本實(shí)用新型涉及一種換熱器領(lǐng)域。更具體地說，本實(shí)用新型涉及一種換熱器的流量分配演示機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

在設(shè)計(jì)工質(zhì)發(fā)生相變的換熱器中，如何實(shí)現(xiàn)換熱器阻力最小化，換熱能力最大化是設(shè)計(jì)師面臨的挑戰(zhàn)之一。冷凝器(Condenser)為制冷系統(tǒng)的部件，屬于換熱器的一種，能把氣體或蒸氣冷凝轉(zhuǎn)變成液體，將工質(zhì)的潛熱釋放出來，將換熱器中的熱量傳到周圍的空氣或者其他傳熱介質(zhì)中。冷凝器工作過程是個(gè)放熱的過程，壓縮機(jī)吸入從蒸發(fā)器出來的較低壓力的工質(zhì)蒸汽，使之壓力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成壓力較高的液體，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后，成為壓力較低的液體或者氣液混合物后，送入蒸發(fā)器，從環(huán)境中吸熱在蒸發(fā)器中蒸發(fā)而成為壓力較低的蒸汽，從而完成制冷循環(huán)。隨著對換熱器換熱能力需求的提高，換熱器要求越來越緊湊，平行流、微通道式的換熱器越來越普遍，但是在設(shè)計(jì)過程中如何讓平行流換熱器的流量分配均勻，換熱能力最大化，流程阻力最小化是面臨的巨大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是提供一個(gè)流量分配均勻性演示機(jī)構(gòu)，通過靈活便捷的方式觀察擬設(shè)計(jì)換熱器的流動(dòng)特性，從而為產(chǎn)品的批量生產(chǎn)做好前期理論和實(shí)踐準(zhǔn)備，從而降低開發(fā)成本和開發(fā)周期。

本實(shí)用新型還有一個(gè)目的是提供一種換熱器流量分配演示機(jī)構(gòu)，集流管上開設(shè)多個(gè)插孔，改變插孔上插設(shè)的隔流板或節(jié)流板結(jié)構(gòu)，來改變冷凝器的節(jié)流效果或流程，可以研究換熱器在不同流程和節(jié)流效果下的流量分配的均勻性。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本實(shí)用新型的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種換熱器的流量分配演示機(jī)構(gòu)，所述換熱器為透明材質(zhì)，其包括：

多個(gè)扁管，其等間隔平行布設(shè)，其內(nèi)中空用于流體流動(dòng)；

集流管，包括內(nèi)孔，其對稱連接在所述多個(gè)扁管的流體流動(dòng)方向的兩端，形成流體從集流管至扁管的流通通路；以及

攝像機(jī)，其設(shè)置在所述換熱器的一側(cè)，用于記錄所述換熱器內(nèi)流體的流體流量分配均勻性和流型；

其中，相鄰扁管之間的集流管上開設(shè)流通調(diào)控機(jī)構(gòu)，用于控制流體流通的通斷或流體流量的大小。

優(yōu)選的是，所述流通調(diào)控機(jī)構(gòu)包括：

L個(gè)插孔，其為布設(shè)在相鄰扁管之間的集流管上的開口結(jié)構(gòu)并垂直于流體流通方向；

M個(gè)隔流板，其與插孔相匹配，用于插入插孔以截?cái)嗔黧w在相鄰扁管之間的流通；

N個(gè)節(jié)流板，其與插孔相匹配；其中，所述節(jié)流板上開設(shè)用于調(diào)節(jié)流體流量的節(jié)流孔，所述節(jié)流孔的孔徑不大于所述內(nèi)孔的孔徑；

其中，L＝M+N。

優(yōu)選的是，所述節(jié)流孔為圓形、相互外切的雙圓、四邊形、三角形或梯形。

優(yōu)選的是，還包括：

風(fēng)扇，其設(shè)置在所述換熱器另一側(cè)，用于對換熱器進(jìn)行通風(fēng)換熱。

本實(shí)用新型的目的還通過一種制冷循環(huán)機(jī)構(gòu)的流量分配演示機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，包括所述的換熱器，還包括：

