變管徑熱交換裝置及管路系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及熱交換設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種變管徑熱交換裝置及管路系統(tǒng)。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低且換熱效率高的變管徑熱交換裝置及管路系統(tǒng)，包括由依次連通的進(jìn)口管路組件、熱交換管體以及出口管路組件構(gòu)成，所述熱交換管體由至少兩種熱交換管連接構(gòu)成，其中所述的熱交換管的管內(nèi)徑均不相同。本發(fā)明的最大亮點是通過設(shè)置管徑存在變化的熱交換部件，并按照預(yù)設(shè)連接規(guī)則連通的進(jìn)口管路組件、熱交換管體以及所述出口管理組件以形成至少一條冷媒通路，由于沒有翅片的限制，不同管內(nèi)徑的熱交換管之間可以按照最有利于避免冷媒的流速下降過快的方式進(jìn)行連接，以達(dá)到最高的換熱效率。本發(fā)明尤其適用于空調(diào)機(jī)等設(shè)備之中。
【專利說明】
變管徑熱交換裝置及管路系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及熱交換設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種變管徑熱交換裝置及管路系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，熱交換部件基本結(jié)構(gòu)是由熱交換管、進(jìn)口管路組件以及出口管路組件等構(gòu)成。其中進(jìn)口管路組件、熱交換管、出口管路組件連通形成冷媒回路。但是，現(xiàn)有技術(shù)中，不同管徑的熱交換管的設(shè)置受限于翅片通孔的設(shè)計，例如，同一翅片上只能穿設(shè)相同管徑大小的熱交換管，從而導(dǎo)致管徑不同的熱交換管之間不能按照最優(yōu)的方式進(jìn)行連接，這樣也就不能最大程度的避免冷媒在熱交換管內(nèi)的壓力損失，進(jìn)而導(dǎo)致熱交換部件的換熱效率達(dá)不到最優(yōu)。
[0003]制冷劑在管內(nèi)流動時，飽和氣液以及兩相時，溫度和壓力是對應(yīng)關(guān)系，如果存在壓力降，那么溫度也將降低，理想狀態(tài)的換熱是制冷劑在冷凝換熱和蒸發(fā)換熱時沒有壓力降，即保持冷凝或蒸發(fā)溫度不變，但實際情況是不可能的，管內(nèi)流動必然帶來壓力損失，壓力降帶來的溫度降，直接影響換熱的對數(shù)平均溫度，最終將將降低制冷(熱)量。一般來說，制冷劑流速越高，換熱系數(shù)越大，壓降越大;反之，流速低，換熱系數(shù)也低，壓降也小。如果壓力降影響制冷量超過換熱系數(shù)提高，制冷量將隨制冷劑流量增加而減小，因此，發(fā)揮產(chǎn)品制冷制熱性能，必須合理安排制冷劑的質(zhì)量流量。
[0004]目前，現(xiàn)有空調(diào)中使用的管片式熱交換器管路流程一旦裝配完畢，制冷劑在其中的流程就確定，無法根據(jù)換熱實際情況進(jìn)行改變。如在熱栗空調(diào)中，室外側(cè)換熱器在制冷時擔(dān)負(fù)冷凝器作用，負(fù)責(zé)冷卻高溫高壓的制冷劑氣體，在制熱過程中擔(dān)負(fù)蒸發(fā)器作用，負(fù)責(zé)從低溫吸取熱量，蒸發(fā)制冷劑液體。以制冷劑因為制冷劑如R22為例，在不同溫度下的飽和壓力對應(yīng)值不同，在高溫冷凝狀態(tài)中，壓力每降低約0.5bar，溫度才降低1°C，而在低溫蒸發(fā)狀態(tài)中(O°C以上)，壓力降約0.2bar，溫度就降低1°C，而O °C以下，壓力降0.Ibar，溫度就降低I0C ο因此換熱器在擔(dān)負(fù)蒸發(fā)器時，更多的是考慮如何減小壓力降。通常3路分配器的使用，會造成較大的附加壓力損失，通過這個附加壓力損失，來達(dá)到每個支路的壓力平衡。