用于风冷式冷却器的热交换器的制造方法_3

文档序号:9493490阅读:来源:国知局
管的连结处,其为典型的热机械疲劳裂纹起始位点。划线41可延伸腹板40a的整个宽度或仅腹板40a的一部分。
[0032]实施例包括热交换器10的部件之间的尺寸关系。在示例性实施例中,间隙G (图3)为总体管片段深度(即从管片段106的前缘108到管片段206的后缘210的距离)的约15%至约25%。如果热交换器10使用单独的管或由腹板40连结的整体管片段,那么可以使用这个间距。当使用整体形成的管106、206时,腹板40可沿其长度开槽。在示例性实施例中,腹板40中的狭槽为总管片段长度的约90%至约95%,以便在维持制造完整性的同时提供增强的排水性和最小的交叉传导。换句话说,腹板40占用沿总管片段长度的间隙G中的空间的约5%至约10%。在示例性实施例中,单个管片段106、206宽度为约30%至约50%热交换器芯深度。在示例性实施例中,在风冷式冷却器应用中,歧管外径(OD)范围为管片段宽度(例如,从前缘到后缘)的约1.4至约2.2倍。在示例性实施例中,风冷式冷却器应用中的折叠翅片320的翅片密度为约19个翅片/英寸至约22个翅片/英寸。在示例性实施例中,翅片高度与管片段节距比的范围为约0.45至约1.4。管片段节距是第一管束中的扁平管片段之间的间距或第二管束中的扁平管片段之间的间距。在示例性风冷式冷却器应用中,管片段宽度为约1mm至约16mm,管片段高度为约1.6mm至约2.2mm,管片段端口尺寸为约0.8mm至约1.2mm,翅片高度为约7.8mm至约8.2mm,翅片厚度为约0.07mm至约0.09_,散热孔的数量为每束约9个至约11个(而通常每管具有2个束),散热孔高度为翅片高度的约80%至约95%,歧管直径为约18mm至22mm,入口集管之间的间隙为约2mm至约3_,歧管狭槽偏移量为约2_至约3_,并且平板的数量为约2个至约4个。
[0033]实施例包括改进的通往和来自热交换器10的制冷剂输送路线。使用风冷式冷却器中的常规热交换器的当前实践是将入口和出口管道设置在同一个歧管上的同一侧。其上存在大的热梯度的隔离板将热的进入制冷剂与冷的输出制冷剂分离。从热机械疲劳观点和热性能(交叉传导)观点来看,这是有害的。在本发明的实施例中,入口和出口连接管道定位在不同的歧管上以解决上文所述的两个问题。例如,如图1中所示,入口歧管202是在热交换器10的与出口歧管104相对的一端处。在示例性实施例中,与常规热交换器的两个入口管道相比,热交换器10包括三个入口管道。这导致更均匀的制冷剂分布、更低的压降损失和对热机械疲劳更低的易感性(由于更均匀的歧管膨胀)。在示例性实施例中,制冷剂入口管道被适当地隔开并且朝向‘V’形模块内部定位在后平板上。图4中描绘用于热交换器10的示例性入口管道12。热交换器出口管道通常定位在面向‘V’形模块外部的前平板上。图4中描绘用于热交换器10的示例性出口管道13。这种布置允许相对于相邻部件诸如压缩机和冷却器更好地优化制冷剂管道长度。框架15可用于保护热交换器10以免搬运损坏和电化腐蚀以及以便易于安装。框架15可以是围绕热交换器10的外边缘的C形通道。框架可包括定位在框架15与热交换器10之间的橡胶垫圈和安装垫,以适应热交换器10芯和双歧管构型。
[0034]除图4的V形模块之外,可以模块化冷凝器构型采用热交换器10。现在参照图6和图7,更详细地示出风冷式冷凝器514,诸如图1的蒸汽压缩循环500中所使用的。如图6中所示,冷凝器514包括定位在支撑件20 (例如像通常存在于建筑物屋顶上的那种类型的支撑件20)内的一个或多个相同的冷凝器模块22。任何数量的冷凝器模块22可安装在支撑件20内,以形成被构造来满足给定应用的容量和冷却要求的冷凝器514。现在参照图7所示的示例性冷凝器模块22,冷凝器模块22包括被构造用于容纳在支撑件20内的外壳或机壳24。外壳24的相对的横向侧26、28各自限定用于空气流入模块22中的入口。类似地,连接到相对的横向侧26、28两者的外壳24的第一端30限定用于空气从冷凝器模块22离开的出口开口。在一个实施例中,冷凝器模块22定位在支撑件20内,以使得外壳24的相对的前表面和后表面中的至少一个被布置成与另一个冷凝器模块22的外壳24的前表面或后表面相邻(参见图6)。
