管翅式風冷換熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種管翅式風冷換熱器，屬于空調【技術領域】。本發(fā)明包括熱管和翅片穿插形成的換熱器主體，換熱器主體的一端裝有集氣管、分布頭組件和二次集管，二次集管布置在端板上靠近空氣出風側的位置，集氣管和分布頭組件布置在端板上靠近空氣進風側的位置，并聯(lián)換熱管組件分成上、下兩組，其中一組連接在集氣管與二次集管之間，另一組連接在二次集管與分布頭組件之間，兩組換熱回路數不同。本發(fā)明通過設置二次集管對換熱器的回路數進行分配調整，從而滿足了在高干度制冷劑相變放熱段增加流通截面積，以及在低干度制冷劑相變放熱段較少流通截面積，加強制冷劑側hi/△pi性能換熱。
【專利說明】管翅式風冷換熱器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風冷換熱器，屬于空調【技術領域】。
【背景技術】
[0002]管翅式風冷換熱器按功能用途分類:管翅式風冷冷凝器，管翅式風冷蒸發(fā)器，管翅式風冷冷凝及蒸發(fā)兩用換熱器。
[0003]在制冷空調領域，管翅式風冷換熱器一般采用強迫空氣對流，與制冷劑側相變換熱的形式。成型的翅片按要求穿插換熱管，然后用脹管工藝將翅片和換熱管構成一個整體；再安裝四周的端板和護板；換熱管兩端焊接‘C’型銅配件，形成蛇形管路，在蛇形管路并聯(lián)組件的兩端各焊接集氣管以及分布頭組件。蛇形管路通道截面積在低干度制冷劑相變放熱段，與在高干度制冷劑相變放熱段是保持不變的。但是在高干度制冷劑相變放熱段遏制放熱性能的提升的主要因素為內側壓力損失，需要減小制冷劑質量流速，增加流通截面積；而在低干度制冷劑相變放熱段遏制放熱性能的提升的主要因素為制冷劑側放熱系數的提高，需要增加制冷劑質量流速，減小流通截面積。傳統(tǒng)的翅管式風冷換熱器是不能良好的滿足此相變換熱特性的。
[0004]傳統(tǒng)的管翅式風冷換熱器，當作冷凝器和蒸發(fā)器的兩用使用時，常規(guī)的設計是冷凝換熱采用設計計算，蒸發(fā)換熱采用校核計算。在名義設計工況，冷凝熱負荷大于蒸發(fā)冷負荷，因而設計充分有效的保障冷凝換熱；蒸發(fā)換熱可以安全運行即可，換熱效率在蒸發(fā)制熱時比較低下。冷凝換熱的形式為交錯逆流，而在制熱運行時，制冷劑流向改變，蒸發(fā)換熱的形式變成了交錯順流，這是傳統(tǒng)的換熱器無法避免的。

【發(fā)明內容】

[0005]為了克服上述現有技術的不足之處，本發(fā)明提供一種管翅式風冷換熱器，通過設置二次集管對換熱器的回路數進行分配調整，從而滿足了在高干度制冷劑相變放熱段增加流通截面積，以及在低干度制冷劑相變放熱段較少流通截面積，從而加強制冷劑側hi/ Δ pi性能換熱。
[0006]本發(fā)明是通過如下技術方案實現的:一種管翅式風冷換熱器，它包括由多個換熱管和翅片穿插形成的換熱器主體，換熱器主體的外圍裝有外框，外框由位于兩端的端板和位于上、下側的護板圍合而成，所述的外框任一端的端板上裝有集氣管和分布頭組件，所述的換熱管為“U”形管，多個所述的換熱管上、下并排設置形成并聯(lián)換熱管組件，每層的換熱管的兩個出口分別與所述的集氣管和分布頭組件相連通構成換熱回路，其特征在于:所述的集氣管和分布頭組件所在的端板上還裝有二次集管，二次集管包括管形的集管主體，集管主體的上、下端用封板封閉，集管主體上裝有多根與所述的換熱管相連通的支管，所述的二次集管布置在端板上靠近空氣出風側的位置，所述的集氣管和分布頭組件布置在端板上靠近空氣進風側的位置，所述的并聯(lián)換熱管組件分成上、下兩組，其中一組內的多個換熱管連接在所述的集氣管與二次集管之間，另一組內的多個換熱管連接在所述的二次集管與分布頭組件之間，集氣管與二次集管之間換熱回路數大于二次集管與分布頭組件之間的換熱回路數。