蒸發(fā)器，其入口端通過管路連接所述換熱器出口，用于將換熱器流出的液體蒸發(fā)為氣體；

壓縮機(jī)，其入口端通過管路連接所述蒸發(fā)器的出口端，其出口端連接所述換熱器的入口，用于將蒸發(fā)器出口的氣體壓縮成高溫高壓的氣體并提供給換熱器；

膨脹閥，其布設(shè)在所述換熱器和蒸發(fā)器之間的管路上，用于將換熱器排出的高溫高壓液體節(jié)流降壓成低溫低壓的液體或者氣液混合物；以及

第一截止閥，其安裝在壓縮機(jī)和換熱器之間的管路上，用于控制管路的通斷；

第二截止閥，其安裝在所述膨脹閥和蒸發(fā)器之間的管路上，用于控制管路的通斷；

流量計(jì)，其安裝在所述第二截止閥和蒸發(fā)器之間的管路上，用于測量管路的流量。

優(yōu)選的是，還包括：

壓力計(jì)，其分別安裝在所述換熱器的兩端，用于測量換熱器的壓力；

溫度計(jì)，其分別安裝在所述換熱器的兩端，用于測量換熱器的溫度。

優(yōu)選的是，所述攝像機(jī)為高速攝像機(jī)。

本實(shí)用新型至少包括以下有益效果：通過靈活便捷的方式觀察擬設(shè)計(jì)換熱器的流動(dòng)特性，從而為產(chǎn)品的批量生產(chǎn)做好前期理論和實(shí)踐準(zhǔn)備，從而降低開發(fā)成本和開發(fā)周期。

本實(shí)用新型的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本實(shí)用新型的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的換熱器的流量分配演示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實(shí)用新型的換熱器的流量分配演示機(jī)構(gòu)的A-A截面剖視圖。

圖3是本實(shí)用新型的換熱器的流量分配演示機(jī)構(gòu)的A-A截面插設(shè)節(jié)流板的剖視圖。

圖4是本實(shí)用新型的換熱器的流量分配演示機(jī)構(gòu)的A-A截面插設(shè)隔流板的剖視圖。

圖5是本實(shí)用新型的換熱器的流量分配演示機(jī)構(gòu)的節(jié)流板一種實(shí)現(xiàn)形式的結(jié)構(gòu)圖。

圖6是本實(shí)用新型的換熱器的流量分配演示機(jī)構(gòu)的節(jié)流板另一種實(shí)現(xiàn)形式的結(jié)構(gòu)圖。

圖7是本實(shí)用新型的換熱器的流量分配演示機(jī)構(gòu)的節(jié)流板另一種實(shí)現(xiàn)形式的結(jié)構(gòu)圖。

圖8是本實(shí)用新型的換熱器的流量分配演示機(jī)構(gòu)的節(jié)流板另一種實(shí)現(xiàn)形式的結(jié)構(gòu)圖。

圖9是本實(shí)用新型的換熱器的流量分配演示機(jī)構(gòu)的節(jié)流板另一種實(shí)現(xiàn)形式的結(jié)構(gòu)圖。

圖10是本實(shí)用新型的制冷循環(huán)機(jī)構(gòu)的流量分配演示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。

圖11是本實(shí)用新型的換熱器的流量分配演示機(jī)構(gòu)的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。

圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)現(xiàn)形式，換熱器的流量分配演示機(jī)構(gòu)，所述換熱器100為透明材質(zhì)，其包括：

多個(gè)扁管120，其等間隔平行布設(shè)，其內(nèi)中空用于流體流動(dòng)；

集流管110，包括入口112、出口113和內(nèi)孔114，其對稱連接在所述多個(gè)扁管120的流體流動(dòng)方向的兩端，形成流體從集流管110至扁管120的流通通路；以及

攝像機(jī)500，其設(shè)置在所述集流管110的一側(cè)，用于記錄所述集流管內(nèi)流體的流體流量分配均勻性和流型；

其中，所述相鄰扁管120之間的集流管110上開設(shè)流通調(diào)控機(jī)構(gòu)，用于控制流體流通的通斷或流體流量的大??；

在另一實(shí)施例中，所述流通調(diào)控機(jī)構(gòu)包括插孔111、節(jié)流板130 (節(jié)流孔131)、隔流板140，其中，L個(gè)插孔111，其為布設(shè)在相鄰扁管120之間的集流管110上的開口結(jié)構(gòu)并垂直于流體流通方向；M 個(gè)隔流板140，其與插孔111相匹配，用于密封插孔111以截?cái)嗔黧w在相鄰扁管120之間的流通；N個(gè)節(jié)流板130，其與插孔相匹配；其中，所述節(jié)流板130上開設(shè)用于調(diào)節(jié)流體流量的的節(jié)流孔，所述節(jié)流孔的孔徑不大于所述內(nèi)孔的管徑；

