微通道平行流蒸发器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110109967.X

申请日:

2011.04.29

公开号:

CN102141326A

公开日:

2011.08.03

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F25B 39/02申请日:20110429|||公开

IPC分类号:

F25B39/02

主分类号:

F25B39/02

申请人:

上海交通大学

发明人:

陈江平; 施骏业

地址:

200240 上海市闵行区东川路800号

优先权:

专利代理机构:

上海交达专利事务所 31201

代理人:

王锡麟;王桂忠

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内容摘要

一种空调系统技术领域的微通道平行流蒸发器,包括:上集液管组件、若干根均匀排列的扁管、两个端盖和下集液管,其中:上集液管组件的两个端面分别与两个端盖连接,每根扁管的两端分别与上集液管组件的底部和下集液管连接。本发明保证了制冷剂均匀的流入各根扁管,提高了蒸发器的制冷能力以及出风温度分布均匀性,在提高效率的同时提高了舒适性。

权利要求书

1: 一种微通道平行流蒸发器, 其特征在于, 包括 : 上集液管组件、 若干根均匀排列的扁 管、 两个端盖和下集液管, 其中 : 上集液管组件的两个端面分别与两个端盖连接, 每根扁管 的两端分别与上集液管组件的底部和下集液管连接 ; 所述的上集液管组件包括 : 制冷剂分配管和上集液管主板, 其中 : 制冷剂分配管与上 集液管主板连接, 制冷剂分配管的顶部与内有制冷剂的装置连接, 制冷剂分配管的底部分 别与每根扁管的一端连接。
2: 根据权利要求 1 所述的微通道平行流蒸发器, 其特征是, 所述的制冷剂分配管为圆 柱形, 外径 8 ~ 16mm, 该制冷剂分配管的底部设有贯穿冲压孔。
3: 根据权利要求 2 所述的微通道平行流蒸发器, 其特征是, 所述的贯穿冲压孔为圆形 或者四边形, 该贯穿冲压孔的水力直径为 0.3 ~ 0.8 倍的制冷剂分配管外径, 该贯穿冲压孔 间隔距离为 0.5 ~ 1.5 倍的制冷剂分配管外径。
4: 根据权利要求 1 所述的微通道平行流蒸发器, 其特征是, 所述的上集液管主板为长 方形, 上集液管主板上设有插孔, 插孔的尺寸与微通道扁管的尺寸相适配。
5: 根据权利要求 1 所述的微通道平行流蒸发器, 其特征是, 所述的扁管内设有若干个 均匀分布的微通道。
6: 根据权利要求 1 或 4 或 5 所述的微通道平行流蒸发器, 其特征是, 扁管上设有翅片。

