic materials.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0034] Со ссылкой на Фиг. 1, схематически проиллюстрирован парокомпрессионный цикл 20 теплового насоса системы кондиционирования воздуха или охлаждения. Типичные системы кондиционирования воздуха или охлаждения включают, но без ограничения, например, сплит-системы, встроенные системы, холодильники, устанавливаемые на крыше, в супермаркете и транспорте системы охлаждения. Холодильный агент R выполнен с возможностью циркуляции через парокомпрессионный цикл 20, так что холодильный агент R поглощает тепло при испарении при низких температуре и давлении и отдает тепло при конденсации при высоких температуре и давлении.[0034] With reference to FIG. 1, a vapor compression cycle 20 of a heat pump of an air conditioning or cooling system is schematically illustrated. Typical air conditioning or cooling systems include, but are not limited to, for example, split systems, embedded systems, rooftop refrigerators, supermarkets, and transportation refrigeration systems. The refrigerant R is configured to circulate through the vapor compression cycle 20, so that the refrigerant R absorbs heat during evaporation at low temperature and pressure and gives off heat during condensation at high temperature and pressure.

[0035] В данном цикле 20 холодильный агент R протекает в направлении против часовой стрелки, как указано стрелкой. Компрессор 22 принимает пар холодильного агента от испарителя 24 и сжимает его до высоких температуры и давления, с относительно горячим паром при прохождении к конденсатору 26, где он охлаждается и конденсируется до жидкого состояния путем взаимного теплообмена с охлаждающей средой (не показано), такой как воздух. Затем жидкий холодильный агент R проходит от конденсатора 26 к дроссельному устройству 28, в котором холодильный агент R расширяется до двухфазного состояния жидкость/пар с низкой температурой при его прохождении в испаритель 24. Затем пар низкого давления возвращается в компрессор 22, где цикл повторяется. Парокомпрессионный цикл 20, описанный в данном документе, представляет собой цикл теплового насоса, работающий в режиме нагревания. Как результат, наружный змеевик цикла 20 выполнен в виде испарителя 24, а внутренний змеевик выполнен в виде конденсатора. При выполнении в виде теплового насоса, парокомпрессионный цикл дополнительно содержит четырехходовой клапан 29, размещенный ниже по потоку от компрессора 22 относительно потока холодильного агента, который обращает направление потока холодильного агента через цикл 20 для переключения между режимом охлаждения и нагревания. Следует понимать, что цикл 20 охлаждения, изображенный на На Фиг. 1 является упрощенным представлением системы ОВКВ, и многие улучшения и признаки, известные из уровня техники, могут быть схематически включены.[0035] In this cycle 20, refrigerant R flows counterclockwise, as indicated by the arrow. The compressor 22 receives refrigerant vapor from the evaporator 24 and compresses it to high temperatures and pressures, with relatively hot steam, passing to the condenser 26, where it is cooled and condensed to a liquid state by mutual heat exchange with a cooling medium (not shown), such as air . Then, the liquid refrigerant R passes from the condenser 26 to the throttle device 28, in which the refrigerant R expands to a two-phase liquid / vapor state with a low temperature as it passes to the evaporator 24. Then the low pressure steam is returned to the compressor 22, where the cycle repeats. The vapor compression cycle 20 described herein is a heat pump cycle operating in a heating mode. As a result, the outer coil of the cycle 20 is made in the form of an evaporator 24, and the inner coil is made in the form of a condenser. When executed as a heat pump, the vapor compression cycle further comprises a four-way valve 29 located downstream of the compressor 22 relative to the refrigerant stream, which reverses the direction of the refrigerant stream through cycle 20 to switch between cooling and heating. It should be understood that the cooling cycle 20 shown in FIG. 1 is a simplified representation of an HVAC system, and many improvements and features known in the art can be included schematically.

[0036] Со ссылкой на Фиг. 2, более подробно проиллюстрирован пример теплообменника 30, выполненного с возможностью применения в паровой компрессионной системе 20. Теплообменник 30 может быть применен либо в виде конденсатора 24, либо в виде испарителя 28 в паровой компрессионной системе 20. Теплообменник 30 содержит, по меньшей мере, первый коллектор или сборник 32, второй коллектор или сборник 34, расположенный на расстоянии от коллектора 32, и множество трубчатых сегментов 36, находящихся в разнесенном параллельном отношении, и соединяющих первый коллектор 32 и второй коллектор 34. В проиллюстрированных, неограничивающих вариантах реализации первый сборник 32 и второй сборник 34 ориентированы, в целом, в горизонтальном направлении и трубчатые сегменты 36 теплообменника проходят, в целом, в вертикальном направлении между двумя сборниками 32, 34. Однако, другие конфигурации, как, например, где первый и второй сборники 32, 34 расположены по существу в вертикальном направлении, также входят в объем изобретения.[0036] With reference to FIG. 2, an example of a heat exchanger 30 adapted for use in a steam compression system 20 is illustrated in more detail. The heat exchanger 30 can be used either as a condenser 24 or as an evaporator 28 in a steam compression system 20. The heat exchanger 30 comprises at least a first a collector or collector 32, a second collector or collector 34 located at a distance from the collector 32, and a plurality of tubular segments 36 spaced apart in parallel, connecting the first collector 32 and the second collector 34. In the illustrated, non-limiting embodiments, the first collector 32 and the second collector 34 is oriented generally in the horizontal direction and the tubular segments 36 of the heat exchanger extend generally in the vertical direction between the two collectors 32, 34. However, other configurations, such as where the first and second collectors 32, 34 are located along essentially in the vertical direction are also included in the scope of the invention.