其中，所述L＝M+N，L小于扁管數(shù)量的2倍。

其中，如圖2-4輸出了插孔111即截面A-A的結(jié)構(gòu)，如圖2示出了插孔111截面的形狀和內(nèi)孔114的形狀，插孔111內(nèi)插設(shè)節(jié)流板130 或隔流板140，節(jié)流板130或隔流板140插入插孔111改變流程布置，節(jié)流板130上開孔結(jié)構(gòu)的變化可以改變節(jié)流效果，隔板140的布置可以改變流程。圖3示出了在插孔111內(nèi)插設(shè)節(jié)流板130的情形，所述節(jié)流板130上開設(shè)節(jié)流孔131，流體從節(jié)流板130上節(jié)流孔131流入內(nèi)孔114，節(jié)流板的開孔形狀可以有不同形式，但是開孔的尺寸一般不超過集管的內(nèi)徑，通過改變節(jié)流孔131的形狀改變流體的流通狀態(tài)。圖4示出了在隔流板111內(nèi)插設(shè)隔流板140的情形，當(dāng)插設(shè)隔流板 140，內(nèi)孔114的流通通路被截?cái)啵袅靼?40的作用是阻隔流動(dòng)工質(zhì)的流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)不同的流程。

在另一實(shí)施例中，圖5-9示出了不同形狀的節(jié)流孔131的節(jié)流板 130，圖5中節(jié)流孔131的直徑與所述內(nèi)孔114相同，只起到導(dǎo)流作用；圖6示出了另一圓形節(jié)流孔131，其直徑小于內(nèi)孔114，改變流體的流動(dòng)狀態(tài)；圖7示出了相外切的雙圓型節(jié)流孔131，改變流體的流動(dòng)狀態(tài)；圖8示出了三角形的節(jié)流孔，其節(jié)流面積小于內(nèi)孔114；圖9示出了四邊形的節(jié)流孔，所述節(jié)流孔的節(jié)流面積小于內(nèi)孔114，改變流體的流動(dòng)狀態(tài)。

在另一實(shí)施例中，所述換熱器100還包括：風(fēng)扇150，其設(shè)置在所述換熱器100另一側(cè)，用于對換熱器100進(jìn)行散熱。

如圖10所示，本實(shí)用新型還示出了一種制冷循環(huán)機(jī)構(gòu)的流量分配演示機(jī)構(gòu)，還包括：

蒸發(fā)器300，其入口端通過管路連接所述換熱器100出口，用于將換熱器100流出的液體蒸發(fā)為氣體；

壓縮機(jī)400，其入口端通過管路連接所述蒸發(fā)器的出口端，其出口端連接所述換熱器100的入口，用于將蒸發(fā)器出口的氣體壓縮成高溫高壓的氣體并提供給換熱器100；

膨脹閥200，其布設(shè)在所述換熱器100和蒸發(fā)器之間的管路上，用于將換熱器100排出的高溫高壓液體節(jié)流降壓成低溫低壓的液體；以及

第一截止閥610，其安裝在壓縮機(jī)和換熱器100之間的管路上，用于控制管路的通斷；

第二截止閥620，其安裝在所述膨脹閥和蒸發(fā)器之間的管路上，用于控制管路的通斷；

流量計(jì)700，其安裝在所述第二截止閥和蒸發(fā)器之間的管路上，用于測量管路的流量；

其中換熱器100在本實(shí)施例中為冷凝器，所述攝像機(jī)500為高速攝像機(jī)。

實(shí)驗(yàn)工質(zhì)在系統(tǒng)中的循環(huán)如圖10所示，從蒸發(fā)器流出的制冷劑氣體經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后變成高溫高壓的氣體，高溫高壓的制冷劑氣體經(jīng)過截止閥后進(jìn)入冷凝器，在冷凝器中冷凝為高溫高壓的液體，制冷劑液體經(jīng)過膨脹閥節(jié)流降壓變?yōu)榈蜏氐蛪旱闹评鋭┮后w或者氣液混合物，低溫低壓的工質(zhì)經(jīng)過截止閥和流量計(jì)后進(jìn)入蒸發(fā)器，吸收環(huán)境中的熱量在蒸發(fā)器中變?yōu)闅怏w，完成一個(gè)循環(huán)。通過調(diào)節(jié)膨脹閥的開度、截止閥通斷和壓縮機(jī)的頻率可以控制制冷劑工質(zhì)在循環(huán)中的流量和壓力。在冷凝器的入口和出口分別布有壓力和溫度傳感器，用來檢測冷凝器進(jìn)出口制冷劑的溫度和壓力。冷凝器試驗(yàn)段是透明的，為了實(shí)現(xiàn)可視化觀察冷凝器中制冷工質(zhì)流動(dòng)的流量分配均勻性和流型，本實(shí)驗(yàn)采用高速攝像儀，由于高速攝像儀的曝光時(shí)間很短，為了得到清晰的拍攝畫面，需要大功率的輔助光源。通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率來控制壓縮機(jī)內(nèi)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，頻率越高，轉(zhuǎn)速也越高，從而可以靈活調(diào)節(jié)制冷工質(zhì)的排出量，進(jìn)而可以更好的調(diào)節(jié)制冷工質(zhì)通過實(shí)驗(yàn)段的流量。

在另一實(shí)施例中，制冷循環(huán)機(jī)構(gòu)的流量分配演示機(jī)構(gòu)還包括傳感器機(jī)構(gòu)800，其包括：

壓力計(jì)820，其分別安裝在所述換熱器的兩端，用于測量換熱器的壓力；

溫度計(jì)810，其分別安裝在所述換熱器的兩端，用于測量換熱器的溫度。

下面以圖11所示的冷凝器為例來說明其工作原理.