说明书


微通道平行流蒸发器

    【技术领域】
     本发明涉及的是一种空调系统技术领域的装置, 具体是一种微通道平行流蒸发器。 背景技术
     我国现在已发展成为全球第二大制冷空调设备的消费市场和第一大生产国, 制冷 空调行业已成为我国国民经济的重要组成部分。 但是, 纵观全球经济社会发展现状, 当今制 冷空调行业在节能、 环保两方面面临巨大的挑战和压力。换热器是制冷空调系统中的重要 部件, 制冷空调系统四大件即压缩机、 膨胀阀、 冷凝器和蒸发器, 其中的两大件是换热器。 因 此, 换热器的性能对整个制冷空调系统的能效比及环保性能有重要影响。微通道平行流换 热器是空调行业中换热器发展的国际新趋势, 具体来说, 相比较于其他型式的换热器, 微通 道平行流换热器有着如下明显的优势和先进性 :
     1. 高效率 : 由于微通道换热器较高的传热性能, 和传统的管翅式换热器相比较, 其传热系数有明显的提高, 其传热效率平均提高了 30%以上。 以家用空调每天工作 10 小时 为例, 每一台空调能节电 3-5 度 / 天。
     2. 体积小, 重量轻 : 由于微通道换热器的高效的特点, 其外形尺寸及重量都比管 翅式换热器要小。
     3. 制冷剂充注量少 : 因为微通道管的内容积要远小于管翅式换热器, 所以制冷剂 充注量也能够减少, 即使在系统中需要增加贮液器的情况下亦是如此。 研究表明, 在采用微 通道换热器作为冷凝器时, 制冷剂的充注量平均将减少 30%。
     4. 成本优势明显 : 由于铜材和铝材之间巨大的价格差异以及重量上的差别, 微通 道换热器相比管翅式换热器有着巨大的价格优势。以 Φ9.52 铜管为例, 其可变成本比管翅 式低 30%。
     5. 适合大规模生产 : 微通道换热器的结构决定了该产品适合于大规模生产, 通过 确定一系列不同的孔数和管尺寸的标准扁管, 易于对微通道换热器进行标准化和模块化, 从而能够通过调整扁管数量来满足客户对于换热量的不同需求。
     虽然微通道平行流换热器有以上优势, 但是在作为蒸发器的应用中, 两相制冷剂 流量分配的均匀性较难控制, 这是限制其大规模推广使用的主要问题之一。目前在制冷剂 流量分配控制技术方面各大厂商进行了大量的研究, 申请了大量专利。
     经过对现有技术文献的检索发现, 以下专利都对各自的流量分配控制技术提出了 保护, 专利公开号为 : WO2004059235, 发明名称为 “蒸发器” , 专利公开号为 : WO2007063100, 发明名称为 “换热器集液管, 特别是空调用蒸发器集液管” , 专利公开号为 : US20050274506, 发明名称为 “采用强化制冷剂流程结构的扁管蒸发器” , 专利公开号为 : EP2108909, 发明名 称为 “自带接口的换热器” , 专利公开号为 : EP1070929, 发明名称为 “汽车空调系统用蒸发 器” , 专利公开号为 : EP1065453, 发明名称为 “带制冷剂分配结构的蒸发器” , 专利公开号为 : 发明名称为 “热泵系统用蒸发器 / 冷凝器” , 目前微通道蒸发器流量分配控制技 EP855567,术大致可以分为三类 : 第一类主要特点是沿集液管径向插入带节流孔隔板以控制集液管内 压力分布, 第二类主要特点是在集液管轴向设置带节流孔平板 ; 第三类主要特点是通过集 液管前后分隔板过流孔进行压力调节。但是通过分析发现, 第一类易在集液管入口处产生 负压区, 导致前几根扁管制冷剂回流, 第二类结构过于复杂, 调节参数过多, 导致增加了大 量的实验与模拟分析工作量, 第三类在单排的微通道平行流蒸发器上不适用。 发明内容
     本发明针对现有技术存在的上述不足, 提供一种微通道平行流蒸发器, 该装置保 证了制冷剂均匀的流入各根扁管, 提高了蒸发器的制冷能力以及出风温度分布均匀性, 在 提高效率的同时提高了舒适性。
     本发明是通过以下技术方案实现的, 本发明包括 : 上集液管组件、 若干根均匀排列 的扁管、 两个端盖和下集液管, 其中 : 上集液管组件的两个端面分别与两个端盖连接, 每根 扁管的两端分别与上集液管组件的底部和下集液管连接。
     所述的上集液管组件包括 : 制冷剂分配管和上集液管主板, 其中 : 制冷剂分配管 与上集液管主板连接, 制冷剂分配管的顶部与内有制冷剂的装置连接, 制冷剂分配管的底 部分别与每根扁管的一端连接。
