一种柜机室内风道设计及蒸发器布置方法
【专利摘要】在柜机室内蒸发器与涡壳风道出风口之间设计一种改变风向的风道，改善通过蒸发器各处的风量分布。该风道消除了柜机上部内腔的低压区(也即低速区)，明显改善了蒸发器下部换热效果，同时改善柜机的通风效果，从而改善了蒸发器整体换热效果。本发明还涉及到改善蒸发器换热的一种布置方法，此方法可改善蒸发器上部换热效果。本发明具有结构简单，蒸发器利用充分，制冷效果改善显著的特点。
【专利说明】一种柜机室内风道设计及蒸发器布置方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种柜机室内风道设计及柜机蒸发器布置方法。
【背景技术】
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[0002]家用柜机内侧风是这样流动的:安装在室内柜机背板上的交流电机驱动离心风扇旋转，在离心风扇的作用下，来自于室内的风流过进风口、过滤网、导风圈，再转向流出离心风扇及涡壳出风口，压入柜机上部内腔。在柜机的上部内腔，风再转向流过蒸发器，经蒸发器换热冷却后降温降湿，快速经过柜机出风口进入室内并冷却室内环境。
[0003]在室内柜机的上部内腔，蒸发器下部位于接水盘中，蒸发器与接水盘上边沿要保持一定的间隙，且风道涡壳有一定的厚度。因此，接水盘部分宽度与涡壳厚度挡住了来自涡壳风道的风，致使部分接水盘和涡壳风道正上方相对于右侧只有较少的风量通过。所以，蒸发器下部的换热效果明显不如蒸发器上部，蒸发器下部超过1/3的材料的换热效果没有得到充分发挥。
[0004]在柜机的性能匹配中，技术人员通常加长蒸发器下部各路的铜管长度来达到与上部相同的换热效果，因此整个柜机蒸发器，尤其蒸发器下部的换热效果需要改善。
[0005]下面利用流体流动经典理论的伯努利原理进行详细的分析描述。
[0006]在图1中，柜机上部内腔风路直通的近背板4区域，风在离心风扇6的推动下以一定速度垂直向上流动，在接近顶板2区域改变流向，水平流出柜机出风口 I (图中风向线用蓝色表示，下同)。由于离心风扇6的不断推动，近背板4及近顶板2的区域风压相对较高，形成图中的高压区。接水盘7及涡壳风道5边沿与出风口 I之间的区域，由于没有直接的风来源，形成图中的低压区。
[0007]图1中的曲线EF是高、低压区的分界线，H点是两条高、低压边界线线和线的交点，C点是柜机背板和顶板的交点。C、H连线，并延长交EF曲线于G点，在直线CHG右侧的区域受离心风扇的推动影响较大，在直线CHG左侧的区域受出风口的风压突降影响较大，风在直线CHG附近的流动由垂直向上方向转向为水平方向。
[0008]在图1中，在背板上的沿程风压变化如坐标系Pl-Xl中pa线，在顶板上的沿程风压变化如坐标系P2-X2中pb线，pa线和pb线表示沿程风压逐渐减小。假定柜机出风口 DF两点连线处风压相等，涡壳出风口 BE两点连线处风压相等，在高压区的等压线见图1。
[0009]高压区中风速与风压相互转换，风的流动符合伯努利原理，根据流体运动的伯努利方程:
[0010]P+ U 2/2 = Po(I)
[0011](I)式中，P为当地压力，u为当地速度，P。为止点压力。在内腔的高压区，止点压力P。是常量，(I)式可写为:
[0012]υ2 = 2* (p0-p)(2)
[0013](2)式说明，当地平方风速u 2与压力P成线性反比，即当地压力P降低的同时，当地平方风速u 2增加，绝对风速增加。
[0014]因此图1的等压线也可表示等u 2线。等压线和等u 2线的区别在于:等压线沿风向压力递减，等压线视为等U 2线时U 2值沿风向递增。
[0015]图2表示柜机上部内腔的U2值的分布，等U2线与图1中的等压线同。图2中，在背板上的沿程U 2值变化如坐标系U J2-X1中u a线,在顶板上的沿程U 2值变化如坐标系u22-x2* ub线，u a线和ub线反映了 u 2值变化的趋势。
[0016]柜机上部内腔的高压区还可细分为高速区和中速区。在直线CG左侧的区域接近出风口，气压突降至接近I个大气压，顶板较短，风将加速流出，因此，直线CG左侧的区域是高速区。在直线CG右侧的区域风向上垂直流动受顶板阻碍，风压受出风口的影响慢速下降，风速缓慢增加，因此，在直线CG右侧的区域是中速区。