[0037] Со ссылкой на Фиг. 3, проиллюстрирован пример поперечного сечения трубчатых сегментов 36 теплообменника. Трубчатые сегменты 36 содержат уплощенную трубку микроканального теплообменника, имеющую переднюю кромку 40, заднюю кромку 42, первую поверхность 44 и вторую поверхность 46. Передняя кромка 40 каждой трубки 36 теплообменника расположена выше по потоку от его соответствующей задней кромки 42 относительно воздушного потока А, проходящего через теплообменник 36. Внутренняя проточная часть каждого трубчатого сегмента 36 теплообменника может быть разделена внутренними стенками на множество дискретных каналов 48 потока, которые проходят по всей длине трубок 36 от впускного конца к выпускному концу и устанавливают сообщение по флюиду между соответствующими первым и вторым коллекторами 32, 34. Каналы 48 потока могут иметь круглое поперечное сечение, прямоугольное поперечное сечение, трапецеидальное поперечное сечение, треугольное поперечное сечение или другое не круглое поперечное сечение. Трубки 36 теплообменника, содержащие дискретные каналы 48 потока, могут быть выполнены с использованием известных методик и материалов, включающих, но без ограничения, экструдирование или изгибание.[0037] With reference to FIG. 3, an example of a cross-section of tubular segments 36 of a heat exchanger is illustrated. The tubular segments 36 comprise a flattened microchannel heat exchanger tube having a leading edge 40, a trailing edge 42, a first surface 44 and a second surface 46. The leading edge 40 of each heat exchanger tube 36 is located upstream of its corresponding trailing edge 42 relative to the air flow A passing through heat exchanger 36. The internal flow part of each tubular segment 36 of the heat exchanger can be divided by internal walls into a plurality of discrete flow channels 48 that extend along the entire length of the tubes 36 from the inlet end to the outlet end and establish fluid communication between the respective first and second collectors 32, 34 The flow channels 48 may have a circular cross section, a rectangular cross section, a trapezoidal cross section, a triangular cross section, or another non-circular cross section. Heat exchanger tubes 36 containing discrete flow channels 48 can be made using known techniques and materials, including, but not limited to, extrusion or bending.

[0038] Трубчатые сегменты 36 теплообменника, раскрытые в данном документе, дополнительно содержат множество ребер 50. В варианте реализации ребра 50 выполнены из одной непрерывной ленты материала ребра, вплотную сложены способом лентоподобной змейки, тем самым обеспечивая множество близко расположенных ребер, которые проходят, в целом, перпендикулярно трубчатым сегментам 36 теплообменника. Теплообмен между одним или более флюидами внутри трубчатых сегментов 36 теплообменника и воздушным потоком А осуществляется через наружные поверхности 44, 46 трубчатых сегментов 36 теплообменника, в совокупности образующие первичную поверхность теплообменника, и также через поверхность теплообменника ребер 50, которая формирует вторичную поверхность теплообменника.[0038] The tubular heat exchanger segments 36 disclosed herein further comprise a plurality of ribs 50. In an embodiment, the ribs 50 are made of a single continuous ribbon of rib material, closely folded by a ribbon-like snake method, thereby providing a plurality of closely spaced ribs that extend into generally perpendicular to the tubular segments 36 of the heat exchanger. Heat exchange between one or more fluids inside the tubular segments 36 of the heat exchanger and the air flow A is through the outer surfaces 44, 46 of the tubular segments 36 of the heat exchanger, which together form the primary surface of the heat exchanger, and also through the surface of the heat exchanger fins 50, which forms the secondary surface of the heat exchanger.

[0039] Теплообменник 30 имеет многоходовую конфигурацию относительно воздушного потока А. Для создания многоходовой конфигурации в одном варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 4-6, многоходовой конфигурации достигают путем выполнения, по меньшей мере, одного изгиба 60 в каждом трубчатом сегменте 36 теплообменника 30. Изгиб 60 выполнен вокруг оси, проходящей по существу перпендикулярно продольной оси трубчатых сегментов 36. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения изгиб 60 представляет собой вороночный сгиб ленты (см. Фиг. 6), выполненный путем изгибания и сворачивания трубчатых сегментов 36 теплообменника вокруг сердечника (не показано); однако, другие типы изгибов входят в объем изобретения. В варианте реализации изобретения множество изгибов 60 могут быть выполнены в различных местах вдоль длины множества трубчатых сегментов 36 теплообменника.[0039] The heat exchanger 30 has a multi-pass configuration with respect to air flow A. To create a multi-pass configuration in one embodiment of the invention illustrated in FIG. 4-6, a multi-way configuration is achieved by performing at least one bend 60 in each tubular segment 36 of the heat exchanger 30. Bend 60 is made around an axis extending substantially perpendicular to the longitudinal axis of the tubular segments 36. In the illustrated embodiment, the bend 60 is funnel fold of the tape (see Fig. 6), made by bending and folding tubular segments 36 of the heat exchanger around the core (not shown); however, other types of bends are included in the scope of the invention. In an embodiment of the invention, a plurality of bends 60 can be made in various places along the length of the plurality of tubular segments 36 of the heat exchanger.