[0007]所述的集氣管位于分布頭組件的上部，所述的并聯(lián)換熱管組件分成上、下兩組，其中上組內的多個換熱管連接在所述的集氣管與二次集管之間，下組內的多個換熱管連接在所述的二次集管與分布頭組件之間，上組內的換熱回路數大于下組內的換熱回路數。
[0008]所述的支管為直管或/和彎管。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:二次集管僅對換熱器的回路數進行分配調整，從而滿足了在高干度制冷劑相變放熱段增加流通截面積，以及在低干度制冷劑相變放熱段較少流通截面積，從而加強制冷劑側hi/ Δ pi性能換熱。并且沒有改變制冷劑側的行程，制冷劑質點從換熱管進口至出口，行進的距離與傳統(tǒng)的換熱器是一樣的，保證了制冷劑側放熱質量。還能以制冷劑過冷段(冷凝)或者過熱段(蒸發(fā))的單一相態(tài)對流換熱，這些制冷劑側放熱效率低下的區(qū)域，設計在管翅式風冷換熱器的空氣進風側，保障冷凝與蒸發(fā)兩用時，均能高效換熱。相比于傳統(tǒng)的管翅式風冷換熱器，制冷冷凝效率稍有提升，而制熱蒸發(fā)換熱大幅度地變好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面根據附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0011]圖1是現有的翅管式風冷換熱器的結構示意圖；
圖2是現有的翅管式風冷換熱器制冷劑冷凝的流動示意圖(制冷)；
圖3是現有的翅管式風冷換熱器制冷劑蒸發(fā)的流動示意圖(制熱)；
圖4是本發(fā)明的結構示意圖；
圖5是本發(fā)明二次集管的結構圖；
圖6是本發(fā)明制冷劑冷凝的流動示意圖(制冷)；
圖7是本發(fā)明制冷劑蒸發(fā)的流動示意圖(制熱)。
[0012]圖中，1、端板，2、護板，3、換熱管，4、翅片，5、二次集管，5-1、集管主體，5-2、封板，5-3、支管，6、集氣管，7、分布頭組件。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0014]如圖4、圖5、圖6、圖7所示的一種管翅式風冷換熱器，它包括由多個換熱管3和翅片4穿插形成的換熱器主體，換熱器主體的外圍裝有外框，外框由位于兩端的端板I和位于上、下側的護板2圍合而成，所述的外框任一端的端板I上裝有集氣管6和分布頭組件7，所述的換熱管3為“U”形管，多個所述的換熱管3上、下并排設置形成并聯(lián)換熱管組件，每層的換熱管3的兩個出口分別與所述的集氣管6和分布頭組件7相連通構成換熱回路，所述的集氣管6和分布頭組件7所在的端板I上還裝有二次集管5，二次集管5包括管形的集管主體5-1，集管主體5-1的上、下端用封板5-2封閉，集管主體5-1上裝有多根與所述的換熱管3相連通的支管5-3，所述的二次集管5布置在端板I上靠近空氣出風側的位置，所述的集氣管6和分布頭組件7布置在端板I上靠近空氣進風側的位置，所述的并聯(lián)換熱管組件分成上、下兩組，其中一組內的多個換熱管3連接在所述的集氣管6與二次集管5之間，另一組內的多個換熱管3連接在所述的二次集管5與分布頭組件7之間，集氣管6與二次集管5之間換熱回路數大于二次集管5與分布頭組件7之間的換熱回路數。
[0015]其原理為:二次集管5僅對換熱器的回路數進行分配調整，并沒有改變制冷劑側的行程。制冷劑質點從換熱器的進口至出口，行進的距離與傳統(tǒng)的換熱器是一樣的。
