一种管翅式风冷换热器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种管翅式风冷换热器，包括：设于框体内的换热组件，换热组件包括若干U形的换热管及穿插于换热管上的翅片，若干换热管上下并列设置；在框体的一个端板上靠近出风侧设有中间集管，靠近进风侧且位于该端板的上部设有集气管，该端板的下部位于集气管的下方设有集液管，位于上部的多个换热管与集气管和中间集管连通形成上部换热回路，位于下部的多个换热管与集液管和中间集管连通形成下部换热回路，上部换热回路中的换热管数量与下部换热回路中的换热管数量不相等。对换热器的总换热回路数进行分配调整，满足在高干度制冷剂相变放热段增加流通截面积，在低干度制冷剂相变放热段减少流通截面积，加强了制冷剂侧相变换热性能。
【专利说明】一种管翅式风冷换热器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及空调【技术领域】，尤其涉及一种应用于空调机组中的管翅式风冷换热器。
【背景技术】
[0002]管翅式风冷换热器主要应用于空调机组中，按功能用途分类:管翅式风冷冷凝器，管翅式风冷蒸发器，管翅式风冷冷凝及蒸发两用换热器。
[0003]在制冷空调领域，管翅式风冷换热器一般采用强迫空气对流，与制冷剂侧相变换热的形式。图7及图8示出了传统的翅管式风冷换热器的结构，制作时，成型的翅片4按要求穿插若干换热管3，然后用胀管工艺将翅片4和换热管3结合成一个整体，作为换热组件，在水平设置的每两根直的换热管3的同一端焊接‘C’型铜配件，形成一个U形换热管，换热组件上下设置有若干U形换热管；再安装四周的端板I和护板2，作为换热组件的外部框体；上下并行设置的若干U形换热管的敞口端分别焊接集气管61以及分布头组件7。传统的翅管式风冷换热器存在的问题是:若干U形换热管的通道截面积在低干度制冷剂相变放热段，与在高干度制冷剂相变放热段是保持不变的。但是在高干度制冷剂相变放热段遏制放热性能的提升的主要因素为内侧压力损失，需要减小制冷剂体积流速，增加流通截面积；而在低干度制冷剂相变放热段遏制放热性能的提升的主要因素为制冷剂侧放热系数的提高，需要增加制冷剂体积流速，减小流通截面积，图7及图8所示传统的翅管式风冷换热器是不能良好的满足此相变换热特性的。
[0004]传统的管翅式风冷换热器，当作冷凝器和蒸发器的两用使用时，常规的设计是冷凝换热采用设计计算，蒸发换热采用校核计算。在名义设计工况，冷凝热负荷大于蒸发冷负荷，因而设计充分有效的保障冷凝换热；蒸发换热可以安全运行即可，换热效率在蒸发制热时比较低下。冷凝换热的形式为交错逆流，而在制热运行时，制冷剂流向改变，蒸发换热的形式变成了交错顺流，这是传统的换热器无法避免的。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种新设计的管翅式风冷换热器，对换热器的总换热回路数进行分配调整，以满足在高干度制冷剂相变放热段增加流通截面积，在低干度制冷剂相变放热段较少流通截面积，从而加强制冷剂侧相变换热性能。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:一种管翅式风冷换热器，所述管翅式风冷换热器包括:
[0007]—个框体，所述框体由位于两端的端板和上下设置的两个护板共同围成，所述框体的两侧敞口，所述框体的一侧为进风侧，与所述进风侧相对的所述框体的另一侧为出风侧；
[0008]换热组件，所述换热组件设于所述框体内，所述换热组件包括若干U形的换热管及穿插于若干所述换热管上的翅片，若干所述的换热管上下并列设置；
[0009]其中一个所述端板上靠近所述出风侧竖向设有中间集管，所述中间集管的两端封闭；该端板上靠近所述进风侧且位于该端板的上部竖向设有集气管，所述集气管的两端封闭，所述集气管上设有气体进出口 ；该端板上位于所述集气管的下方竖向设有集液管，所述集液管的上端封闭，所述集液管的下端设有液体进出口 ；位于上部的多个所述换热管的端口分别连接所述集气管和所述中间集管，位于上部的多个所述换热管与所述集气管和所述中间集管连通形成上部换热回路；位于下部的多个所述换热管的端口分别连接所述集液管和所述中间集管，位于下部的多个所述换热管与所述集液管和所述中间集管连通形成下部换热回路；所述上部换热回路中的所述换热管数量与所述下部换热回路中的所述换热管数量不相等。