[0040] Изгиб 60 по меньшей мере частично образует первую секцию 62 и вторую секцию 64 каждого из множества трубчатых сегментов 36, причем в конфигурации изгиба первая секция 62 образует первую пластину 66 теплообменника 30 относительно воздушного потока А, а вторая секция 64 образует вторую пластину 68 теплообменника 30 относительно воздушного потока А. В проиллюстрированном неограничивающем варианте реализации изгиб 60 выполнен в приблизительно средней точке трубчатых сегментов 36 между противоположными первым и вторым коллекторами 32, 34, так что первая и вторая секции 62, 64, в целом, имеют одинаковый размер. Однако, другие варианты реализации, где первая секция 62 и вторая секция 64 являются по существу разными по длине, входят в объем изобретения.[0040] Bend 60 at least partially forms a first section 62 and a second section 64 of each of the plurality of tubular segments 36, wherein in the bend configuration, the first section 62 forms a first plate 66 of the heat exchanger 30 with respect to air flow A, and the second section 64 forms a second plate 68 heat exchanger 30 relative to airflow A. In the illustrated non-limiting embodiment, bending 60 is made at approximately the midpoint of the tubular segments 36 between the opposing first and second headers 32, 34, so that the first and second sections 62, 64 are generally the same size. However, other embodiments where the first section 62 and the second section 64 are substantially different in length are included in the scope of the invention.

[0041] Как проиллюстрировано на фигурах, теплообменник 30 может быть выполнен таким образом, что первая пластина 66 размещена под тупым углом относительно второй пластины 68. В качестве альтернативы или дополнения, теплообменник 30 может также быть выполнен таким образом, что первая пластина 66 расположена либо под острым углом, либо по существу параллельно (Фиг. 5) второй пластине 68. Как результат изгиба 60 между первой и второй пластинами 66, 68, теплообменник 30 может быть выполнен в виде змеевика А-образной или V-образной формы. Формирование теплообменника 30 путем изгибания трубчатых сегментов 36 приводит к тому, что теплообменник 30 имеет уменьшенный радиус изгиба, как, например, при выполнении с изгибом в 180°. Как результат, теплообменник 30 может быть приспособлен для вписывания в габариты, определяемые существующими системами кондиционирования воздуха и охлаждения.[0041] As illustrated in the figures, the heat exchanger 30 may be configured such that the first plate 66 is placed at an obtuse angle with respect to the second plate 68. Alternatively or additionally, the heat exchanger 30 may also be configured such that the first plate 66 is located either at an acute angle, or essentially parallel to (Fig. 5), the second plate 68. As a result of bending 60 between the first and second plates 66, 68, the heat exchanger 30 can be made in the form of a coil A-shaped or V-shaped. The formation of the heat exchanger 30 by bending the tubular segments 36 leads to the fact that the heat exchanger 30 has a reduced bending radius, as, for example, when performed with a bend of 180 °. As a result, the heat exchanger 30 can be adapted to fit into the dimensions defined by existing air conditioning and cooling systems.

[0042] Снова со ссылкой на Фиг. 2, множество первых ребер 50а проходят от первой пластины 66, а множество вторых ребер 50b проходят от второй пластины 68 теплообменника 30. В вариантах реализации изобретения, где теплообменник 30 выполнен путем изгибания множества трубчатых сегментов 36, нет никаких ребер в рамках части 60 изгиба каждого трубчатого сегмента 36. Первые ребра 50а и вторые ребра 50b могут быть по существу идентичными, или в качестве альтернативы, могут отличаться одним из: размер, форма и плотность.[0042] Again with reference to FIG. 2, the plurality of first ribs 50a extend from the first plate 66, and the plurality of second ribs 50b extend from the second plate 68 of the heat exchanger 30. In embodiments where the heat exchanger 30 is formed by bending a plurality of tubular segments 36, there are no ribs within the bending portion 60 of each tubular segment 36. The first ribs 50a and the second ribs 50b may be essentially identical, or alternatively, may differ in one of: size, shape and density.

[0043] Традиционные теплообменники, выполненные в виде испарителей теплового насоса, как правило, имеют конфигурацию параллельного потока для достижения желаемой эффективности. Однако, ориентация параллельного потока ведет к ухудшенной морозостойкости в микроканальных теплообменниках. Теплообменник 30 может иметь любую из ряда многоходовых конфигураций, так что холодильный агент проходит через теплообменник 30, например, в одной или более из: ориентация параллельного потока, ориентация поперечного потока и ориентация встречного потока. В одном из вариантов реализации изобретения делитель 38 может быть расположен внутри одного или двух из первого и второго сборников 32, 34 для увеличения числа ходов, и, следовательно, длины пути потока, внутри теплообменника 30.[0043] Conventional heat exchangers made as heat pump evaporators typically have a parallel flow configuration to achieve the desired efficiency. However, the orientation of the parallel flow leads to poor frost resistance in microchannel heat exchangers. The heat exchanger 30 may have any of a number of multi-way configurations, so that the refrigerant passes through the heat exchanger 30, for example, in one or more of: parallel flow orientation, transverse flow orientation and counter flow orientation. In one embodiment, the divider 38 may be located inside one or two of the first and second collectors 32, 34 to increase the number of strokes, and therefore the length of the flow path, inside the heat exchanger 30.