[0017]在柜机上部内腔的低压区，风的横向流动由横向压差引起，由于在高压区沿背板有一定垂直向上的风速维持流向，因此低压区横向流动的风速较高压区低，是风的低速区。
[0018]图3表示柜机蒸发器上的U2值的分布。结合图2中的等U2值线的分布，不难理解蒸发器上部的U2值(即风速)高，而流过其下部的u 2值低。蒸发器是铜管外套翅片的材料组成，在柜机蒸发器翅片各处的U 2值变化如坐标系^3213中U C线。
[0019]蒸发器翅片表面的风速与翅片表面的换热系数相关连。风速越高，翅片表面的换热系数越大，风速越低，翅片表面的换热系数越小，这就是蒸发器上部换热好下部换热差的原因。
【发明内容】
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[0020]本发明目的旨在提供一种柜机的室内风道及蒸发器布置方法，这种方法是:在柜机室内蒸发器与涡壳风道出风口之间设计一种改变风向的风道，改善通过蒸发器各处的风量分布。该风道消除柜机上部内腔的低压区(也即低速区)，明显改善了蒸发器下部换热效果，同时改善柜机的通风效果，从而改善了蒸发器整体换热效果。本发明还涉及到改善蒸发器换热的一种布置方法，此方法可改善蒸发器上部换热效果。
[0021]本发明提及的风道是由若干导风板组成，这些导风板均匀或按比例分配来自离心风扇的风量。导风板消除了柜机内腔的低压区(也即低速区)，蒸发器下部换热效果可以得到明显改善。
[0022]低压区(也即低速区)的消除减少了原来高压区的风量臃堵，风的流动更畅通，也有利于风量的提高。在流入风量一定的前提下，导风板的下部风量分流必然导致上部风量的减少。如果蒸发器上部达到原同等的换热能力，则其风量有补充的空间，同理蒸发器下部的风量也得到了补充，柜机风量潜力更大，蒸发器换热潜力也更大。因此，通过风道对风量有序分配，改善了蒸发器整体的换热效果。
[0023]由于柜机的室内风在离心风扇的驱动下沿背板垂直向上流动，至顶板附近受到阻碍，而后转向流动到出风口位置后风压突降至接近I个大气压。风的流动遵循“压降速增，压增速降”的伯努利原理，将蒸发器上部置于风速尽可能高的区域可进一步改善其换热效果，因此，本发明专利在理论上提供了一种改善柜机蒸发器上部换热的布置方法。
[0024]因此，本发明有如下几个作用:通过风道布置分配风量，明显改善蒸发器下部换热效果；低压区(也即低速区)的消除有利于风量的提高，改善蒸发器整体换热效果；通过蒸发器的布置，改善蒸发器上部换热效果。【专利附图】
【附图说明】:
[0025]图1:室内柜机上部内腔的风压分布图
[0026]图2:室内柜机上部内腔的U2值分布图
[0027]图3:室内柜机蒸发器的u 2值分布图
[0028]图4:室内柜机上部内腔的风道布置图一
[0029]图5:导风板的结构图
[0030]图6:室内柜机上部内腔的风道布置图二
[0031]图7:室内柜机上部内腔的风道布置图三
[0032]图8:室内柜机上部内腔的蒸发器布置区域图
[0033]图9:室内柜机上部内腔的蒸发器布置图
[0034]图10:室内柜机上部的角部过渡设计图
[0035]图11:室内柜机上部的内藏式角部设计图
[0036]图12:室内柜机上部内腔的双折蒸发器布置图
【具体实施方式】
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[0037]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
[0038]第一实施例
[0039]参见图4、图5。
[0040]图4:柜机上部内腔的风道布置图一。在图4中，4块导风板将柜机涡壳出风口和蒸发器迎风面分成5等分，柜机上部内腔的低压区消除，通过蒸发器翅片各处的速度如坐标系^4214中ud线，蒸发器翅片各处的风速趋于均匀，从而蒸发器翅片各处的换热系数趋于均匀，换热效果得到提升。ud线较图3中的Uc线大为改善。
[0041]图5:导风板的结构图。导风板由进风段5、出风段7及过渡曲线段6组成，出风段7与蒸发器3垂直或近似垂直且略有间隙，进风段5与涡壳5出风口垂直并引导风的流动，通过均分或同比例分配涡壳出风口宽度及蒸发器长度，起到分配通过蒸发器风量的作用。导风板固定在柜机左、右侧板上，与背板同宽。进风段与出风段夹角β不应小于90°，保证风向向上；过渡曲线段引导风向，其曲率依结构而定。