4路或者5路以上的，都需要使用毛細(xì)管來平衡每個支路的壓力，這樣附加的壓力損失就會很大，可能會達(dá)到0.5Bar。而3路、4路或者5路以上的冷媒流量分配器，加工工藝比較復(fù)雜，且精度很高，故成本也較高。如果能使用一個三通的二路分配器，并能提高換熱器的能效，就能低成本低復(fù)雜性地解決使用3路、4路或者5路以上的冷媒流量分配器，而帶來的加工工藝比較復(fù)雜、加工精度高、成本高的技術(shù)問題，而目前的換熱器的加工工藝和管路系統(tǒng)，并不能很好低解決該技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低且換熱效率高的變管徑熱交換裝置及管路系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:變管徑熱交換裝置，包括依次連通的進(jìn)口管路組件、熱交換管體以及出口管路組件構(gòu)成，所述熱交換管體由至少兩種熱交換管連接構(gòu)成，其中所述的熱交換管的管內(nèi)徑均不相同。
[0007]進(jìn)一步的是，包括翅片，所述翅片上穿設(shè)有至少一排熱交換管。
[0008]進(jìn)一步的是，所述翅片的形狀為平片、波紋片、波紋沖縫片或者百頁窗。
[0009]進(jìn)一步的是，所述熱交換管的管外徑范圍分別為5.0?9.52毫米和4.0?8.0毫米。
[0010]進(jìn)一步的是，所述熱交換管為變口徑管體。
[0011 ]進(jìn)一步的是，所述變口徑管體的管徑結(jié)構(gòu)為漸變的結(jié)構(gòu)。
[0012]進(jìn)一步的是，所述變口徑管體的管徑在最大管徑與最小管徑之間漸變。
[0013]進(jìn)一步的是，所述熱交換管為內(nèi)螺紋管或者光管。
[0014]進(jìn)一步的是，所述內(nèi)螺紋管的內(nèi)螺紋齒型為瘦高、交差、鋸齒、三角或梯形。
[0015]進(jìn)一步的是，由變管徑熱交換裝置所構(gòu)成的管路系統(tǒng)，所述管路系統(tǒng)的組件由進(jìn)口管路組件、熱交換管體、出口管路組件、變徑彎頭以及連接管構(gòu)成，所述管路系統(tǒng)的管路按預(yù)設(shè)連接規(guī)則連通所述組件且形成至少一條冷媒通路。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的最大亮點是通過設(shè)置管徑存在變化的熱交換部件，并按照預(yù)設(shè)連接規(guī)則連通的進(jìn)口管路組件、熱交換管體以及所述出口管理組件以形成至少一條冷媒通路，這樣，由于沒有翅片的限制，不同管內(nèi)徑的熱交換管之間可以按照最有利于避免冷媒的流速下降過快的方式進(jìn)行連接，也可以均衡冷媒流速與換熱面積，以達(dá)到最高的換熱效率。另外，即便在設(shè)置有翅片的情況下，同一翅片也可以包括不同直徑大小的通孔，因此，同一翅片也可以穿設(shè)不同管內(nèi)徑的熱交換管，突破了現(xiàn)有技術(shù)中翅片對熱交換管連接的限制。這樣，不同管內(nèi)徑的熱交換管之間同樣可以按照最有利于避免冷媒的流速下降過快的方式進(jìn)行連接，也可以均衡冷媒流速與換熱面積，以達(dá)到最高的換熱效率。本發(fā)明設(shè)計不僅可以適用于現(xiàn)有的帶有翅片的裝置，也可以根據(jù)實際需要不帶有翅片直接使用，由于采用變管徑，將管內(nèi)冷媒流體的流動大大優(yōu)化，也最大程度的提高了換熱的效率。本發(fā)明尤其適用于空調(diào)機(jī)等設(shè)備之中。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的熱交換管體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是冷凝器熱交換器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是每根熱交換管的管徑不變時的熱交換管交叉排列示意圖。
[0020]圖4是圖3的熱交換管穿設(shè)在翅片中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖5是熱交換管為變管徑時的熱交換管交叉排列示意圖。