[0044] В варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 7, делитель 38 расположен внутри первого сборника 32 с образованием первой секции 32а и второй секции 32b. Как результат, холодильный агент, подаваемый на впускное отверстие (не показано) первого сборника 32, выполнен с возможностью протекания только через часть 36а трубчатых сегментов 36, соединенных по флюиду с первой секцией 32а. После прохождения через первую часть 36а трубчатых сегментов 36 холодильный агент перемещается во второй сборник 34. Внутри второго сборника 34 холодильный агент течет от первой части 36а трубчатых сегментов 36 по направлению ко второй, смежной части 36b трубчатых сегментов 36. Вторая часть 36b может содержать то же самое число или разное число трубчатых сегментов 36, что и первая часть 36а. В варианте реализации соотношение трубчатых сегментов в первой части 36а и во второй части 36b составляет 20:80 или, в качестве альтернативы, 40:60.[0044] In the embodiment of the invention illustrated in FIG. 7, a divider 38 is located inside the first collector 32 to form a first section 32a and a second section 32b. As a result, the refrigerant supplied to the inlet (not shown) of the first collector 32 is configured to flow only through the portion 36 a of the tubular segments 36 fluidly coupled to the first section 32 a. After passing through the first portion 36a of the tubular segments 36, the refrigerant moves to the second collector 34. Inside the second collector 34, the refrigerant flows from the first portion 36a of the tubular segments 36 towards the second, adjacent portion 36b of the tubular segments 36. The second portion 36b may contain the same the very number or different number of tubular segments 36 as the first part 36a. In an embodiment, the ratio of the tubular segments in the first part 36a and in the second part 36b is 20:80 or, alternatively, 40:60.

[0045] Второй сборник 34 может подобным образом содержать делитель 38 для определения соединенных по флюиду первой и второй секций 34а, 34b. Холодильный агент выполнен с возможностью протекания от второго сборника 34 через вторую часть 36b трубчатых сегментов 36, соединенных по флюиду со второй секцией 32b первого сборника 32 и выпускным отверстием (не показано), образованным в ней. Хотя проиллюстрированный теплообменник 30 содержит две отличительные части трубчатых сегментов 36 теплообменника, теплообменники 30, имеющие любое число частей трубчатых сегментов 36, которые образуют дискретные ходы через теплообменник 30, входят в объем изобретения.[0045] The second collector 34 may likewise comprise a divider 38 for detecting fluid-connected first and second sections 34a, 34b. The refrigerant is adapted to flow from the second collector 34 through the second portion 36b of the tubular segments 36 fluidly coupled to the second section 32b of the first collector 32 and an outlet (not shown) formed therein. Although the illustrated heat exchanger 30 comprises two distinctive parts of the tubular segments 36 of the heat exchanger, heat exchangers 30 having any number of parts of the tubular segments 36 that form discrete passages through the heat exchanger 30 are within the scope of the invention.

[0046] Равномерное распределение холодильного агента внутри сборника, такого как сборник 32 или 34 или промежуточный сборник, например, является обычной проблемой микроканальных теплообменников. В целом, легко равномерно распределять холодильный агент по длине небольшого коллектора, но при увеличении длины коллектора неправильное распределение становится все более значительной проблемой.[0046] Evenly distributing a refrigerant within a collector, such as collector 32 or 34 or an intermediate collector, for example, is a common problem with microchannel heat exchangers. In general, it is easy to evenly distribute the refrigerant along the length of a small collector, but as the length of the collector increases, improper distribution becomes an increasingly significant problem.

[0047] Теплообменник 30, раскрытый в данном документе, имеет улучшенное распределение холодильного агента путем разделения по меньшей мере одного из первого и второго сборников 32, 34 при помощи делителя 38. Как результат, уменьшаются длины коллектора, в котором холодильный агент должен равномерно распределяться. Кроме того, путем изгибания теплообменника 30 устраняется необходимость в промежуточном сборнике, и следовательно, проблемы распределения, связанные с таким сборником. В варианте реализации изобретения удлиненная в продольном направлении вставка 70 распределителя, как известно из уровня техники, может быть расположена внутри одного или более участков либо первого сборника 32, либо второго сборника 34 теплообменника 30. Вставка 70 распределителя расположена, в целом, по центру во внутренней части сборника и выполнена с возможностью равномерного распределения потока холодильного агента между множеством трубок 36 теплообменника, соединенных по флюиду с ней. В проиллюстрированном, неограничивающем варианте реализации первая вставка 70 распределителя расположена внутри первой секции 32а сборника 32. Вставка 70 распределителя расположена внутри первой секции 32 первого сборника 30, в целом, поверх части или по всей длины секции 32, так что холодильный агент, предусмотренный в ней, будет более равномерно распределен по всей длине первой секции 32, тем самым улучшая теплопередачу теплообменника 30. В качестве альтернативы или дополнения, другой распределитель 70 может быть подобным образом размещен внутри второй секции 34b второго сборника 34.[0047] The heat exchanger 30 disclosed herein has an improved distribution of the refrigerant by separating at least one of the first and second collectors 32, 34 using a divider 38. As a result, the length of the manifold in which the refrigerant is to be evenly distributed is reduced. Furthermore, by bending the heat exchanger 30, the need for an intermediate collector is eliminated, and hence the distribution problems associated with such an collector. In an embodiment of the invention, a longitudinally extending distributor insert 70, as is known in the art, may be located within one or more sections of either the first collector 32 or the second collector 34 of the heat exchanger 30. The distributor insert 70 is generally centered in the inner part of the collector and is configured to evenly distribute the flow of the refrigerant between the plurality of heat exchanger tubes 36 connected in fluid with it. In the illustrated, non-limiting embodiment, the first distributor insert 70 is located inside the first section 32a of the collector 32. The distributor insert 70 is located inside the first section 32 of the first collector 30, generally over part or all of the length of section 32, so that the refrigerant provided therein , will be more evenly distributed over the entire length of the first section 32, thereby improving the heat transfer of the heat exchanger 30. Alternatively or in addition, another distributor 70 may similarly be placed inside the second section 34b of the second collector 34.