     所述的制冷剂分配管为圆柱形, 外径 8 ~ 16mm, 该制冷剂分配管的底部设有贯穿冲压孔。 所述的贯穿冲压孔为圆形或者四边形, 该贯穿冲压孔的水力直径为 0.3 ~ 0.8 倍 的制冷剂分配管外径, 该贯穿冲压孔间隔距离为 0.5 ~ 1.5 倍的制冷剂分配管外径。
     所述的上集液管主板为长方形, 上集液管主板上设有插孔, 插孔的尺寸与微通道 扁管的尺寸相适配。
     所述的扁管内设有若干个均匀分布的微通道, 扁管上设有翅片。
     汽车空调系统启动后, 经过膨胀阀后的气液两相制冷剂进入本发明的上集液管组 件, 通过冲压孔均匀地流入各根扁管, 在其中流动吸收空气中的热量, 达到制冷的效果。由 于制冷剂流入蒸发器管径没有发生变化, 没有二次节流效果, 不会在入口处产生负压区, 同 时压力损失较小, 整个集液管内压力梯度比较小, 压力场分布较为均匀, 两相流体气液混合 均匀, 产生了两相制冷剂均匀流入各根扁管的效果。
     本发明的上集液管组件由制冷剂分配管和上集液管主板焊接而成, 在制冷剂分配 管的底部冲压出小孔, 构成制冷剂流量分配控制结构, 该设计能达到集液管内压力分布均 匀, 两相制冷剂气液混合均匀的效果, 从而保证了制冷剂均匀地流入各根扁管, 提高了蒸发 器的制冷能力以及出风温度分布均匀性, 在提高效率的同时提高了舒适性。
     附图说明
     图 1 为实施例 1 结构示意图。
     图 2 为实施例 1 制冷剂分配管的结构示意图。
     图 3 为实施例 1 上集液管主板的结构示意图。
     图 4 为实施例 1 扁管与翅片的结构示意图。具体实施方式
     以下结合附图对本发明的实施例作详细说明, 本实施例在以本发明技术方案为前 提下进行实施, 给出了详细的实施方式和具体的操作过程, 但本发明的保护范围不限于下 述的实施例。
     实施例 1
     如图 1 所示, 本实施例包括 : 上集液管组件 1、 若干根均匀排列的扁管 2、 两个端盖 3 和下集液管 4, 其中 : 上集液管组件 1 的两个端面分别与两个端盖 3 连接, 上集液管组件 1 的顶部与内有制冷剂的装置连接, 每根扁管 2 的两端分别与上集液管组件 1 的底部和下集 液管 4 连接。
     所述的上集液管组件 1 包括 : 制冷剂分配管 6 和上集液管主板 7, 其中 : 制冷剂分 配管 6 与上集液管主板 7 连接, 制冷剂分配管 6 的顶部与内有制冷剂的装置连接, 制冷剂分 配管 6 的底部分别与每根扁管 2 的一端连接。
     如图 2 所示, 所述的制冷剂分配管 6 为圆柱形, 外径 8 ~ 16mm, 该制冷剂分配管 6 的底部设有贯穿冲压孔 8。
     所述的贯穿冲压孔 8 为圆形或者四边形, 该贯穿冲压孔 8 的水力直径为 0.3 ~ 0.8 倍的制冷剂分配管 6 外径, 该贯穿冲压孔 8 间隔距离为 0.5 ~ 1.5 倍的制冷剂分配管 6 外 径。
     如图 3 所示, 所述的上集液管主板 7 为长方形, 上集液管主板 7 上设有插孔 9, 插孔 9 的尺寸与微通道扁管 2 的尺寸相适配。
     如图 4 所示, 所述的扁管 2 内设有若干个均匀分布的微通道 10, 扁管 2 上设有翅片 5。
     汽车空调系统启动后, 经过膨胀阀后的气液两相制冷剂进入上集液管组件 1, 通过 贯穿冲压孔 8 均匀地流入各根扁管 2, 在扁管 2 中, 冷量通过翅片 5 传递到空气中, 对空气 进行冷却, 达到制冷的效果, 随后制冷剂通过下集液管 4 流出蒸发器。本装置能够达到集液 管内压力分布均匀, 两相制冷剂气液混合均匀的效果, 从而保证了制冷剂均匀的流入各根 扁管 2, 提高了蒸发器的制冷能力以及出风温度分布均匀性, 在提高效率的同时提高了舒适 性。
     本装置所采用的上集液管组件 1 能够获得较好的流量分配效果且保证了工艺性, 换热器采用全铝材料制成, 通过含有微通道 10 的多个扁管 2 传热, 微通道 10 结构能够强 化凝结与沸腾传热, 显著提高换热器换热效率, 进而提高空调系统能效比, 满足节能减排的 要求。并且微通道 10 换热器耐压强度高, 结构紧凑, 单位体积换热面积大, 能降低换热器成 本, 减少制冷系统制冷剂充注量, 带来一系列环保方面的好处, 使空调系统能够更好地为人 们服务, 对当今社会意义重大。

