并流式换热器集合管内制冷剂分配的改进制造技术

本发明专利技术提供一种方法和装置用以确保通过并流式换热器中一般按平行方式设置的若干传热管的两相制冷剂的均匀分配。在本发明专利技术的一些实施例中，单相为主的制冷剂（对冷凝器而言是液体和对蒸发器而言是气体）分出并顺流传送到已经出现单相为主的制冷剂的位置，绕过至少一些传热管。如此，流经换热器核心部分的剩余的单相制冷剂（对冷凝器而言是气体和对蒸发器而言是液体）均匀分配于若干传热管的下一个下游通道中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】并流式换热器集合管内制冷剂分配的改进
本专利技术涉及制冷系统中的多程并流式换热器，其中液相和气相制冷剂非 理想地在 一 个或多个中间集合管内分离，导致下游传热管内的制冷剂分配不 均，由此导致传热性能退化。尤其，该申请涉及其中一个制冷剂相(对于冷 凝器而言为液相和对于蒸发器而言为气相)从至少一个中间集合管变更路径 到一个或多个下游位置，绕过并流式换热器内一个或多个传热管组，且随后 剩余的单相为主的制冷剂(对于冷凝器而言为气相和对于蒸发器而言而液相) 在位于下游且与所述至少 一个中间集合管流体相通的并行传热管中均匀分 配。换热器和整个制冷系统的性能得以提高。
技术介绍
制冷系统利用制冷剂调节传送到气候受控制空间的第二流体，例如空气。 在基本的制冷系统中，制冷剂在压缩机中被压缩，并顺流流向冷凝器，在冷 凝器中当与周围环境相互传热时，热量通常从制冷剂退到周围环境。然后制 冷剂经过膨胀装置，在膨胀装置中制冷剂膨胀到较低的压力和温度，并流向 蒸发器，在蒸发器中当与另一个第二流体(如室内空气)相互传热时，制冷 剂蒸发且通常过热，同时冷却并常常除湿所述第二流体。最近几年，很大的兴趣和设计工作已经集中到制冷系统中换热器(冷凝 器和蒸发器)的有效运作。换热器技术中一个相对较新的发展是并流式，或 所谓的微通道或微型通道换热器的开发和应用(这两个词将交替地贯穿于本 文)，例如冷凝器和蒸发器。这些换热器具有若干并行的传热管，传热管通常是非圆形的，在这些传 热管中制冷剂以并行方式分配和流动。传热管一般大致垂直于入口 、中间和 出口集合管内制冷剂的流向，所迷入口、中间和出口集合管与传热管流体相 通。使用通常具有铝的炉内钎焊结构的并流式换热器的主要原因，同其优越的性能、高紧密度、结构刚度和增强的耐腐蚀性能有关。当用于许多的冷凝器和蒸发器应用中时，这些换热器通常设计为多程结 构，通常设若干并行的传热管，各传热管内有制冷剂通过，以便通过平纟耔和 优化传热及压降特性来获得优越的性能。在这样的设计中，进入入口集合管 (或所谓的入口管集箱)的制冷剂穿过横越换热器宽度的第一复式管通道流 向对面的集合管，对面的集合管通常就是中间集合管。收集于第一中间集合 管的制冷剂调转方向，分布于第二通道内的传热管并流向第二中间集合管。 这种流动模式可重复许多次以获得最佳冷凝器性能，直至制冷剂到达出口集 合管(或所谓的出口管集箱)。 一般地，各个集合管是圆柱形(然而其它形状 也为本领域所知)，且用由同 一个集合管结构组件中的分隔物隔开的不同室表示。传热用的波紋状且通常是百叶窗式的翅片置于传热管之间以增强管外传 热和结构刚度。在炉内钎焊作业过程中这些翅片通常连接于传热管。此外， 每个传热管优选包含若千相对较小的并行通道以增强管内传热和结构刚度。然而，制冷系统中并流式换热器的使用存在一些障碍。尤其，当两相流 体进入集合管时， 一个被称为制冷剂分配不均的问题常常发生在微通道换热 器集合管内。两相流体的气相相比于液相具有显著不同的特性，它以不同的 速度流动并受到内力和外力的不同影响。这4吏气相脱离液相并独自流动。气 相从液相的分离已经提出挑战，如并流式换热器内制冷剂分配不均。这种现 象的发生是由于通道及入口和出口集合管内不同的压降，还有不良的集合管 和分配系统设计。在集合管内，制冷剂路径长度的不同、相位分离以及重力 是造成分配不均的主要因素。换热器通道内，传热率、气流分配、制造公差 以及重力的变化是主要因素。此外，增强换热器性能方面的最近趋势是促进 通道小型化，这反过来对制冷剂分配产生负面影响。由于控制所有这些因素 非常困难，加上被提议技术的复杂性和低效率，或解决方案的成本非常高， 许多先前处理制冷剂分配的尝试，都失败了。另 一方面，制冷剂分配不均可能会导致换热器和整个系统的重大性能在 大范围运行条件方面退化。因此，希望能减少或消除并流式换热器中的制冷剂分配不均。