實(shí)施例1

如圖11所示，它有36根扁管，從上到下依次為01、02、03、 04、05……34、35、36，在每兩根扁管中間的集流管110上開有插孔 111，以便于插入節(jié)流板130或隔板140。左邊的集流管110開有35 個(gè)插孔，從下到上依次標(biāo)注為R01、R02、R03、R04……R34、R35，右邊的集流管110上因?yàn)殚_有制冷劑進(jìn)口和制冷劑出口，所以只開有 30個(gè)插孔，從下到上依次標(biāo)注為L01、L02、L03……L29、L30。通過改變插入的隔板的位置及數(shù)量可以改變換熱器的流程及每個(gè)流程的扁管數(shù)量，可以研究它的流量分配均勻性。

在右側(cè)集流管110的上部和下部分別開有制冷劑入口112和出口 113。方案一，制冷劑從上部制冷劑進(jìn)口進(jìn)入冷凝器，在L20、R14、R03插孔111內(nèi)放置隔流板140，這三個(gè)隔流板140將蒸發(fā)器分為4 個(gè)流程，每個(gè)流程內(nèi)分別有13、9、8、6根扁管，其中，01、02、03、 04、05、06、07、08、09、10、11、12、13組成第一流程，14-22組成第二流程，23-30組成第三流程，21-36組成第四流程，它們在冷凝器中的的流動(dòng)方向如圖11所示。節(jié)流板的形式如圖6所示，在如圖所標(biāo)注的插孔L29、L26、L24內(nèi)插入圖9所示節(jié)流板130，在插孔 34、27、23、19插入圖7所示節(jié)流板130，在插孔10、06插入圖8 所示的節(jié)流板，在插孔03、02內(nèi)插入圖6所示節(jié)流板，在其他插孔內(nèi)插入如圖5所示的節(jié)流板，圖5的節(jié)流板的開孔的大小和內(nèi)孔的內(nèi)徑完全一致，插入圖5所示的節(jié)流板只是為了密封集流管上的插孔，并不起分流作用：

為了尋找最佳的流程配置及節(jié)流板形狀，可以改變隔板的位置及節(jié)流板的形狀和數(shù)量，來論證它們的影響。

實(shí)施例2

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上改變隔板的位置，在插孔L19、R10、L01內(nèi)插入隔板，改變位置后流程數(shù)沒有變，只是每個(gè)流程的扁管數(shù)量發(fā)生了變化，從第一流程到第四流程分別有14、12、6、4根扁管。其他結(jié)構(gòu)和方案一完全一致，與方案一對比可驗(yàn)證流程布置對于流動(dòng)分配均勻性的影響。

實(shí)施例3，

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上改變節(jié)流板布置，在插孔L29、L26、L24、 R34、R27、R23、R19、L10、L06、R03、R02全部插入圖9所示的節(jié)流板，其他結(jié)構(gòu)和方案一完全一致，可探究節(jié)流板形狀對均勻性的影響。

實(shí)施例4

在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上，對冷凝器進(jìn)行試驗(yàn)，觀察其流動(dòng)分配均勻性，論證布置的可行性。在此冷凝器的基礎(chǔ)上還可以驗(yàn)證其他因素對流量分配均勻性的影響：

在保證其他條件完全一致的情況下，通過調(diào)節(jié)膨脹閥和壓縮機(jī)來改變工質(zhì)的流量，分別取160/200/240/280kg/h，來觀察流量分配的均勻性，確定進(jìn)口流量對于流量分布的影響。

在保證其他條件完全一致的情況下，通過調(diào)節(jié)冷凝器風(fēng)洞的出風(fēng)溫度，分別取25/30/35、40℃來觀察流量分配的均勻性，來觀察流量分配均勻性和相變發(fā)生的過程，確定熱負(fù)荷對于流量分布均勻和相變的影響。

在保證其他條件完全一致的情況下，改變冷凝器的風(fēng)速分別取 1.5/2.5/3.5/4.5m³/s，通過高速攝像機(jī)觀察流量分布的均勻性，確定風(fēng)速對于流量分布的影響。

盡管本實(shí)用新型的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用。它完全可以被適用于各種適合本實(shí)用新型的領(lǐng)域。對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實(shí)用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。