冷水机组及其换热器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种冷水机组及其换热器，所述换热器包括：壳体和多组换热管，壳体内具有换热腔，壳体上形成有进口和出口；多组换热管均设在换热腔内，多组换热管中的第一组与进口连通，多组换热管中的最后一组与出口连通，相邻两组换热管通过位于换热腔侧面的中间连通腔连通，换热管至少包括换热直管和“U”形换热管。根据本实用新型的换热器，通过将“U”形换热管和换热直管分别布置在制冷剂流动方向的上游和下游，不会出现制冷剂流程末端的过热段管内流动压降过大的问题，有效地提高了冷水机组在部分负荷运行时的换热效率，降低了成本，通过设置多组换热管，制冷剂可以在多组换热管内依次流动，从而使得换热器的换热更加充分。
【专利说明】冷水机组及其换热器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及空调制冷【技术领域】，尤其是涉及一种冷水机组及其换热器。
【背景技术】
[0002]相关技术中指出，干式蒸发器常用的换热管按管径大小可大致分为细管(如Φ 7.94mm、Φ 9.52mm等)和粗管(如Φ 15.88mm等)两种规格。目前干式蒸发器都采用等径布管设计，即同一台干式蒸发器全部使用同一种管径的换热管。对于细管来说，虽然其换热效率较高，但是在制冷剂流程末端的过热段，当制冷剂完全蒸发为气体后流通阻力倍增，压降过大，从而导致冷水机组效率下降。对于粗管来说，虽然在制冷剂流程末端的过热段其管内制冷剂流通的压降较小，但是冷水机组在部分负荷运行时其换热效率低，导致冷水机组部分负荷效率下降。
[0003]而且，干式蒸发器有U形管和直管两种型式。U形管干式蒸发器在换热管U弯端无须设置管板与箱体，制造成本及材料成本低廉。然而，由于折弯尺寸的限制，U形管干式蒸发器通常都为细管，因此制冷剂流程末端的过热段管内流动压降过大的问题不可避免。直管干式蒸发器，不论管径大小，换热管两端均须胀接到管板上，制造成本高、材料成本也高，若全部使用粗管，则部分负荷运行时其换热效率低的问题亦不可避免。
[0004]另外，目前空调制冷【技术领域】冷水机组用的干式蒸发器，其制冷剂流路一般设计为单流程或两流程，制冷剂流程短，从而制冷剂与冷冻水之间的换热不充分，使蒸发器蒸发温度降低，端温差增大，导致冷水机组效率下降。
实用新型内容
[0005]本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种换热器，所述换热器采用多流程设计，换热更充分，提高了制冷剂的蒸发温度，从而提高了换热器的换热性能且兼顾材料成本和制造成本。
[0006]本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述换热器的冷水机组。
[0007]根据本实用新型第一方面的换热器，包括:壳体，所述壳体内具有换热腔，所述壳体上形成有进口和出口 ；和多组换热管，所述多组换热管均设在所述换热腔内，所述多组换热管中的第一组与所述进口连通，所述多组换热管中的最后一组与所述出口连通，相邻两组所述换热管通过位于所述换热腔侧面的中间连通腔连通，所述换热管至少包括换热直管和“U”形换热管。
[0008]根据本实用新型的换热器，通过采用换热直管和“U”形换热管，且将“U”形换热管布置在制冷剂流动方向的上游，换热直管布置在制冷剂流动方向的下游，从而不会出现制冷剂流程末端的过热段管内流动压降过大的问题，且有效地提高了冷水机组在部分负荷运行时的换热效率，同时降低了材料成本和制造成本。而且，通过设置多组换热管，制冷剂可以在多组换热管内依次流动，从而使得换热器的换热更加充分，提高了蒸发温度，减小了端温差，进而提高了冷水机组的效率。
[0009]可选地，所述多组换热管包括第一组换热管、第二组换热管和第三组换热管，其中所述第一组换热管的入口端与所述进口连通，所述第一组换热管的出口端通过第一中间连通腔与所述第二组换热管的入口端连通，所述第二组换热管的出口端通过第二中间连通腔与所述第三组换热管的入口端连通，所述第三组换热管的出口端与所述出口连通。
[0010]进一步地，所述换热腔的一侧设有第一箱体，所述入口和所述出口均形成在所述第一箱体上，所述第一箱体内具有彼此间隔开的进口腔、所述第一中间连通腔和出口腔，所述第一组换热管的入口端通过所述进口腔与所述进口连通，所述第三组换热管的出口端通过所述出口腔与所述出口连通。
[0011]更进一步地，所述换热腔的另一侧设有第二箱体，所述第二箱体内具有所述第二中间连通腔。
[0012]可选地，每个所述第一换热管为“U”形换热管，每个所述第二换热管为换热直管，每个所述第三换热管为换热直管。
[0013]可选地，所述第一组换热管的横向尺寸小于第二组换热管的横向尺寸，所述第二组换热管的横向尺寸小于等于所述第三组换热管的横向尺寸。
[0014]进一步可选地，所述第一组换热管中每个第一换热管的尺寸均相等，所述第二组换热管中每个第二换热管的尺寸均相等，所述第三组换热管中每个第三换热管的尺寸均相坐寸ο
[0015]可选地，所述第一换热管、所述第二换热管和所述第三换热管均为圆管，所述第二换热管的管径与所述第三换热管的管径相等，每个所述第一换热管的管径为7.94mm，每个所述第二换热管和每个所述第三换热管的管径为15.88mm。