[0048] Поскольку направление воздушного потока А является одинаковым относительно первой и второй частей 36а, 36b трубчатых сегментов 36, холодильный агент внутри каждой из данных частей имеет разную ориентацию потока. Например, в проиллюстрированном, неограничивающем варианте реализации воздух А протекает от первого сборника 32 по направлению ко второму сборнику 34. Путем подачи холодильного агента во впускное отверстие первой секции 32а первого сборника 32, холодильный агент, текущий через первую часть 36а трубчатых сегментов 36, как подробно проиллюстрировано на Фиг. 7а, имеет поперечную ориентацию параллельного потока. Кроме того, холодильный агент, протекающий через вторую часть 36b трубчатых сегментов 36, как более подробно проиллюстрировано на Фиг. 7b, имеет поперечную ориентацию встречного потока.[0048] Since the direction of the air flow A is the same relative to the first and second parts 36a, 36b of the tubular segments 36, the refrigerant inside each of these parts has a different flow orientation. For example, in the illustrated, non-limiting embodiment, air A flows from the first collector 32 toward the second collector 34. By supplying the refrigerant to the inlet of the first section 32a of the first collector 32, the refrigerant flowing through the first portion 36a of the tubular segments 36, as in detail illustrated in FIG. 7a has a transverse parallel flow orientation. In addition, the refrigerant flowing through the second portion 36b of the tubular segments 36, as illustrated in more detail in FIG. 7b has a transverse oncoming flow.

[0049] В традиционных теплообменниках, имеющих конфигурацию параллельного потока, двухфазный холодильный агент поступает в первую секцию 32 с низким содержанием пара, которая выполнена с возможностью поглощения тепла от воздуха, и начинает кипеть. Поскольку кипение происходит при постоянной температуре, разность температур между воздухом и холодильным агентом постепенно уменьшается по мере того, как воздух протекает через теплообменник 30, уменьшая теплопередачу, что происходит, в частности, в нижней по потоку пластине 68. Такое поведение снижает общую эффективность теплообменника и также приводит к более низким температурам испарения, что отрицательно сказывается как на эффективности системы, так и на морозостойкости.[0049] In conventional heat exchangers having a parallel flow configuration, the two-phase refrigerant enters the first low-vapor section 32, which is configured to absorb heat from the air, and begins to boil. Since boiling occurs at a constant temperature, the temperature difference between the air and the refrigerant gradually decreases as the air flows through the heat exchanger 30, reducing heat transfer, which occurs, in particular, in the downstream plate 68. This behavior reduces the overall efficiency of the heat exchanger and also leads to lower evaporation temperatures, which adversely affects both system efficiency and frost resistance.

[0050] Путем разделения множества трубчатых сегментов 36 теплообменника 30, выполненного в виде испарителя, на первую часть 36а и вторую часть 36b с образованием двух последовательных ходов, частично испарившийся холодильный агент подается от первого хода ко второму ходу. Во втором ходе холодильный агент полностью закипает, и перегретый пар выходит из верхней по потоку стороны теплообменника 30. Путем выполнения второго хода таким, чтобы поток холодильного агента пересекался с потоком воздуха А, разность температур между воздухом и холодильным агентом будет более благоприятной. Кроме того, наличие перегретого пара на верхней по потоку стороне теплообменника 30 предотвращает чрезмерное накопление инея и повышает морозостойкость.[0050] By dividing the plurality of tubular segments 36 of the heat exchanger 30 in the form of an evaporator into the first part 36a and the second part 36b to form two successive strokes, the partially evaporated refrigerant is supplied from the first stroke to the second stroke. In the second step, the refrigerant completely boils, and superheated steam leaves the upstream side of the heat exchanger 30. By performing the second stroke so that the refrigerant flow intersects with the air flow A, the temperature difference between the air and the refrigerant will be more favorable. In addition, the presence of superheated steam on the upstream side of the heat exchanger 30 prevents excessive frost accumulation and increases frost resistance.

[0051] Теплообменник 30, имеющий многоходовую конструкцию с несколькими изогнутыми пластинами, позволяет оптимизировать падение давления холодильного агента, тем самым улучшая производительность. Во время протекания холодильного агента через трубчатые сегменты 36 теплообменника, содержание пара непрерывно возрастает, приводя к увеличенному объемному расходу и, следовательно, увеличению перепада давления. Путем постепенного увеличения охвата внутренним потоком при перемещении холодильного агента от одного хода к другому, можно значительно улучшить показатели падения давления по сравнению с традиционными теплообменниками. Улучшение рабочей эффективности теплообменника 30 может обеспечить возможность уменьшения размера теплообменника 30, необходимого для желаемого применения. В качестве альтернативы, размер других компонентов системы, таких как компрессор, например, может быть уменьшен, что, в свою очередь, будет вызывать еще более высокую температуру испарения и дальнейшее уменьшения количества циклов размораживания, а также значительное повышение производительности системы.[0051] The heat exchanger 30, having a multi-way design with several curved plates, allows to optimize the pressure drop of the refrigerant, thereby improving performance. During the flow of the refrigerant through the tubular segments 36 of the heat exchanger, the vapor content continuously increases, leading to an increased volumetric flow rate and, consequently, an increase in pressure drop. By gradually increasing the internal flow coverage when moving the refrigerant from one stroke to another, the pressure drop can be significantly improved compared to traditional heat exchangers. Improving the operational efficiency of the heat exchanger 30 may provide the possibility of reducing the size of the heat exchanger 30 necessary for the desired application. Alternatively, the size of other system components, such as a compressor, for example, can be reduced, which in turn will cause an even higher evaporation temperature and a further reduction in the number of defrost cycles, as well as a significant increase in system performance.