[0022]圖6是圖5的熱交換管穿設(shè)在翅片中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中標(biāo)記為:U型傳熱管1、熱交換管121、熱交換管122、進(jìn)口管路組件21、熱交換管體22、出口管路組件23、翅片14、第一排熱交換管穿孔R1、第二排熱交換管穿孔R2、第三排熱交換管穿孔R3、第四排熱交換管穿孔R4。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0025]如圖1至圖6所示的變管徑熱交換裝置，包括依次連通的進(jìn)口管路組件21、熱交換管體22以及出口管路組件23構(gòu)成，所述熱交換管體22由至少兩種熱交換管(121、122)連接構(gòu)成，其中所述的熱交換管(121、122)的管內(nèi)徑均不相同。
[0026I本發(fā)明的設(shè)計原理是這樣的:首先，熱交換器的熱量交換公式如下:QL=K*F*At，其中QL為換熱量，K為換熱系數(shù)，F(xiàn)為換熱面積，At為平均溫差，或者為對數(shù)溫差。而換熱系數(shù)K為熱阻的倒數(shù)。為了提高能效，在理論上流速(V)有一個最優(yōu)值，可使K值最大。冷媒的冷凝過程，可以簡單分成五個過程，即:過熱蒸氣、飽和蒸氣、兩相區(qū)、飽和液體、過冷液體，而此變化過程中冷媒(或稱制冷劑)比容，即V比容=I /p，其中P為冷媒各個過程的密度值，從氣體到液體的密度在增加，即比容在減小。目前，采用分路設(shè)計的熱交換管路就是為了保證K值提高，且要保證每個分路的壓力平衡，否則整個系統(tǒng)就會變差，而得不償失。理論上，分路越多越好，可是當(dāng)分路過多，即大于3路或者5路時，增加了流量分配器的加工難度，同時出現(xiàn)了流量分配器的附加壓力損失，如分配器的焊接和加工偏差的技術(shù)問題，造成了得不償失。如何解決此種問題，本發(fā)明逐步變徑的技術(shù)方案解決上述多分路出現(xiàn)的新的技術(shù)問題。采用逐步變徑的技術(shù)方案，就可以解決上述出現(xiàn)新的技術(shù)問題。而流速v = V比容/S，其中S為冷媒流動面積，在最優(yōu)流速下，隨著比容的逐步降低，管路的截面積應(yīng)該逐步減少，并最終形成一個出口管路。
[0027]基于上述的改進(jìn)原理，一般的，優(yōu)選將所述熱交換管(121、122)選擇為變口徑管體，更進(jìn)一步的是，還可以選擇變口徑管體的管徑結(jié)構(gòu)為漸變的結(jié)構(gòu)，從而獲得更為理想和穩(wěn)定的換熱的效率。在對于管徑以及整體布置有空間限制的情況時，則可以選擇將變口徑管體的管徑在最大管徑與最小管徑之間漸變，這種往復(fù)的不斷的漸變，變相的增加了變徑的范圍，進(jìn)一步的提高換熱的效率。以具體的熱交換領(lǐng)域為例，本發(fā)明的變管徑熱交換裝置也可以構(gòu)建為管路系統(tǒng)，其方案就是:管路系統(tǒng)的組件由進(jìn)口管路組件21、熱交換管體22、出口管路組件23、變徑彎頭以及連接管構(gòu)成，所述管路系統(tǒng)的管路按預(yù)設(shè)連接規(guī)則連通所述組件且形成至少一條冷媒通路。從這一管路系統(tǒng)構(gòu)建的快捷與高效可以預(yù)見，本發(fā)明改進(jìn)的基礎(chǔ)構(gòu)思，為后期的實踐應(yīng)用提供了多元化的變化和調(diào)整方案，具有很強(qiáng)的實踐適應(yīng)能力，應(yīng)用的領(lǐng)域也會十分的廣泛。