[0016]二次集管5將高干度制冷劑段的回路數合理增加，此處影響hi/ Δ pi性能的主要方面是壓降損失，所以增加回路數，加強高干度制冷劑段hi/Λ pi性能換熱。
[0017]二次集管5將低干度制冷劑段的回路數相應減少，此處影響hi/ Δ pi性能的主要方面是內部放熱系數，所以減少回路數，提升質量流速從而加強低干度制冷劑段hi/Λ pi性能換熱。
[0018]二次集管5對回路分配調整，將制冷劑過冷段(冷凝)或者過熱段(蒸發(fā))的單一相態(tài)對流換熱，這些制冷劑側放熱效率低下的區(qū)域，設計在管翅式風冷換熱器的空氣進風側，從而使得風冷換熱器無論是在制冷冷凝時，還是在制熱蒸發(fā)時，均能高效換熱。
[0019]為了工藝制作的便利，將集氣管6設置于分布頭組件7的上部，所述的并聯(lián)換熱管組件分成上、下兩組，其中上組內的多個換熱管3連接在所述的集氣管6與二次集管5之間，下組內的多個換熱管3連接在所述的二次集管5與分布頭組件7之間，上組內的換熱回路數大于下組內的換熱回路數。
[0020]所述的支管5-3為直管或彎管或直管、彎管的組合。
[0021]下面通過與現有管翅式風冷換熱器的對比說明本發(fā)明的工作原理和優(yōu)點:
如圖1所示，傳統(tǒng)的管翅式風冷換熱器的構成:成型的翅片4按要求穿插換熱管3，然后用脹管工藝將翅片和換熱管構成一個整體；再安裝端板I和護板2，端板I與護板2各二塊；換熱管兩端焊接‘C’型銅配件，形成蛇形管路，在蛇形管路并聯(lián)組件的兩端各焊接集氣管6以及分布頭組件7。具有制冷冷凝和制熱蒸發(fā)兩用功能的傳統(tǒng)管翅式風冷換熱器，分布頭組件7位于空氣進風側；集氣管6位于空氣出風側。圖1上制冷劑的流向是換熱器作為冷凝器時的制冷劑的流動方向，流動示意見圖2。
[0022]如圖2所示，當傳統(tǒng)的管翅式風冷換熱器作為冷凝器時，制冷劑高溫高壓氣體，進入集氣管6，進行分配而均勻地進入換熱銅管內相變冷凝，熱量被空氣帶走，空氣溫度上升，相反氣體制冷劑被冷凝成液體，從分布頭組件7流出。
[0023]如圖3所示，傳統(tǒng)的管翅式風冷換熱器在制熱運行時，在作為蒸發(fā)器時制冷劑流向改變，流動方向與冷凝時恰好相反。膨脹閥節(jié)流后的兩相制冷劑，進入分布頭組件7來均勻分配進入換熱銅管內相變蒸發(fā)，空氣中熱量被制冷劑吸收，空氣溫度降低，制冷劑變成氣體而匯聚于集氣管6流出。
[0024]而如圖4所示，本發(fā)明管翅式風冷換熱器，具體制作時，成型的翅片4按要求穿插換熱管3，然后用脹管工藝將翅片和換熱管構成一個整體；再安裝端板I和護板2，端板I與護板2各二塊；換熱管兩端焊接‘C’型銅配件，形成“U”形管，在并聯(lián)換熱管組件的兩端分別焊接集氣管6、分布頭組件7和二次集管5。圖4上制冷劑的流向是換熱器作為冷凝器時的制冷劑的流動方向，流動示意見圖6。
[0025]如圖5所示，二次集管5的結構:集管主體5-1為圓形銅管或者鋼管，按技術要求下料一定長度，并作相關工藝處理至達標；在集管主體5-1的兩端焊接封板封板5-2，封板數量共2塊；在集管主體5-1的徑向側面焊接若干支管5-3，支管5-3有直管形式和彎管形式，圖示上面是彎成90°的支管5-3。
[0026]傳統(tǒng)的翅管式風冷換熱器的蛇形管路假設有‘2x流程’，也就是說，制冷劑質點從集氣管6至分布頭組件7，流動的行程是‘2x流程’；在圖2或者圖3上均有標明。