技术实现思路
在本专利技术揭露的实施例中，两相制冷剂混合物中的其中一相，对冷凝器 而言是液相而对蒸发器而言是气相，从并流式换热器中的一个位置分出，在 这个位置处液相可能从气相分离出来并积聚，这导致制冷剂在与这个上游位 置流体相通的下游传热管内分配不均。分出的单相为主的制冷剂，再一次指 出，其对冷凝器而言是液体，对蒸发器而言是气体，其改向到并流式换热器 中的下游位置，在这个位置处制冷剂已经是单相为主(对冷凝器而言是液相 和对蒸发器而言是气相)，至少绕过一些下游传热管组(或通道)。因此，流 过并流式换热器下一个通道的剩余的单相为主的制冷剂(对冷凝器而言是气 体和对蒸发器而言是液体)可均匀分布于设置在改向(或分接)位置的下游 且与该位置流体相通的并行传热管中。结果，换热器和整个制冷系统的性能 都得以改进。在一个实施例中，单相为主的制冷剂从中间集合管分出并改向到另 一个 下游的中间集合管。在另一个实施例中，单相为主的制冷剂从中间集合管分 出并改向到出口集合管。尽管集合管位置是优选的且还有最方便的分出和旁 通回流点，但是并流式换热器的其它位置也是可行的且在本专利技术的范围内。 此外，如果，例如集合管位置纟皮用作分接点，在冷凝器应用中的液相为主的 旁通制冷剂流体将从靠近集合管或集合室底部的位置取出，并且对蒸发器应 用来说气相为主的旁通制冷剂流体将从靠近集合管或集合室顶部的位置取 出。此外，在一些实施例中，单相制冷剂从并流式换热器的单一位置分出， 而在其它实施例中，是从多个分接点分出。并且，尽管一个单一的旁通回流 点是最可行的，但是多个旁通回流点也可通过设计和空间的限制实现，且在 本专利技术的范围内。旁通管可设置在第二介质的路径上，例如空气，以获得额外的传热并进 一步改进换热器和整个系统的性能。并且，旁通管可具有内部和外部的强化传热元件以进一 步改进单相为主的旁通制冷剂和第二流体之间的传热。由于 逆流的布置是理想的，所以旁通管优选设置在并流式换热器核心部分的关于 第二流体流向的上游，包括冷凝器和蒸发器应用。本专利技术可应用到具有任何数量的通道和一般向上或向下的制冷剂流向的 任何多程并流式换热器形状和结构。而且，本专利技术有益于任何并流式换热器 方向，包括水平的、垂直的和倾斜的。在各种实施例中，分出的制冷剂旁通管可通过各种方法加以设置。在一 些实施例中，在位于集合室之间的隔板中开设一个孔，其受到浮动装置(对 于液相旁通管而言)、单向阀或电磁阀的控制。当然，本领域所熟知的其它控 制方法也可以并在本专利技术的范围内。在其它实施例中， 一条实际的旁通回流 管用来使制冷剂返回到下游位置并且在这条旁通回流管上设置阀以控制单相 为主的旁通制冷剂的流量。如上所述，所揭示的专利技术可应用于用作冷凝器和蒸发器的并流式换热器 装置。本专利技术的这些以及其它特征可从下述说明和图示中得到最好的理解，以 下是简要说明。附图说明图1显示的是包含本专利技术的制冷系统。图2A显示的是第一简图。图2B显示的是传热管的结构特点。图3显示的是第二简图。图4显示的是第三简图。图5显示的是第四简图。图6显示的是第五简图。图7显示的是第六简图。具体实施例一个基本的制冷系统20，如图1所示，其包括压缩机22，压缩机22传 送制冷剂给通向冷凝器24的排出管23。冷凝器24是一个并流式换热器，并 且在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制冷系统，其包括：　压缩机，所述压缩机将压缩的制冷剂传送到冷凝器，从所述冷凝器出来的制冷剂通过膨胀装置，从所述膨胀装置出来后又通过蒸发器，从所述蒸发器出来后又返回所述压缩机；和　所述冷凝器和蒸发器中至少一个具有若干传热管，所 述传热管内制冷剂一般按并行方式顺流通过；和　所述冷凝器和蒸发器中的至少一个内设至少一个位置，当所述制冷剂通过所述若干传热管时，所述位置可能收容制冷剂混合物中分离的液相和气相，并且分离的液相和气相的其中之一的至少一部分从所述位置分出并输 送到一个下游位置，绕过至少一些所述传热管以改进流过与所述位置直接流体相通的所述绕行传热管的剩余制冷剂的分布。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：MF塔拉斯，A利夫森，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]