[0035]位于冷凝器模块22的外壳24内的是大体纵向布置在横向侧26、28之间的热交换器组件32。热交换器组件32的横截面在冷凝器模块22的长度上,诸如在前表面与后表面之间是大体恒定的。热交换器组件32包括至少一个热交换器10,诸如图2中所示的热交换器。热交换器组件32的多个热交换器10、10’可大体基本上关于冷凝器模块22的中心在相对的横向侧26、28之间对称,如由线C示意性地示出。在所示的非限制性实施例中,热交换器组件32包括安装到外壳24的第一横向侧26的第一热交换器10和安装到外壳24的第二横向侧28的第二基本上相同的热交换器10’。多个热交换器10、10’可布置在外壳24内,以使得热交换器组件32具有大体V形构型,如图4中所示。热交换器组件32的替代构型,例如像图6中所示的大体U形构型,也在本发明的范围内。在其他实施例中,热交换器10、10’以V形构型布置,但相对于图7中所示的方位旋转。也就是说,对应于V形的顶点的轴线可平行于外壳24的纵向轴线。作为替代,可将热交换器10、10’定位成使得对应于V形的顶点的轴线垂直于外壳24的纵向轴线。
[0036]为了实现最佳性能,用于风冷式冷却器应用中的多平板微通道热交换器的空气流需为在约300英尺/分钟与约700英尺/分钟之间。更精确地说,空气流应在约400英尺/分钟与约500英尺/分钟之间的范围内。用于风冷式应用的典型V形模块中的每个多平板微通道热交换器的制冷剂流速应为在约2500镑/小时至约4500镑/小时。此外,本发明的热交换器设计对于高压制冷剂诸如R410A和低压制冷剂诸如R134a而言是最佳的并且可与它们一起使用。
[0037]冷凝器模块22另外包括被构造用于使空气穿过外壳24和热交换器组件32流通的风扇组件40。取决于冷凝器模块22的特性,风扇组件40可定位在如图7中所示相对于热交换器组件32的下游(即,“抽气构型”)或定位在相对于热交换器组件32的上游(即,“吹气构型”)。
[0038]在一个实施例中,风扇组件40以抽气构型安装在外壳24的第一端30处。风扇组件40通常包括多个风扇42,以使得被构造用于抽吸穿过每个相应热交换器10的空气的风扇42的数量是相同的。在一个实施例中,风扇组件40中的多个风扇42使热交换器组件32中的多个热交换器10基本上相等。另外,被构造用于抽吸穿过单个热交换器10的空气的至少一个风扇42与那个相应的热交换器10大体竖直对准,以使得风扇组件40中的多个风扇42基本上关于中心线C对称。例如,在热交换器组件32包括第一热交换器10和第二热交换器10’的实施例中,至少第一风扇42’与第一热交换器10大体对准,并且至少第二风扇42”与第二热交换器10’大体对准。
[0039]在一个实施例中,隔离器(未示出),例如像由一块金属板形成,从外壳24的第一端沿中心线C向内延伸。隔离器可用于将包括热交换器10和风扇组件40的冷凝器模块22分成多个大体相同的模块化部分,例如像第一部分46和第二部分48。这种构型还可允许更有效的部分负载操作。
[0040]与冷凝器模块22的第一模块化部分46或第二模块化部分48中的至少一个热交换器10相关联的至少一个风扇42的运行致使空气流过相邻空气入口并进入外壳24中。当空气越过热交换器10行进时,热从热交换器10内部的制冷剂传递至空气,从而导致空气的温度升高并且制冷剂的温度下降。如果进入冷凝器模块22的模块化部分46、48中的一个的空气入口变成部分或完全阻塞,那么可关闭模块化部分46、48的至少一个风扇42以限制功率消耗并且改进冷凝器模块22的效率。
[0041]通过将热交换器组件32大体纵向地布置在外壳24的相对横向侧26、28之
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