[0042]导风板要求表面光洁、过渡平滑，尽量减少流动噪声，材料不限。
[0043]第二实施例
[0044]图6:柜机上部内腔的风道布置图二。在图6中，通过蒸发器翅片各处的当地平方风速与图4 一致。与图4中的区别在于:导风板8、9、10的进风段起始端提高，可以节省进风段的材料，其起始端必须覆盖下面一块相邻进风段的部分直线段，防止混流，进风段具体以多长为宜，有待实验和经验确定。
[0045]第三实施例
[0046]图7:柜机上部内腔的风道布置图三。在图7中，将图6中最上面一块导风板去除。由于在蒸发器的上部区域换热较好，图中仅对蒸发器的下部区域进行风量改善。图7中风道造成的蒸发器换热效果，有待实验验证。
[0047]第四实施例
[0048]参见图8、图9。
[0049]图8:柜机上部内腔的蒸发器布置区域图。
[0050]图8表示了蒸发器布置的两个极限位置:右侧的蒸发器顶部固定在顶板与背板的交线处，左侧的蒸发器顶部固定在顶板与面板的交线处。右侧的蒸发器上部翅片处的当地平方风速如坐标系u52-X5* u e线，左侧的蒸发器上部翅片处的当地平方风速如坐标系、2-&中uf线。根据气体流动“压降速增，压增速降”的伯努利原理，左侧的蒸发器上部翅片处的风速要大于右侧，因此，左侧的蒸发器上部翅片的换热系数得到了提升。不过，在左侧蒸发器的下部空间过窄，通过的风量较少，影响换热效果。
[0051]从图8中得出:蒸发器上部的当地平方风速在左侧最大，在右侧最小，因此，蒸发器上部越靠出风口，换热越有利。
[0052]图9:柜机上部内腔的蒸发器布置图。
[0053]图9表示了蒸发器垂直布置的特例:蒸发器的左侧空间用于被冷却风的排出，右侧空间用于风的均匀分配。右侧空间把风5等份以后，通过蒸发器翅片的速度均匀，翅片的换热效果整体得以提升。
[0054]蒸发器在上部内腔与接水盘垂直或近似垂直布置，在蒸发器下部留出了排风空间，因此有利于风与蒸发器的翅片换热。
[0055]第五实施例
[0056]图10:室内柜机上部的角部过渡设计图。目前的柜机上部背板与顶板相交成直角，在直角区域内风量臃塞。将直角区域内设计成过渡曲线段，不仅美观，还起到一定的导风作用，相当于在柜机顶部加一块导风板与下部相邻一块导风板配合，有利于风的流动。
[0057]图11:室内柜机上部的内藏式角部设计图。在柜机内腔将背板与顶板相交的直角区域内加一段过渡曲线段，导风作用同图10中外部的角部过渡等同。
[0058]第六实施例
[0059]图12:室内柜机上部内腔的双折蒸发器布置图。为了改善蒸发器上部的换热效果，有必要让流过蒸发器上部的风速尽可能高。在图10的基础上，图12中蒸发器采用双折设计方案，提高流过蒸发器上部的风速，蒸发器间的夹角以实验确定(导风板的位置可能会相应变动)。如图12的方案可能因为设计问题造成低风带水吹出柜机，设计时要通过实验验证确定相关参数是否合理。
【权利要求】
1.一种柜机室内风道设计及蒸发器布置方法，在柜机室内蒸发器与涡壳风道出风口之间设计一种改变风向的风道，改善通过蒸发器各处的风量分布。该风道消除柜机上部内腔的低压区(也即低速区)，明显改善了蒸发器下部换热效果，同时改善柜机的通风效果，从而改善了蒸发器整体换热效果。本发明还涉及到改善蒸发器换热的一种布置方法，此方法可改善蒸发器上部换热效果。
2.根据权利要求1所述的柜机室内风道设计及蒸发器布置方法，其特征在于，风道是由若干导风板组成，导风板消除了柜机内腔的低压区(也即低速区)。
3.根据权利要求1所述的柜机室内风道设计及蒸发器布置方法，其特征在于，风道与接水盘与蒸发器垂直或近似垂直的布置方式，并与蒸发器有一定的间隙。
4.根据权利要求1所述的柜机室内风道设计及蒸发器布置方法，其特征在于，改善室内柜机角部的风量臃塞的过渡曲线设计。
5.根据权利要求1所述的柜机室内风道设计及蒸发器布置方法，其特征在于，改善蒸发器上部换热效果的蒸发器多折布置。
【文档编号】F24F13/08GK104075425SQ201310099480
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年3月26日 优先权日:2013年3月26日
【发明者】黄勇超, 陈文冠 申请人:广州南洋理工职业学院