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1、10申请公布号CN102141326A43申请公布日20110803CN102141326ACN102141326A21申请号201110109967X22申请日20110429F25B39/0220060171申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号72发明人陈江平施骏业74专利代理机构上海交达专利事务所31201代理人王锡麟王桂忠54发明名称微通道平行流蒸发器57摘要一种空调系统技术领域的微通道平行流蒸发器,包括上集液管组件、若干根均匀排列的扁管、两个端盖和下集液管,其中上集液管组件的两个端面分别与两个端盖连接,每根扁管的两端分别与上集液管组件的底部和下集液管连接。本发。

2、明保证了制冷剂均匀的流入各根扁管,提高了蒸发器的制冷能力以及出风温度分布均匀性,在提高效率的同时提高了舒适性。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102141333A1/1页21一种微通道平行流蒸发器,其特征在于,包括上集液管组件、若干根均匀排列的扁管、两个端盖和下集液管,其中上集液管组件的两个端面分别与两个端盖连接,每根扁管的两端分别与上集液管组件的底部和下集液管连接;所述的上集液管组件包括制冷剂分配管和上集液管主板,其中制冷剂分配管与上集液管主板连接,制冷剂分配管的顶部与内有制冷剂的装置连接,制冷剂分配管的底部分别与每根扁管的一。

3、端连接。2根据权利要求1所述的微通道平行流蒸发器,其特征是,所述的制冷剂分配管为圆柱形,外径816MM,该制冷剂分配管的底部设有贯穿冲压孔。3根据权利要求2所述的微通道平行流蒸发器,其特征是,所述的贯穿冲压孔为圆形或者四边形,该贯穿冲压孔的水力直径为0308倍的制冷剂分配管外径,该贯穿冲压孔间隔距离为0515倍的制冷剂分配管外径。4根据权利要求1所述的微通道平行流蒸发器,其特征是,所述的上集液管主板为长方形,上集液管主板上设有插孔,插孔的尺寸与微通道扁管的尺寸相适配。5根据权利要求1所述的微通道平行流蒸发器,其特征是,所述的扁管内设有若干个均匀分布的微通道。6根据权利要求1或4或5所述的微通道。

4、平行流蒸发器,其特征是,扁管上设有翅片。权利要求书CN102141326ACN102141333A1/3页3微通道平行流蒸发器技术领域0001本发明涉及的是一种空调系统技术领域的装置,具体是一种微通道平行流蒸发器。背景技术0002我国现在已发展成为全球第二大制冷空调设备的消费市场和第一大生产国,制冷空调行业已成为我国国民经济的重要组成部分。但是,纵观全球经济社会发展现状,当今制冷空调行业在节能、环保两方面面临巨大的挑战和压力。换热器是制冷空调系统中的重要部件,制冷空调系统四大件即压缩机、膨胀阀、冷凝器和蒸发器,其中的两大件是换热器。因此,换热器的性能对整个制冷空调系统的能效比及环保性能有重要影。