[0052] Тогда как настоящее изобретение конкретно проиллюстрировано и описано со ссылкой на типовые варианты реализации, как проиллюстрировано на графических материалах, специалистам в данной области будет понятно, что можно выполнить различные модификации без отступления от объема и сущности изобретения. Следовательно, предполагается, что настоящее раскрытие изобретения не только не ограничено конкретным(и) вариантом(и) реализации, а что раскрытие изобретения будет включать все варианты реализации в рамках объема прилагаемой формулы изобретения. В частности, подобные принципы и соотношения могут быть расширены до применений устанавливаемых на крыше устройств и компактных вертикальных установок.[0052] While the present invention is specifically illustrated and described with reference to typical embodiments, as illustrated in the graphic materials, those skilled in the art will understand that various modifications can be made without departing from the scope and spirit of the invention. Therefore, it is intended that the present disclosure is not only not limited to the specific embodiment (s), but that the disclosure will include all embodiments within the scope of the appended claims. In particular, similar principles and relationships can be extended to rooftop applications and compact vertical installations.

Claims (35)

1. Теплообменник, содержащий:1. A heat exchanger containing: первый коллектор;first collector; второй коллектор, отделенный от первого коллектора;a second collector separated from the first collector; множество трубчатых сегментов, расположенных с интервалом параллельно друг другу и соединяющих гидравлически первый коллектор и второй коллектор, при этом множество трубчатых сегментов содержат изгиб, образующий первую пластину и вторую пластину, причем вторая пластина расположена под углом к первой пластине;a plurality of tubular segments spaced parallel to each other and hydraulically connecting the first collector and the second collector, the plurality of tubular segments comprising a bend forming a first plate and a second plate, the second plate being angled to the first plate; причем указанный теплообменник имеет многоходовую конфигурацию относительно воздушного потока, содержащую по меньшей мере первый ход и второй ход, при этом первый ход имеет первую ориентацию потока, а второй ход имеет вторую ориентацию потока, причем вторая ориентация потока отличается от первой ориентации потока, wherein said heat exchanger has a multi-way configuration with respect to the air flow comprising at least a first stroke and a second stroke, wherein the first stroke has a first flow orientation and the second stroke has a second flow orientation, the second flow orientation being different from the first flow orientation, при этом указанный теплообменник также содержитwherein said heat exchanger also contains первый разделитель, расположенный в первом коллекторе с образованием первой секции и второй секции первого коллектора;a first separator located in the first collector to form a first section and a second section of a first collector; второй разделитель, расположенный во втором коллекторе с образованием первой секции и второй секции второго коллектора;a second separator located in the second manifold with the formation of the first section and the second section of the second collector; удлиненный в продольном направлении распределитель, расположенный во второй секции второго коллектора между первым ходом и вторым ходом.a longitudinally elongated distributor located in the second section of the second manifold between the first stroke and the second stroke. 2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что первый ход имеет поперечно-параллельную ориентацию потока.2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the first stroke has a transversely parallel flow orientation. 3. Теплообменник по п. 2, отличающийся тем, что второй ход имеет перекрестную ориентацию потока.3. The heat exchanger according to claim 2, characterized in that the second stroke has a cross-flow orientation. 4. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что первая часть множества трубчатых сегментов образует первый ход, а вторая часть множества трубчатых сегментов образует второй ход.4. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the first part of the plurality of tubular segments forms a first stroke, and the second part of the plurality of tubular segments forms a second stroke. 5. Теплообменник по п. 4, отличающийся тем, что число трубчатых сегментов, расположенных в каждом из первого хода и второго хода, выбрано для уменьшения образования инея на теплообменнике.5. The heat exchanger according to claim 4, characterized in that the number of tubular segments located in each of the first stroke and the second stroke is selected to reduce the formation of frost on the heat exchanger. 6. Теплообменник по п. 4, отличающийся тем, что вторая часть имеет большее число трубчатых сегментов, чем первая часть.6. The heat exchanger according to claim 4, characterized in that the second part has a greater number of tubular segments than the first part. 7. Теплообменник по п. 6, отличающийся тем, что соотношение трубчатых сегментов в первой части и во второй части составляет 20:80.7. The heat exchanger according to claim 6, characterized in that the ratio of the tubular segments in the first part and in the second part is 20:80. 8. Теплообменник по п. 6, отличающийся тем, что соотношение трубчатых сегментов в первой части и во второй части составляет 40:60.8. The heat exchanger according to claim 6, characterized in that the ratio of the tubular segments in the first part and in the second part is 40:60. 9. Теплообменник по п. 4, отличающийся тем, что разделитель расположен внутри первого коллектора для образования первой секции и второй секции, при этом первая секция гидравлически соединена с первой частью множества трубчатых сегментов, а вторая секция гидравлически соединена со второй частью множества трубчатых сегментов.9. The heat exchanger according to claim 4, characterized in that the separator is located inside the first collector to form the first section and the second section, wherein the first section is hydraulically connected to the first part of the plurality of tubular segments, and the second section is hydraulically connected to the second part of the plurality of tubular segments. 10. Теплообменник по п. 9, отличающийся тем, что распределитель расположен внутри первой секции первого коллектора.10. The heat exchanger according to claim 9, characterized in that the distributor is located inside the first section of the first collector. 11. Теплообменник по п. 9, отличающийся тем, что распределитель предусмотрен между первым ходом и вторым ходом.11. The heat exchanger according to claim 9, characterized in that the distributor is provided between the first stroke and the second stroke. 12. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что изгиб выполнен вокруг оси, расположенной перпендикулярно продольной оси множества трубчатых сегментов.12. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the bend is made around an axis located perpendicular to the longitudinal axis of the plurality of tubular segments. 13. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что изгиб каждого трубчатого сегмента содержит вороночный сгиб ленты.13. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the bend of each tubular segment contains a funnel fold of the tape. 14. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что угол между второй пластиной и первой пластиной составляет около 180 градусов.14. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the angle between the second plate and the first plate is about 180 degrees. 15. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что каждый из множества трубчатых сегментов представляет собой микроканальную трубку, имеющую множество дискретных проточных каналов, образованных в ней.15. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that each of the plurality of tubular segments is a microchannel tube having a plurality of discrete flow channels formed therein. 16. Теплообменник, содержащий:16. A heat exchanger containing: первый коллектор;first collector; второй коллектор, отделенный от первого коллектора;a second collector separated from the first collector; множество трубчатых сегментов, расположенных с интервалом параллельно друг другу и соединяющих гидравлически первый коллектор и второй коллектор, при этом множество трубчатых сегментов содержат изгиб, образующий первую пластину и вторую пластину, причем вторая пластина расположена под углом к первой пластине;a plurality of tubular segments spaced parallel to each other and hydraulically connecting the first collector and the second collector, the plurality of tubular segments comprising a bend forming a first plate and a second plate, the second plate being angled to the first plate; причём теплообменник имеет многоходовую конфигурацию относительно воздушного потока, содержащую по меньшей мере первый ход и второй ход, а также впускной патрубок теплообменника и выпускной патрубок теплообменника, оба выполненные в первой пластине,moreover, the heat exchanger has a multi-way configuration relative to the air flow, containing at least a first stroke and a second stroke, as well as the inlet pipe of the heat exchanger and the outlet pipe of the heat exchanger, both made in the first plate, при этом указанный теплообменник также содержитwherein said heat exchanger also contains первый разделитель, расположенный в первом коллекторе с образованием первой секции и второй секции первого коллектора;a first separator located in the first collector to form a first section and a second section of a first collector; второй разделитель, расположенный во втором коллекторе с образованием первой секции и второй секции второго коллектора;a second separator located in the second manifold with the formation of the first section and the second section of the second collector; удлиненный в продольном направлении распределитель, расположенный во второй секции второго коллектора между первым ходом и вторым ходом.a longitudinally elongated distributor located in the second section of the second manifold between the first stroke and the second stroke. 17. Теплообменник по п. 16, отличающийся тем, что первая часть множества трубчатых сегментов образует первый ход, а вторая часть множества трубчатых сегментов образует второй ход, причем первая часть имеет меньше трубчатых сегментов, чем вторая часть.17. The heat exchanger according to claim 16, characterized in that the first part of the plurality of tubular segments forms a first stroke, and the second part of the plurality of tubular segments forms a second stroke, the first part having fewer tubular segments than the second part. 18. Теплообменник по п. 16, отличающийся тем, что каждый из множества трубчатых сегментов представляет собой микроканальную трубку, имеющую множество дискретных проточных каналов, образованных в ней.18. The heat exchanger according to claim 16, characterized in that each of the plurality of tubular segments is a microchannel tube having a plurality of discrete flow channels formed therein. 19. Теплообменник по п. 16, отличающийся тем, что распределитель расположен смежно с впускным патрубком каждого хода теплообменника.19. The heat exchanger according to claim 16, characterized in that the distributor is located adjacent to the inlet pipe of each stroke of the heat exchanger.
RU2017118516A 2014-11-17 2015-11-13 Multi-stroke microchannel heat exchanger with multiple bent plates RU2722930C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462080741P 2014-11-17 2014-11-17
US62/080,741 2014-11-17
PCT/US2015/060607 WO2016081306A1 (en) 2014-11-17 2015-11-13 Multi-pass and multi-slab folded microchannel heat exchanger