[0010]作为一种优选的技术方案，所述上部换热回路中的所述换热管数量大于所述下部换热回路中的所述换热管数量。
[0011]作为另一种优选的技术方案，所述上部换热回路中的所述换热管数量小于所述下部换热回路中的所述换热管数量。
[0012]由于采用了上述技术方案，本实用新型的管翅式风冷换热器，在其中一个端板上靠近出风侧竖向设有中间集管，在同一个端板上靠近进风侧且位于该端板的上部竖向设有集气管，该端板上位于集气管的下方竖向设有集液管；位于上部的多个U形换热管的端口分别连接集气管和中间集管的上部，位于上部的多个换热管与集气管和中间集管连通形成上部换热回路；位于下部的多个U形换热管的端口分别连接集液管和中间集管的下部，位于下部的多个换热管与集液管和中间集管连通形成下部换热回路；且上部换热回路中的换热管数量与下部换热回路中的换热管数量不相等。本实用新型的管翅式风冷换热器，在没有改变换热器的总换热回路数情况下，通过中间集管的设置对换热器的回路数进行分配调整，从而满足了在高干度制冷剂相变放热段增加流通截面积，以及在低干度制冷剂相变放热段减少流通截面积，从而加强制冷剂侧hi/ Δ Pi性能换热。中间集管的设置并没有改变制冷剂侧的行程，制冷剂质点从进入至流出换热组件，行进的路程与传统的换热器是一样的，保证了制冷剂侧放热质量；中间集管对换热回路进行分配调整，将制冷剂过冷段(冷凝)或者过热段(蒸发)的单一相态对流换热，这些制冷剂侧放热效率低下的区域，设计在管翅式风冷换热器的空气进风侧，从而使得风冷换热器无论是在制冷冷凝时，还是在制热蒸发时，均能高效换热。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的管翅式风冷换热器结构示意图(作为冷凝器)；
[0014]图2是本实用新型的管翅式风冷换热器结构示意图(作为蒸发器)；
[0015]图3是图1中制冷剂的流动示意图；
[0016]图4是图2中制冷剂的流动示意图；
[0017]图5是本实用新型的管翅式风冷换热器的集液管结构放大示意图；
[0018]图6是图5的左视示意图；
[0019]图7是传统的翅管式风冷换热器的结构示意图(作为冷凝器)；
[0020]图8是传统的翅管式风冷换热器的结构示意图(作为蒸发器)；
[0021]图9是图7中制冷剂的流动不意图；
[0022]图10是图8中制冷剂的流动示意图；
[0023]图中:1_端板；2_护板；3-换热管；4-翅片；5_中间集管；6_集气管；6a_气体进出口 ；61_集气管；7_分布头组件；8_集液管；8a-液体进出口 ；81_管体；82_封板；83_支管。
【具体实施方式】
[0024]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0025]如图1和图2所示，本实施例的管翅式风冷换热器包括:一个框体,该框体由位于两端的端板I和上下设置的两个护板2共四块板共同围成，框体的两侧敞口，其中框体的一侧为进风侧，与该进风侧相对的框体的另一侧为出风侧；在框体内设有换热组件，该换热组件包括若干U形的换热管3及穿插于若干换热管3上的翅片4，若干换热管3上下并列设置；其中一个端板I上靠近出风侧竖向设有中间集管5，中间集管5的两端封闭；该端板I上靠近进风侧且位于该端板I的上部竖向设有集气管6，集气管6的两端封闭，在集气管6中部设有气体进出口 6a ;该端板I上位于集气管6的下方竖向设有集液管8，集液管8的上端封闭，集液管8的下端设有液体进出口 8a ;其中，位于上部的多个U形的换热管3的端口分别连接集气管6和中间集管5的上部，位于上部的多个U形的换热管3与集气管6和中间集管5连通形成上部换热回路；位于下部的多个U形的换热管3的端口分别连接集液管8和中间集管5的下部，位于下部的多个U形的换热管3与集液管8和中间集管5连通形成下部换热回路；上部换热回路中的换热管数量与下部换热回路中的换热管数量不相等，本实施例中，上部换热回路中的换热管数量大于下部换热回路中的换热管数量。
