一种集管组件及其应用

本申请属于制冷技术与装备领域，特别是涉及一种集管组件及其应用。

背景技术：

1、换热器是热泵系统的重要组成部分。在全年运行过程中，热泵系统的运行工况可分为制冷工况和制热工况。其中制冷工况包含额定制冷、中间制冷和最小制冷工况；制热工况包含额定制热、中间制热和最小制热工况。

2、当在夏季制冷工况运行时，室内换热器作为蒸发器使用；当在冬季制热工况运行时，室外换热器作为蒸发器使用。当换热器作为蒸发器时，其入口为气液两相制冷剂。将气液两相制冷剂分配到每个支路或通道过程中，存在着严重的分配不均匀问题。有些通道内液相制冷剂较少，出现“干蒸”现象；而有些富含液相制冷剂，出现“出口带液”现象。“干蒸”使得换热面积无法充分利用，而“出口带液”造成系统波动，这严重恶化了系统性能。

3、微通道换热器因其换热性能好、充注量小、成本低，广泛应用于热泵系统中。微通道换热器主要由集管和微通道扁管组成，主要通过集管将两相制冷剂分配到微通道扁管中。由于考虑到排水和结霜的问题，换热器通常竖直放置。然而，竖直集管内的两相制冷剂由于同时受到重力和相分离的影响，更容易产生严重的分配不均，从而对系统性能造成严重恶化。

4、另外，在额定工况、中间工况和最小工况时，蒸发器入口两相制冷剂质量流量不同，会产生不同的分配特性。比如在额定工况下由于进口两相制冷剂质量流量较大，液相制冷剂更容易冲到微通道换热器的顶部，造成上部通道液相制冷剂多，下部通道气相制冷剂多；而在最小工况运行时，进口质量流量较小，液相制冷剂在重力的影响下容易进入下面通道，而上面通道的气相制冷剂较多。

5、现有微通道换热器通常采用集管来分配两相制冷剂，存在着制冷剂分配不均的问题。尤其是当换热器竖直放置时，竖直集管内的两相制冷剂受到重力和相分离的影响，更容易造成严重的分配不均。同时，没有考虑不同工况条件下的制冷剂均匀分配问题，不能在全年所有工况都实现均匀分配。

技术实现思路

1、1.要解决的技术问题

2、基于现有微通道换热器通常采用集管来分配两相制冷剂，存在着制冷剂分配不均的问题。尤其是当换热器竖直放置时，竖直集管内的两相制冷剂受到重力和相分离的影响，更容易造成严重的分配不均。同时，没有考虑不同工况条件下的制冷剂均匀分配问题，不能在全年所有工况都实现均匀分配的问题，本申请提供了一种集管组件及其应用。

3、2.技术方案

4、为了达到上述的目的，本申请提供了一种集管组件，包括依次连接的封头、第一集管、可旋转孔板和第二集管，所述第一集管上设置有若干微通道扁管，所述第一集管内设置有内插件，所述内插件包括中空管，所述中空管通过隔板与所述可旋转孔板连通，所述中空管外侧设置有若干独立腔体，所述独立腔体与所述微通道扁管连通，所述独立腔体数量与所述微通道扁管数量相同，若干所述独立腔体设置于所述第一集管内，每个所述独立腔体与所述第一集管连通；制冷剂从所述第二集管进入所述可旋转孔板后气液逐渐混合，气液均匀混合的制冷剂进入中空管撞击到所述封头后进入所述独立腔体进而进入到所述微通道扁管内。

5、本申请提供的另一种实施方式为：所述中空管外侧设置有若干竖直隔板和若干水平隔板，若干所述竖直隔板、若干所述水平隔板与所述第一集管内壁组成若干所述独立腔体。

6、本申请提供的另一种实施方式为：若干所述竖直隔板长度均不相同。

7、本申请提供的另一种实施方式为：若干所述竖直隔板包括第一竖直隔板，以所述第一竖直隔板为基准，沿顺时针方向所述竖直隔板长度逐渐增加。

8、本申请提供的另一种实施方式为：所述水平隔板为扇形隔板，所述扇形隔板上设置有若干通孔。

9、本申请提供的另一种实施方式为：所述水平隔板为圆形隔板，所述圆形隔板上设置有若干通孔，所述通孔包括圆形通孔和扇形通孔，所述扇形通孔逐级变小。

10、本申请提供的另一种实施方式为：所述可旋转孔板上设置有开孔，所述开孔面积满足和其中a为开孔面积，m为制冷剂质量流量，mg为制冷剂中气相质量流量，ml为制冷剂中液相质量流量。