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017118516A RU2017118516A (en) 2018-12-19
RU2017118516A3 RU2017118516A3 (en) 2019-08-07
RU2722930C2 true RU2722930C2 (en) 2020-06-04

Family

ID=54609010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017118516A RU2722930C2 (en) 2014-11-17 2015-11-13 Multi-stroke microchannel heat exchanger with multiple bent plates

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20170343288A1 (en)
EP (1) EP3221656B1 (en)
CN (1) CN107110568A (en)
ES (1) ES2831020T3 (en)
RU (1) RU2722930C2 (en)
WO (1) WO2016081306A1 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11022382B2 (en) 2018-03-08 2021-06-01 Johnson Controls Technology Company System and method for heat exchanger of an HVAC and R system
JPWO2019198175A1 (en) * 2018-04-11 2021-02-12 三菱電機株式会社 Refrigeration cycle equipment
US20190368819A1 (en) * 2018-05-30 2019-12-05 Johnson Controls Technology Company Heat exchanger for hvac unit
US11047625B2 (en) 2018-05-30 2021-06-29 Johnson Controls Technology Company Interlaced heat exchanger
JP6925393B2 (en) * 2018-06-11 2021-08-25 三菱電機株式会社 Outdoor unit of air conditioner and air conditioner
EP3867587B1 (en) * 2018-10-18 2022-12-14 Carrier Corporation Heat exchanger
US11525618B2 (en) 2019-10-04 2022-12-13 Hamilton Sundstrand Corporation Enhanced heat exchanger performance under frosting conditions
US11713928B2 (en) * 2019-11-07 2023-08-01 Carrier Corporation Microchannel heat exchanger having auxiliary headers and core
EP4206598A4 (en) * 2020-08-31 2024-04-10 Sanhua Hangzhou Micro Channel Heat Exchanger Co Ltd Heat exchanger and processing method therefor
CN115218688A (en) * 2021-04-16 2022-10-21 杭州三花微通道换热器有限公司 Heat exchanger machining method and pushing device for machining heat exchanger