[0026]如图5和图6所示，集液管8的结构为:管体81为圆形铜管或者钢管，按技术要求下料一定长度，并作相关工艺处理至达标；在管体81的两端分别焊接封板82，并在下端的封板82上开设液体进出口 8a ;或者仅在管体81的上端焊接封板82，管体81的下端开口作为液体进出口 ；在管体81的管壁上沿轴向开若干通孔，并在各通孔焊接支管83，支管83可采用直管形式或弯管形式，图5和图6示出的是弯成90°的弯管形式。
[0027]其中，集气管6和中间集管5的结构与集液管8相似。
[0028]本实施例的管翅式风冷换热器在制作时，成型的翅片4按要求穿插若干换热管，然后用胀管工艺将翅片4和换热管结合成一个整体，作为换热组件，在水平设置的每两根直的换热管的同一端焊接‘C’型铜配件，形成一个U形的换热管3，换热组件上下设置有若干U形的换热管3 ;再安装四周的端板I和护板2，作为换热组件的外部框体；上部换热回路中的U形的换热管3的敞口端分别焊接集气管6和中间集管5，下部换热回路中的U形的换热管3的敞口端分别焊接集液管8的支管83和中间集管5。焊接中间集管5，对换热器的总换热回路数进行了分段调整。集液管8位于空气进风侧，换热器的下部位置；集气管6位于空气进风侧，换热器的上部位置；中间集管5位于空气出风侧。集气管6至中间集管5的换热管路位于换热器的上部，中间集管5至集液管8的换热管路位于换热器的下部。换热器高度对于制冷剂的分配影响，比传统的管翅式风冷换热器小得多，几乎没有影响，因而不需要使用传统的管翅式风冷换热器所必需使用的分布头组件7。
[0029]为了使本实用新型的管翅式风冷换热器的工作原理及优点更加清楚，以下与传统的翅管式风冷换热器进行对比:
[0030]如图9所示，当传统的管翅式风冷换热器作为冷凝器时，制冷剂高温高压气体，进入集气管61，进行分配而均匀地进入换热管内相变冷凝放热，热量被空气带走，空气温度上升，相反气体制冷剂被冷凝成液体，从分布头组件7流出，图中示出了制冷剂的流向，制冷剂质点从进入到流出的总流程为X。
[0031]如图10所示，当传统的管翅式风冷换热器作为蒸发器时，制冷剂流向改变，流动方向与冷凝时恰好相反。膨胀阀节流后的两相制冷剂，进入分布头组件7来均匀分配进入换热管内相变蒸发吸热，空气中热量被制冷剂吸收，空气温度降低，制冷剂变成气体而汇聚于集气管61流出，图中示出了制冷剂的流向，制冷剂质点从进入到流出的总流程为X。
[0032]这种传统的翅管式风冷换热器存在的问题是:若干U形换热管的通道截面积在低干度制冷剂相变放热段，与在高干度制冷剂相变放热段是保持不变的。但是在高干度制冷剂相变放热段遏制放热性能的提升的主要因素为内侧压力损失，需要减小制冷剂体积流速，增加流通截面积；而在低干度制冷剂相变放热段遏制放热性能的提升的主要因素为制冷剂侧放热系数的提高，需要增加制冷剂体积流速，减小流通截面积。传统的翅管式风冷换热器是不能良好的满足此相变换热特性的。
[0033]如图1和图3所示，本实施例的管翅式风冷换热器作为冷凝器时，制冷剂高温高压气体，自气体进出口 6a进入集气管6，进行分配而均匀地进入上部换热回路中U形的换热管3内相变冷凝，冷凝成带有一定干度的两相制冷剂，汇聚至中间集管5，再沿中间集管5下行，再进行分配而均匀地进入下部换热回路中U形的换热管3内继续相变冷凝，最后冷凝成制冷剂液体，从集液管8下端的液体进出口 8a流出。该过程中，热量被空气带走，空气温度上升。图示中，上部换热回路数多，下部换热回路数少，即Xl >X2。
[0034]如图2和图4所示，本实施例的管翅式风冷换热器作为蒸发器时，制冷剂流向改变，流动方向与冷凝时恰好相反。膨胀阀节流后的两相制冷剂，自液体进出口 8a进入集液管8，进行分配而均匀地进入下部换热回路中U形的换热管3内相变蒸发，蒸发成带有一定干度的两相制冷剂，汇聚至中间集管5，再沿中间集管5上行，再进行分配而均匀地进入上部换热回路中U形的换热管3内继续相变蒸发，最后制冷剂全部蒸发成气体而汇聚于集气管6并从气体进出口 6a流出。该过程中，空气中热量被制冷剂吸收，空气温度降低。图示中，上部换热回路数多，下部换热回路回路数少，即Xl >X2。膨胀阀节流后的两相制冷剂通过集液管8能够良好的均匀分配，因为下部换热回路数少，集液管8高度几乎不会影响分配效果，不会产生气液分离，无需使用传统的管翅式风冷换热器所必须的分布头组件7。
