一种CO2跨临界循环空调用气体冷却器的制作方法

本发明涉及轨道车辆空调领域，更具体地，涉及一种co2跨临界循环空调用气体冷却器。

背景技术：

目前轨道车辆空调使用的制冷剂大多数为r407c和r410a，作为过渡制冷剂，它们odp值为0，但是gwp值仍然很高，大量的排放到大气中会加剧温室效应。《蒙特利尔议定书》基加利修正案，规定各国最终实现hfcs基线水平80％-85％的削减，这意味着r407c，r410a等hfcs类物质即将被替代。德国铁路运营巨人db号召供应商开发以自然工质为制冷剂的空调机组，db目标是2020年在新车上全部使用自然工质空调。co2作为自然工质，具有环境友好、单位制冷量大、制取成本低、传热效果好等明显的优势，这些优势也使得它成为世界各国科学家研究的焦点，必将成为下一代制冷剂。

现有常规制冷剂的冷凝器采用铜管铝翅片换热器，包括入口集液管、出口集液管、制冷剂通道和翅片，入口集液管与出口集液管之间设有多个彼此独立的制冷剂通道，每个制冷剂通道由直管和u形连接管构成；所有直管呈等间距密排方式排列，垂直直管方向平行设置多个翅片，如图4所示。当制冷剂为co2冷媒时，与常规制冷剂相比，很明显的一个特点就是co2空调循环管路内的运行压力非常高，高压端压力可达10mpa左右，为了使其承压能力高，采用小管径的铜管，由于铜管的管壁较厚，使管内气体换热面积减小，降低了换热器的换热效率。如果通过增加换热管数量来提高换热效率，则会导致气体冷却器的体积和重量都增大，这是不符合轨道车辆对体积和重量的要求的。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种co2跨临界循环空调用气体冷却器，从多个方面进行优化，提高换热效率，且避免体积过大和过重。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种co2跨临界循环空调用气体冷却器，包括入口集液管、出口集液管、制冷剂通道和翅片，入口集液管与出口集液管之间设有多个彼此独立的制冷剂通道，每个制冷剂通道由直管和u形连接管构成；所有直管呈等间距密排方式排列，垂直直管方向平行设置多个翅片，其特征在于，

缩短单个制冷剂通道的流程长度，增加制冷剂通道的数量；

每个翅片中设有一个或多个冷桥缝隙，冷桥缝隙的方向垂直于制冷剂流向。

进一步地，通过降低单个制冷剂通道中直管和u形连接管的数量缩短单个制冷剂通道的流程长度。

进一步地，通过缩短直管的长度缩短单个制冷剂通道的流程长度。

进一步地，通过缩短制冷剂通道间的间距增加制冷剂通道的数量。

进一步地，单个制冷剂通道的流程长度缩短40％～60％。

进一步地，所述冷桥缝隙的宽度为2mm～5mm。

进一步地，所述直管为铜管，所述铜管的管外径范围为5mm～7mm，所述铜管的管壁厚度范围为0.035英寸～0.049英寸。

从上述技术方案可以看出，本发明通过针对co2跨临界气体冷却器的粘度低、压力降不明显的特点设计了多流道短流程的密排换热器，提高气体冷却器的换热效率；通过冷桥缝隙的设计，避免了制冷剂侧较大的温度滑移，避免了影响制冷剂流动下游的换热效果，并且能够增大气体冷却器制冷剂出口的过冷度，提升空调的制冷性能。

附图说明

图1是本发明一具体实施例中的气体冷却器的主视图；

图2是图1所示气体冷却器的左视图；

图3是图1所示气体冷却器的右视图；

图4是常规制冷剂用冷凝器的结构示意图；

图5是沿图1中a-a截面的结构示意图；

图6是图4中的一条制冷剂通道的结构示意图；

图7是图4中的翅片的部分结构示意图；

图中1是钣金支持件，2制冷剂通道，是3是直管，4是连接管，5是入口集液管、6是出口集液管，7是冷桥缝隙，8是u形连接管，9是翅片，10是通孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。

在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图1～7。如图所示，一种co2跨临界循环空调用气体冷却器，为铜管套铝翅片换热器，包括入口集液管、出口集液管、制冷剂通道和翅片。入口集液管与出口集液管之间设有多个彼此独立的制冷剂通道。每个制冷剂通道由直管和u形连接管构成；垂直直管方向平行设置多个翅片。该排列方式，使每换热排中的直管中的冷却剂的流向呈交叉逆流，增大换热效率。

出、入口集液管起到换热器进出口制冷剂分配的作用，连接管与空调管路系统相连。

由于co2气体的粘度低，压降不明显，本发明采用缩短单个制冷剂通道的流程长度、增加制冷剂通道的数量的设计方法提高换热效率，降低了制冷剂气体的流程损失。具体实现方式有两种。

第一种方式，参考图5，和图4相比，图5中每个制冷剂通道中包含的直管的数量减少一倍，相应的，制冷剂通道的数量增加一倍，该种方式，在保证整体尺寸不变的情况下，提高了换热效率。

第二种方式，和图4相比，每个制冷剂通道中包含的直管的数量不变，通过缩短直管的长度缩短单个制冷剂通道的流程长度，同时，增加制冷剂通道的数量，即通过缩短气体冷却器的宽度，以及增加气体冷却器的高度的方式，在相同体积下，提高了换热效率。

在上述两种方式中，单个制冷剂通道的流程长度优化缩短40％～60％。

本发明还通过采用非整体翅片的方式进一步提高换热效率，采用分割翅片，翅片中间预留一个或多个几毫米的冷桥缝隙，冷桥缝隙的方向垂直于制冷剂流向。冷桥缝隙可以切断冷桥，避免制冷剂侧较大的温度滑移影响制冷剂流动下游的换热效果，并且能够增大制冷剂出口的过冷度，提升空调的制冷性能，通过这种方式可以使气体冷却器的性能提升5％-10％。优选地，冷桥缝隙的宽度为2毫米～5毫米。

直管为铜管，为了适应内部co2气体的高压要求，通过减小铜管的直径，提高铜管的耐压能力，优选地，铜管的管外径范围为5mm～7mm，铜管的管壁厚度范围为0.035英寸～0.049英寸。

翅片可以为垂直翅片或波纹翅片，以及现有技术的其它翅片。优选地，翅片的材质为铝材料，以降低气体冷却器整体的重量。

综上所述，本发明的气体冷却器结构紧凑，换热效率高。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种CO2跨临界循环空调用气体冷却器，包括入口集液管、出口集液管、制冷剂通道和翅片。入口集液管与出口集液管之间设有多个彼此独立的短流程的制冷剂通道，制冷剂通道外布置有多个平行翅片，其特征在于，缩短单个制冷剂通道的流程长度，增加制冷剂通道的数量；每个翅片中设有一个或多个冷桥缝隙，冷桥缝隙的方向垂直于制冷剂流向。本发明的气体冷却器具有结构紧凑、换热效率高的优点。

技术研发人员：卢文军;程显耀;陈广泰;白刚;庞学博;薛鑫
受保护的技术使用者：中车大连机车研究所有限公司
技术研发日：2018.11.08
技术公布日：2019.02.15