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04187990A (en) * 1990-11-22 1992-07-06 Showa Alum Corp Heat exchanging device
EP0654645A2 (en) * 1993-11-24 1995-05-24 Showa Aluminum Corporation Heat exchanger
JP4187990B2 (en) * 2002-04-01 2008-11-26 株式会社ブリヂストン Heavy duty pneumatic tire
RU80071U1 (en) * 2008-07-22 2009-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Новые Энергитические технологии" HEAT EXCHANGER FOR POWERFUL SEMICONDUCTOR LASERS
CN201652995U (en) * 2010-05-20 2010-11-24 三花丹佛斯(杭州)微通道换热器有限公司 Micro-channel heat exchanger
CN103411446A (en) * 2013-08-28 2013-11-27 杭州三花微通道换热器有限公司 Heat exchanger

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5279360A (en) * 1985-10-02 1994-01-18 Modine Manufacturing Co. Evaporator or evaporator/condenser
US6964296B2 (en) * 2001-02-07 2005-11-15 Modine Manufacturing Company Heat exchanger
US6745827B2 (en) * 2001-09-29 2004-06-08 Halla Climate Control Corporation Heat exchanger
US20080023185A1 (en) * 2006-07-25 2008-01-31 Henry Earl Beamer Heat exchanger assembly
WO2008048505A2 (en) * 2006-10-13 2008-04-24 Carrier Corporation Multi-pass heat exchangers having return manifolds with distributing inserts
US7921904B2 (en) * 2007-01-23 2011-04-12 Modine Manufacturing Company Heat exchanger and method
JP2009216315A (en) * 2008-03-11 2009-09-24 Showa Denko Kk Heat exchanger
US20100115771A1 (en) * 2008-11-10 2010-05-13 Mark Johnson Heat exchanger, heat exchanger tubes and method
CN101619912B (en) * 2009-08-12 2011-01-05 三花丹佛斯(杭州)微通道换热器有限公司 Heat exchange device
US20110139425A1 (en) * 2009-12-15 2011-06-16 Delphi Technologies, Inc. Two row bent evaporator
CN101846465B (en) * 2010-04-13 2011-11-09 三花丹佛斯(杭州)微通道换热器有限公司 Heat exchanger
US10132538B2 (en) * 2012-05-25 2018-11-20 Hussmann Corporation Heat exchanger with integrated subcooler

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04187990A (en) * 1990-11-22 1992-07-06 Showa Alum Corp Heat exchanging device
EP0654645A2 (en) * 1993-11-24 1995-05-24 Showa Aluminum Corporation Heat exchanger
JP4187990B2 (en) * 2002-04-01 2008-11-26 株式会社ブリヂストン Heavy duty pneumatic tire
RU80071U1 (en) * 2008-07-22 2009-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Новые Энергитические технологии" HEAT EXCHANGER FOR POWERFUL SEMICONDUCTOR LASERS
CN201652995U (en) * 2010-05-20 2010-11-24 三花丹佛斯(杭州)微通道换热器有限公司 Micro-channel heat exchanger
CN103411446A (en) * 2013-08-28 2013-11-27 杭州三花微通道换热器有限公司 Heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017118516A (en) 2018-12-19
CN107110568A (en) 2017-08-29
EP3221656B1 (en) 2020-10-28
RU2017118516A3 (en) 2019-08-07
WO2016081306A1 (en) 2016-05-26
US20170343288A1 (en) 2017-11-30
ES2831020T3 (en) 2021-06-07
EP3221656A1 (en) 2017-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2722930C2 (en) Multi-stroke microchannel heat exchanger with multiple bent plates
US20190107313A1 (en) Multipass microchannel heat exchanger
EP2865967B1 (en) Heat pump
CN109154460B (en) Laminated header, heat exchanger, and air conditioner
JP6109303B2 (en) Heat exchanger and refrigeration cycle apparatus
US20100107675A1 (en) Heat exchanger with improved condensate removal
US20100012305A1 (en) Multi-channel heat exchanger with improved condensate drainage
EP3183528A1 (en) Low refrigerant charge microchannel heat exchanger
WO2014012287A1 (en) Air conditioning unit with filler coupling coil pipe evaporative type condenser
US10514204B2 (en) Multiport extruded heat exchanger
WO2019038844A1 (en) Evaporator, refrigeration cycle device, and unit cooler
RU2693946C2 (en) Micro-channel heat exchanger resistant to frost formation
US20200088451A1 (en) Heat exchanger for heat pump applications
CN211625782U (en) A liquid drop evaporation plant and cooling water set for cooling water set
WO2016036732A1 (en) Frost tolerant microchannel heat exchanger for heat pump and refrigeration applications
CN112944741A (en) A liquid drop evaporation plant and cooling water set for cooling water set
US20220349632A1 (en) Microchannel heat exchanger drain
CN219511059U (en) Fin coil pipe for variable-frequency air-cooled heat pump
CN203837339U (en) Finned coil with efficient heat exchange design for heat pump
WO2018040034A1 (en) Micro-channel heat exchanger and air-cooled refrigerator
WO2021245788A1 (en) Heat exchanger and heat pump device
US20200355439A1 (en) Microchannel heat exchanger
CN103727708A (en) Finned coil for heat pump with efficient heat exchange design