[0028]如圖1所示的，具有第一類管內(nèi)徑的熱交換管121和具有第二類管內(nèi)徑的熱交換管122，所述至少兩種不同管內(nèi)徑的熱交換管用于按照預(yù)設(shè)連接規(guī)則連通所述進(jìn)口管路組件以及所述出口管理組件以形成至少一條冷媒通路，例如圖1中箭頭示出的冷媒通路;其中，冷媒由所述進(jìn)口管路組件進(jìn)入每條所述冷媒通路，并由所述出口管路組件流出，所述冷媒在每條所述冷媒通路的流動過程中實現(xiàn)換熱功能。當(dāng)然的，圖1只是本發(fā)明實施例提供的一種逐漸變徑管熱交換部件的示意圖，其只示出了僅有兩類管內(nèi)徑的熱交換管(121、122)，在具體實施時可以有管內(nèi)徑多于兩種的熱交換管。并且，圖1中兩類管內(nèi)徑的熱交換管的連接順序也只是一種示例，在具體實施時，可以根據(jù)實際需求預(yù)先設(shè)定連接順序。
[0029]采用上述變徑管的熱交換部件，由于沒有翅片的限制，不同管內(nèi)徑的熱交換管之間可以按照最有利于避免冷媒的流速下降過快的方式進(jìn)行連接，也可以均衡冷媒流速與換熱面積，以達(dá)到最高的換熱效率。具體地，熱交換管的管內(nèi)徑越小，冷媒在熱交換管中的壓力越大，進(jìn)而流速越快，但是，熱交換管管內(nèi)徑越小，管內(nèi)流動的冷媒與管外流體交換熱量的換熱面積越小，因此，在具體實施時，根據(jù)實際需求，可以綜合考慮熱交換管的管內(nèi)徑對冷媒流速和換熱面積的影響，為不同管內(nèi)徑的熱交換管的連接設(shè)定最佳的連接順序，以達(dá)到最高的換熱效率，相比現(xiàn)有技術(shù)中，還需考慮翅片對熱交換管連接的限制，本發(fā)明實施例提高了現(xiàn)有逐漸變徑管熱交換部件的換熱效率。
[0030]如圖3所示，第一排熱交換管穿孔Rl對應(yīng)的管內(nèi)徑均為第一類管內(nèi)徑，第二排熱交換管穿孔R2對應(yīng)的管內(nèi)徑均為第二類管內(nèi)徑，第三排熱交換管穿孔R3對應(yīng)的管內(nèi)徑均為第一類管內(nèi)徑，第四排熱交換管穿孔R4對應(yīng)的管內(nèi)徑均為第二類管內(nèi)徑，以此類推。特別說明的是，本發(fā)明實施例提供的逐漸變徑管熱交換部件可以是任一類型的管式熱交換部件，例如，列管式熱交換部件，U型管式熱交換部件，其中，當(dāng)該逐漸變徑管熱交換部件為列管式熱交換部件的情況下，圖3中所示的每一個圓代表的即為一根熱交換管，當(dāng)該逐漸變徑管熱交換部件為U型管式熱交換部件時，相鄰的兩個同徑圓可能是U型連接的同一根熱交換管。另夕卜，圖3中所示的四排熱交換管之間可以根據(jù)預(yù)設(shè)的所述連接規(guī)則進(jìn)行連通。
[0031]但是，本發(fā)明的技術(shù)方案也可以很好的適應(yīng)于有翅片14的情況，且所述的翅片14的形狀可以為平片、波紋片、波紋沖縫片或者百頁窗。在包括翅片14的情況下，同一翅片14上可以穿設(shè)不同管內(nèi)徑的熱交換管，可選地，一個所述翅片14上穿設(shè)至少兩排所述熱交換管(121、122)，所述翅片14上包括穿設(shè)在所述翅片14中的所述傳熱器的管外徑相匹配的通孔。以圖3所示的四排熱交換管舉例說明，在逐漸變徑管熱交換部件包括翅片的情況下，圖3所示的四排熱交換管穿設(shè)在翅片中的示意圖如圖4所示，第一排的熱交換管和第二排的熱交換管穿設(shè)在翅片14a中，第三排的熱交換管和第四排的熱交換管穿設(shè)在翅片14b中，同一翅片上可穿設(shè)不同管內(nèi)徑的熱交換管，也就是說，翅片上的通孔可以與不同熱交換管的管外徑匹配，相比現(xiàn)有技術(shù)中，同一翅片上的只能穿設(shè)相同管內(nèi)徑的熱交換管，本發(fā)明實施例中的翅片不再對熱交換管之間的連接造成限制。
[0032]在本發(fā)明實施例的另一種可能的實現(xiàn)方式中，所述逐漸變徑管熱交換部件包括多排所述熱交換管。其中，同一排的所述熱交換管包括至少兩種不同管內(nèi)徑的熱交換管。如圖5所示，逐漸變徑管熱交換部件包括四排熱交換管，每一排的熱交換管即包括第一類管內(nèi)徑的熱交換管，也包括第二類管內(nèi)徑的熱交換管。特別說明的是，圖5只是舉例說明，在具體實施中，每一排中不同熱交換管的排列順序可以相同，也可以不同。并且，在同一排熱交換管包括不同管內(nèi)徑的熱交換管，且該逐漸變徑管熱交換部件包括翅片14的情況下，一個所述翅片14中可以穿設(shè)的所述熱交換管屬于同一排中的所述熱交換管，所述翅片上包括穿設(shè)在所述翅片中的所述傳熱器的管外徑相匹配的通孔。