5、响。微通道平行流换热器是空调行业中换热器发展的国际新趋势,具体来说,相比较于其他型式的换热器,微通道平行流换热器有着如下明显的优势和先进性00031高效率由于微通道换热器较高的传热性能,和传统的管翅式换热器相比较,其传热系数有明显的提高,其传热效率平均提高了30以上。以家用空调每天工作10小时为例,每一台空调能节电35度/天。00042体积小,重量轻由于微通道换热器的高效的特点,其外形尺寸及重量都比管翅式换热器要小。00053制冷剂充注量少因为微通道管的内容积要远小于管翅式换热器,所以制冷剂充注量也能够减少,即使在系统中需要增加贮液器的情况下亦是如此。研究表明,在采用微通道换热器作为冷凝器时,。

6、制冷剂的充注量平均将减少30。00064成本优势明显由于铜材和铝材之间巨大的价格差异以及重量上的差别,微通道换热器相比管翅式换热器有着巨大的价格优势。以952铜管为例,其可变成本比管翅式低30。00075适合大规模生产微通道换热器的结构决定了该产品适合于大规模生产,通过确定一系列不同的孔数和管尺寸的标准扁管,易于对微通道换热器进行标准化和模块化,从而能够通过调整扁管数量来满足客户对于换热量的不同需求。0008虽然微通道平行流换热器有以上优势,但是在作为蒸发器的应用中,两相制冷剂流量分配的均匀性较难控制,这是限制其大规模推广使用的主要问题之一。目前在制冷剂流量分配控制技术方面各大厂商进行了大量的。

7、研究,申请了大量专利。0009经过对现有技术文献的检索发现,以下专利都对各自的流量分配控制技术提出了保护,专利公开号为WO2004059235,发明名称为“蒸发器”,专利公开号为WO2007063100,发明名称为“换热器集液管,特别是空调用蒸发器集液管”,专利公开号为US20050274506,发明名称为“采用强化制冷剂流程结构的扁管蒸发器”,专利公开号为EP2108909,发明名称为“自带接口的换热器”,专利公开号为EP1070929,发明名称为“汽车空调系统用蒸发器”,专利公开号为EP1065453,发明名称为“带制冷剂分配结构的蒸发器”,专利公开号为EP855567,发明名称为“热泵系。

8、统用蒸发器/冷凝器”,目前微通道蒸发器流量分配控制技说明书CN102141326ACN102141333A2/3页4术大致可以分为三类第一类主要特点是沿集液管径向插入带节流孔隔板以控制集液管内压力分布,第二类主要特点是在集液管轴向设置带节流孔平板;第三类主要特点是通过集液管前后分隔板过流孔进行压力调节。但是通过分析发现,第一类易在集液管入口处产生负压区,导致前几根扁管制冷剂回流,第二类结构过于复杂,调节参数过多,导致增加了大量的实验与模拟分析工作量,第三类在单排的微通道平行流蒸发器上不适用。发明内容0010本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种微通道平行流蒸发器,该装置保证了制冷剂均匀的流。

9、入各根扁管,提高了蒸发器的制冷能力以及出风温度分布均匀性,在提高效率的同时提高了舒适性。0011本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括上集液管组件、若干根均匀排列的扁管、两个端盖和下集液管,其中上集液管组件的两个端面分别与两个端盖连接,每根扁管的两端分别与上集液管组件的底部和下集液管连接。0012所述的上集液管组件包括制冷剂分配管和上集液管主板,其中制冷剂分配管与上集液管主板连接,制冷剂分配管的顶部与内有制冷剂的装置连接,制冷剂分配管的底部分别与每根扁管的一端连接。0013所述的制冷剂分配管为圆柱形,外径816MM,该制冷剂分配管的底部设有贯穿冲压孔。0014所述的贯穿冲压孔为圆形或者四边。