[0035]本实用新型的管翅式风冷换热器，通过中间集管5，对换热器的总换热回路数进行了分段调整，将总换热回路分为上部换热回路和下部换热回路。制冷剂质点从集气管6、经多个上部U形的换热管3至中间集管5是Xl流程，然后制冷剂质点从中间集管5、经多个下部U形的换热管3至集液管8是X2流程，共是X1+X2 = X流程，在图3及图4上均有标明。并没有改变制冷剂侧的行程总长度，仅对换热器的换热回路数进行合理的分配调整，把从集气管6至中间集管5的回路数增多，增大流通截面积以满足高干度制冷剂高效换热的需要，把中间集管5至集液管8的回路数减少，减小流通截面积来满足低干度制冷剂高效换热的需要，设置中间集管5对换热器的总换热回路数进行了分段调整，改变了制冷剂流通截面积，满足了不同干度区域高效换热的需要。很明显，中间集管5中汇聚和分配的制冷剂是处于两相状态。
[0036]综上，本实用新型的管翅式风冷换热器，中间集管5仅对换热器的换热回路数进行分配调整，并没有改变制冷剂侧的行程，制冷剂质点从换热器的进口至出口，行进的距离与传统的换热器是一样的；中间集管5将高干度制冷剂段的换热回路数合理增加，此处影响hi/ Δ pi性能的主要方面是压降损失，所以增加回路数，加强高干度制冷剂段hi/ Δ pi性能换热；中间集管5将低干度制冷剂段的换热回路数相应减少，此处影响hi/ Δ pi性能的主要方面是内部放热系数，所以减少回路数，提升质量流速从而加强低干度制冷剂段hi/Api性能换热；中间集管5对回路分配调整，将制冷剂过冷段(冷凝)或者过热段(蒸发)的单一相态对流换热，这些制冷剂侧放热效率低下的区域，设计在管翅式风冷换热器的空气进风侧，从而使得管翅式风冷换热器无论是在制冷冷凝时，还是在制热蒸发时，均能高效换热；中间集管5把高干度制冷剂换热区域与低干度制冷剂换热区域合理分开，高干度制冷剂换热区域在换热器的上部，低干度制冷剂换热区域在换热器的下部，换热器高度对于制冷剂的分配影响，比传统的管翅式风冷换热器小得多，几乎没有影响，不需要使用传统的管翅式风冷换热器必需的分布头组件。
[0037]以上是以上部换热回路中的换热管数量大于下部换热回路中的换热管数量对本实用新型的管翅式风冷换热器进行的详细描述。根据具体设计要求，也可以调整为上部换热回路中的换热管数量小于下部换热回路中的换热管数量，在此不再详细图示及描述。
【权利要求】
1.一种管翅式风冷换热器，所述管翅式风冷换热器包括: 一个框体，所述框体由位于两端的端板和上下设置的两个护板共同围成，所述框体的两侧敞口，所述框体的一侧为进风侧，与所述进风侧相对的所述框体的另一侧为出风侧； 换热组件，所述换热组件设于所述框体内，所述换热组件包括若干U形的换热管及穿插于若干所述换热管上的翅片，若干所述的换热管上下并列设置； 其特征在于，其中一个所述端板上靠近所述出风侧竖向设有中间集管，所述中间集管的两端封闭；该端板上靠近所述进风侧且位于该端板的上部竖向设有集气管，所述集气管的两端封闭，所述集气管上设有气体进出口 ；该端板上位于所述集气管的下方竖向设有集液管，所述集液管的上端封闭，所述集液管的下端设有液体进出口 ；位于上部的多个所述换热管的端口分别连接所述集气管和所述中间集管，位于上部的多个所述换热管与所述集气管和所述中间集管连通形成上部换热回路；位于下部的多个所述换热管的端口分别连接所述集液管和所述中间集管，位于下部的多个所述换热管与所述集液管和所述中间集管连通形成下部换热回路；所述上部换热回路中的所述换热管数量与所述下部换热回路中的所述换热管数量不相等。
2.如权利要求1所述的一种管翅式风冷换热器，其特征在于:所述上部换热回路中的所述换热管数量大于所述下部换热回路中的所述换热管数量。
3.如权利要求1所述的一种管翅式风冷换热器，其特征在于:所述上部换热回路中的所述换热管数量小于所述下部换热回路中的所述换热管数量。
【文档编号】F25B39/00GK204043242SQ201420466783
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】刘奎, 叶庆伟, 张欢 申请人:山东雅士股份有限公司