[0033]仍以圖5所示的四排熱交換管舉例說明，圖5所示的四排熱交換管穿設(shè)在翅片中的示意圖如圖6所示，第一排熱交換管穿孔Rl對應(yīng)的熱交換管穿設(shè)在翅片14c中，第二排熱交換管穿孔R2對應(yīng)的熱交換管穿設(shè)在翅片14d中，第三排熱交換管穿孔R3對應(yīng)的熱交換管穿設(shè)在翅片He中，第四排熱交換管穿孔R4對應(yīng)的熱交換管穿設(shè)在翅片14f中。這樣，同一翅片上可穿設(shè)不同管內(nèi)徑的熱交換管，也就是說，翅片上的通孔可以與不同熱交換管的管外徑匹配，相比現(xiàn)有技術(shù)中，同一翅片上的只能穿設(shè)相同管內(nèi)徑的熱交換管，本發(fā)明實施例中的翅片不再對熱交換管之間的連接造成限制。特別說明的是，上述翅片14a至翅片14f在實際實施時，具體可以是指包括多張翅片的翅片組，本發(fā)明對每個翅片組包括的數(shù)量不做限定，并且，圖4和圖6所示的翅片之間的連接可以是可拆卸的，其中，可拆卸連接可以使用已知的多種結(jié)構(gòu)，比如使用卡扣、抽芯鉚釘或是螺釘、銷釘?shù)葋磉B接兩個翅片組。
[0034]為了保證熱交換的效率，當(dāng)為兩根熱交換管(121、122)時，優(yōu)選所述熱交換管(121、122)的管外徑范圍分別為5.0?9.52毫米和4.0?8.0毫米。
[0035]在使用本發(fā)明進(jìn)行系統(tǒng)回路布置時，可以選擇使用一個三通的二路分配器和管徑不斷變化的技術(shù)方案相結(jié)合，就能低成本低復(fù)雜性地解決傳統(tǒng)方案需要使用3路、4路或者5路以上的冷媒流量分配器的問題，從而回避了加工工藝比較復(fù)雜、加工精度高、成本高的技術(shù)問題，并且能提高換熱器的能效。
【主權(quán)項】
1.變管徑熱交換裝置，包括依次連通的進(jìn)口管路組件(21)、熱交換管體(22)以及出口管路組件(23)構(gòu)成，其特征在于:所述熱交換管體(22)由至少兩種熱交換管(121、122)連接構(gòu)成，其中所述的熱交換管(121、122)的管內(nèi)徑均不相同。2.如權(quán)利要求1所述的變管徑熱交換裝置，其特征在于:包括翅片(14)，所述翅片(14)上穿設(shè)有至少一排熱交換管(121、122)。3.如權(quán)利要求2所述的變管徑熱交換裝置，其特征在于:所述翅片(14)的形狀為平片、波紋片、波紋沖縫片或者百頁窗。4.如權(quán)利要求1、2或3所述的變管徑熱交換裝置，其特征在于:所述熱交換管(121、122)的管外徑范圍分別為5.0?9.52暈米和4.0?8.0暈米。5.如權(quán)利要求1、2或3所述的變管徑熱交換裝置，其特征在于:所述熱交換管(121、122)為變口徑管體。6.如權(quán)利要求5所述的變管徑熱交換裝置，其特征在于:所述變口徑管體的管徑結(jié)構(gòu)為漸變的結(jié)構(gòu)。7.如權(quán)利要求6所述的變管徑熱交換裝置，其特征在于:所述變口徑管體的管徑在最大管徑與最小管徑之間漸變。8.如權(quán)利要求1、2或3所述的變管徑熱交換裝置，其特征在于:所述熱交換管(121、122)為內(nèi)螺紋管或者光管。9.如權(quán)利要求8所述的變管徑熱交換裝置，其特征在于:所述內(nèi)螺紋管的內(nèi)螺紋齒型為瘦高、交差、鋸齒、三角或梯形。10.如權(quán)利要求1所述的變管徑熱交換裝置所構(gòu)成的管路系統(tǒng)，其特征在于:所述管路系統(tǒng)的組件由進(jìn)口管路組件(21)、熱交換管體(22)、出口管路組件(23)、變徑彎頭以及連接管構(gòu)成，所述管路系統(tǒng)的管路按預(yù)設(shè)連接規(guī)則連通所述組件且形成至少一條冷媒通路。
【文檔編號】F25B39/02GK106091742SQ201610455093
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】李越峰, 高向軍, 周二彬
【申請人】四川長虹空調(diào)有限公司