10、形,该贯穿冲压孔的水力直径为0308倍的制冷剂分配管外径,该贯穿冲压孔间隔距离为0515倍的制冷剂分配管外径。0015所述的上集液管主板为长方形,上集液管主板上设有插孔,插孔的尺寸与微通道扁管的尺寸相适配。0016所述的扁管内设有若干个均匀分布的微通道,扁管上设有翅片。0017汽车空调系统启动后,经过膨胀阀后的气液两相制冷剂进入本发明的上集液管组件,通过冲压孔均匀地流入各根扁管,在其中流动吸收空气中的热量,达到制冷的效果。由于制冷剂流入蒸发器管径没有发生变化,没有二次节流效果,不会在入口处产生负压区,同时压力损失较小,整个集液管内压力梯度比较小,压力场分布较为均匀,两相流体气液混合均匀,产生了。

11、两相制冷剂均匀流入各根扁管的效果。0018本发明的上集液管组件由制冷剂分配管和上集液管主板焊接而成,在制冷剂分配管的底部冲压出小孔,构成制冷剂流量分配控制结构,该设计能达到集液管内压力分布均匀,两相制冷剂气液混合均匀的效果,从而保证了制冷剂均匀地流入各根扁管,提高了蒸发器的制冷能力以及出风温度分布均匀性,在提高效率的同时提高了舒适性。附图说明0019图1为实施例1结构示意图。0020图2为实施例1制冷剂分配管的结构示意图。0021图3为实施例1上集液管主板的结构示意图。0022图4为实施例1扁管与翅片的结构示意图。说明书CN102141326ACN102141333A3/3页5具体实施方式00。

12、23以下结合附图对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。0024实施例10025如图1所示,本实施例包括上集液管组件1、若干根均匀排列的扁管2、两个端盖3和下集液管4,其中上集液管组件1的两个端面分别与两个端盖3连接,上集液管组件1的顶部与内有制冷剂的装置连接,每根扁管2的两端分别与上集液管组件1的底部和下集液管4连接。0026所述的上集液管组件1包括制冷剂分配管6和上集液管主板7,其中制冷剂分配管6与上集液管主板7连接,制冷剂分配管6的顶部与内有制冷剂的装置连接,制冷剂分配管6的底部分。

13、别与每根扁管2的一端连接。0027如图2所示,所述的制冷剂分配管6为圆柱形,外径816MM,该制冷剂分配管6的底部设有贯穿冲压孔8。0028所述的贯穿冲压孔8为圆形或者四边形,该贯穿冲压孔8的水力直径为0308倍的制冷剂分配管6外径,该贯穿冲压孔8间隔距离为0515倍的制冷剂分配管6外径。0029如图3所示,所述的上集液管主板7为长方形,上集液管主板7上设有插孔9,插孔9的尺寸与微通道扁管2的尺寸相适配。0030如图4所示,所述的扁管2内设有若干个均匀分布的微通道10,扁管2上设有翅片5。0031汽车空调系统启动后,经过膨胀阀后的气液两相制冷剂进入上集液管组件1,通过贯穿冲压孔8均匀地流入各根。

14、扁管2,在扁管2中,冷量通过翅片5传递到空气中,对空气进行冷却,达到制冷的效果,随后制冷剂通过下集液管4流出蒸发器。本装置能够达到集液管内压力分布均匀,两相制冷剂气液混合均匀的效果,从而保证了制冷剂均匀的流入各根扁管2,提高了蒸发器的制冷能力以及出风温度分布均匀性,在提高效率的同时提高了舒适性。0032本装置所采用的上集液管组件1能够获得较好的流量分配效果且保证了工艺性,换热器采用全铝材料制成,通过含有微通道10的多个扁管2传热,微通道10结构能够强化凝结与沸腾传热,显著提高换热器换热效率,进而提高空调系统能效比,满足节能减排的要求。并且微通道10换热器耐压强度高,结构紧凑,单位体积换热面积大,能降低换热器成本,减少制冷系统制冷剂充注量,带来一系列环保方面的好处,使空调系统能够更好地为人们服务,对当今社会意义重大。说明书CN102141326ACN102141333A1/2页6图1图2图3说明书附图CN102141326ACN102141333A2/2页7图4说明书附图CN102141326A。

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