11、本申请提供的另一种实施方式为：所述可旋转孔板与齿轮啮合，所述齿轮与电机连接；所述电机驱动所述可旋转孔板转动，所述可旋转孔板与所述隔板进行配合，改变气液相流通面积；通过气液相流通面积与不同工况下进口质量流量的适配，实现不同工况条件下的均匀分配。

12、本申请还提供一种对所述的集管组件的应用，所述集管组件、水出口集管、微通道扁管组件、水入口集管与制冷剂出口集管依次连接。

13、本申请提供的另一种实施方式为：含有所述集管组件的微通道换热器作为热泵系统的室内机和室外机，所述制冷剂出口集管与压缩机连接。

14、3.有益效果

15、与现有技术相比，本申请提供的一种集管组件及其应用的有益效果在于：

16、本申请提供的集管组件，为一种能够实现制冷剂均分的竖直集管组件。

17、本申请提供的集管组件，消除了重力和相分离的影响，能够在全年不同的工况条件下都实现均匀分配。

18、本申请提供的集管组件的应用，将集管组件应用于在不同工况条件的都可以实现制冷剂均匀分配的微通道换热器，提升热泵系统性能、降低系统的全年能耗，最终提升热泵系统的全年apf。

19、本申请提供的集管组件的应用，将集管组件应用于水冷微通道蒸发器，占地面积小且能够实现两相制冷剂与水的均匀高效换热，大幅度提升了热泵系统性能。

技术特征：

1.一种集管组件，其特征在于：包括依次连接的封头、第一集管、可旋转孔板和第二集管，所述第一集管上设置有若干微通道扁管，所述第一集管内设置有内插件，所述内插件包括中空管，所述中空管通过隔板与所述可旋转孔板连通，所述中空管外侧设置有若干独立腔体，所述独立腔体与所述微通道扁管连通，所述独立腔体数量与所述微通道扁管数量相同，若干所述独立腔体设置于所述第一集管内，每个所述独立腔体与所述第一集管连通；制冷剂从所述第二集管进入所述可旋转孔板后变成气液混合流，所述气液均匀混合的两相制冷剂进入中空管撞击到所述封头后进入所述独立腔体进而进入到所述微通道扁管内。

2.如权利要求1所述的集管组件，其特征在于：所述中空管外侧设置有若干竖直隔板和若干水平隔板，若干所述竖直隔板、若干所述水平隔板与所述第一集管内壁组成若干所述独立腔体。

3.如权利要求2所述的集管组件，其特征在于：若干所述竖直隔板长度均不相同。

4.如权利要求3所述的集管组件，其特征在于：若干所述竖直隔板包括第一竖直隔板，以所述第一竖直隔板为基准，沿顺时针方向所述竖直隔板长度逐渐增加。

5.如权利要求2所述的集管组件，其特征在于：所述水平隔板为扇形隔板，所述扇形隔板上设置有若干通孔。

6.如权利要求2所述的集管组件，其特征在于：所述水平隔板为圆形隔板，所述圆形隔板上设置有若干通孔，所述通孔包括圆形通孔和扇形通孔，所述扇形通孔逐级变小。

7.如权利要求1所述的集管组件，其特征在于：所述可旋转孔板上设置有开孔，所述开孔面积满足和

8.如权利要求1～7中任一项所述的集管组件，其特征在于：所述可旋转孔板与齿轮啮合，所述齿轮与电机连接；所述电机驱动所述可旋转孔板转动，所述可旋转孔板与所述隔板进行配合，改变气液相流通面积；通过气液相流通面积与不同工况下进口质量流量的适配，实现不同工况条件下的均匀分配。

9.一种对权利要求1～8中任一项所述的集管组件的应用，其特征在于：所述集管组件、水出口集管、微通道扁管组件、水入口集管与制冷剂出口集管依次连接。

10.如权利要求9所述的集管组件的应用，其特征在于：含有所述集管组件的微通道换热器作为热泵系统的室内机和室外机，所述制冷剂出口集管与压缩机连接。

技术总结
本申请属于制冷技术与装备领域，特别是涉及一种集管组件及其应用。现有微通道换热器制冷剂分配不均。本申请提供了一种集管组件，包括依次连接的封头、第一集管、可旋转孔板和第二集管，第一集管内设置有内插件，内插件包括中空管，中空管通过隔板与可旋转孔板连通，中空管外侧设置有若干独立腔体，独立腔体与微通道扁管连通，独立腔体数量与微通道扁管数量相同，若干独立腔体设置于第一集管内，每个独立腔体与第一集管连通；两相制冷剂从第二集管进入可旋转孔板后气液逐渐混合流，气液均匀混合的制冷剂进入中空管撞击到封头后进入独立腔体进而进入到微通道扁管内。消除了重力和相分离的影响，能够在全年不同的工况条件下都实现均匀分配。

技术研发人员：黄东,郭文华,赵日晶,杨易坤
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11