[0027]而本發(fā)明是將并聯(lián)換熱管組件分成上、下兩組，通過二次集管5分配。制冷劑質點從集氣管6至二次集管5是‘X流程’，然后制冷劑質點從二次集管5至分布頭組件7也是‘X流程’，共是‘2x流程’。在圖6或者圖7上均有標明。并沒有改變制冷劑側的行程長度，僅對換熱器的回路數進行合理的分配調整，根據設計要求可以把從集氣管6至二次集管5的回路數增多，增大流通截面積以滿足高干度制冷劑高效換熱的需要，把二次集管5至分布頭組件7的回路數減少，減小流通截面積來滿足低干度制冷劑高效換熱的需要。很明顯二次集管5中匯聚和分配的制冷劑是處于兩相狀態(tài)。
[0028]如圖6所示，翅管式風冷換熱器的新設計，制冷劑冷凝的流動示意圖。制冷劑高溫高壓氣體，進入集氣管6，進行分配而均勻地進入上部的換熱銅管內相變冷凝，冷凝成帶有一定干度的兩相制冷劑，匯聚至二次集管5，再進行分配而均勻地進入下部的換熱銅管內繼續(xù)相變冷凝，最后冷凝成制冷劑液體，從分布頭組件7流出。熱量被空氣帶走，空氣溫度上升。圖示中換熱器上部回路數多，下部回路數少，改變了流通截面積滿足不同干度區(qū)域高效換熱的需要。
[0029]如圖7所示，新設計的翅管式風冷換熱器在制熱運行時，在作為蒸發(fā)器時制冷劑流向改變，流動方向與冷凝時恰好相反。膨脹閥節(jié)流后的兩相制冷劑，進入分布頭組件7來均勻分配進入下部的換熱銅管內相變蒸發(fā)，蒸發(fā)成帶有一定干度的兩相制冷劑，匯聚至二次集管5，再進行分配而均勻地進入上部的換熱銅管內繼續(xù)相變蒸發(fā)，最后制冷劑全部變成氣體而匯聚于集氣管6流出?？諝庵袩崃勘恢评鋭┪?，空氣溫度降低。圖示中換熱器上部回路數多，下部回路數少，改變了流通截面積滿足不同干度區(qū)域高效換熱的需要。
【權利要求】
1.一種管翅式風冷換熱器，它包括由多個換熱管(3)和翅片(4)穿插形成的換熱器主體，換熱器主體的外圍裝有外框，外框由位于兩端的端板(I)和位于上、下側的護板(2)圍合而成，所述的外框任一端的端板(I)上裝有集氣管(6)和分布頭組件(7)，所述的換熱管(3)為“U”形管，多個所述的換熱管(3)上、下并排設置形成并聯(lián)換熱管組件，每層的換熱管(3)的兩個出口分別與所述的集氣管(6)和分布頭組件(7)相連通構成換熱回路，其特征在于:所述的集氣管(6)和分布頭組件(7)所在的端板(I)上還裝有二次集管(5)，二次集管(5)包括管形的集管主體(5-1)，集管主體(5-1)的上、下端用封板(5-2)封閉，集管主體(5-1)上裝有多根與所述的換熱管(3)相連通的支管(5-3)，所述的二次集管(5)布置在端板(I)上靠近空氣出風側的位置，所述的集氣管(6)和分布頭組件(7)布置在端板(I)上靠近空氣進風側的位置，所述的并聯(lián)換熱管組件分成上、下兩組，其中一組內的多個換熱管(3)連接在所述的集氣管(6)與二次集管(5)之間，另一組內的多個換熱管(3)連接在所述的二次集管(5)與分布頭組件(7)之間，集氣管(6)與二次集管(5)之間換熱回路數大于二次集管(5 )與分布頭組件(7 )之間的換熱回路數。
2.根據權利要求1所述的管翅式風冷換熱器，其特征在于:所述的集氣管(6)位于分布頭組件(7)的上部，所述的并聯(lián)換熱管組件分成上、下兩組，其中上組內的多個換熱管(3)連接在所述的集氣管(6)與二次集管(5)之間，下組內的多個換熱管(3)連接在所述的二次集管(5)與分布頭組件(7)之間，上組內的換熱回路數大于下組內的換熱回路數。
3.根據權利要求1或2所述的管翅式風冷換熱器，其特征在于:所述的支管(5-3)為直管或/和彎管。
【文檔編號】F25B39/00GK103913018SQ201410149342
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權日:2013年7月24日
【發(fā)明者】劉奎, 郭雯, 劉志恒 申請人:勞特斯空調(江蘇)有限公司