[0016]可选地，所述第一换热管的数量为所述第二换热管和所述第三换热管的数量之和的0.6?I倍。
[0017]根据本实用新型第二方面的冷水机组，包括根据本实用新型上述第一方面的换热器。
[0018]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0020]图1是根据本实用新型实施例的换热器的立体图；
[0021]图2是图1中所示的换热器的剖视图；
[0022]图3是图1中所示的换热器的爆炸图；
[0023]图4a和图4b是图3中所示的换热器的第一管箱的示意图；
[0024]图5是图3中所示的第一密封垫的示意图；
[0025]图6是图3中所示的第二管箱的示意图；
[0026]图7是图3中所示的第二密封垫的示意图；
[0027]图8是图1中所示的换热器的另一个立体图，图中未示出第一管箱和第二管箱；
[0028]图9a-图9c是图8中所示的换热器的主视图、左视图和右视图。
[0029]附图标记:
[0030]100:换热器；
[0031]1:壳体；11:换热腔；12:进口管；13:出口管;
[0032]14:进水管；141:安装部；15:出水管；16:支座；17:放水口 ；
[0033]21:第一换热管；22:第二换热管；23:第三换热管；
[0034]31:第一管箱；311:进口腔；312:第一中间连通腔；313:出口腔；
[0035]32:第一管板；33:第一密封垫；331:第一开口 ；
[0036]41:第二管箱；411:第二中间连通腔；
[0037]42:第二管板；43:第二密封垫；431:第二开口 ；
[0038]5:紧固螺栓；61:第一折流板；62:第二折流板。
【具体实施方式】
[0039]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0040]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、
“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0041]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0042]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0043]下面参考图1-图9描述根据本实用新型第一方面实施例的换热器100，换热器100可以为干式蒸发器。在本申请下面的描述中，以换热器100用于干式蒸发器为例进行说明。当然，本领域内的技术人员理解，根据本实用新型实施例的换热器100还可以为其它类型的换热器，而不限于干式蒸发器。
[0044]如图1-图3所示，根据本实用新型第一方面实施例的换热器100例如干式蒸发器，包括壳体I和多组换热管。
[0045]参照图1-图3，壳体I内具有换热腔11，壳体I上形成有进口和出口。多组换热管均设在换热腔11内，多组换热管中的第一组与进口连通，多组换热管中的最后一组与出口连通，相邻两组换热管通过位于换热腔11侧面的中间连通腔连通，换热管至少包括换热直管和“U”形换热管。这里，需要说明的是，每组换热管包括至少一个换热管，每组换热管中的换热管的数量以及形状等可以根据实际要求设置，以更好地满足实际要求。
[0046]例如在图1-图4的示例中，壳体I大体形成为圆柱体形状，壳体I沿水平方向布置，此时壳体I的中心轴线沿水平方向延伸，进口和出口形成在壳体I的同一侧(例如，图1-图3中的左侧)，壳体I内限定出换热腔11，多组换热管均布置在换热腔11内，且多组换热管依次连通，其中第一组换热管与进口连通，且第一组换热管为“U”形换热管，最后一组换热管与出口连通，且最后一组换热管为换热直管，可选地，壳体I外设有进口管12和出口管13，进口管12和出口管13分别与进口和出口连通，从而制冷剂可以通过进口管12进入到第一组换热管中，依次流经多组换热管并在换热腔11内进行热交换后，最后通过最后一组换热管经由出口管13排出。需要理解的是，制冷剂流程也可以设计为三流程、五流程甚至更多流程。
[0047]参照图2和图3，壳体I上形成有彼此间隔开的进水口和出水口，进水口和出水口均与换热腔11连通，可选地，壳体I上设有进水管14和出水管15，进水管14和出水管15分别与进水口和出水口连通，从而冷冻水可以通过进水管14进入到换热腔11内，冷冻水与换热管内的制冷剂换热后从出水管15排出。
[0048]优选地，如图2和图3所示，进水管14和出水管15分别位于壳体I的长度方向的两端，这样换热管内的制冷剂可以更加充分地与冷冻水热交换，从而可以提高换热器100例如干式蒸发器的换热效率。其中，进水管14和出水管15上还可以分别设有水温传感器(图未示出)，具体地，进水管14和出水管15上分别具有安装部141，水温传感器可以安装在安装部141上，以分别检测冷冻水的进水温度和出水温度。
[0049]进一步地，例如在图2、图3和图9a的示例中，进水口和出水口之间设有多个第一折流板61和多个第二折流板62，多个第一折流板61和多个第二折流板62彼此平行且沿壳体I的长度方向交错布置，此时，多组换热管可以分别穿过多个第一折流板61和多个第二折流板62，从而冷冻水在换热腔11内大体呈S形曲线流动，从而进一步地提高了换热器100例如干式蒸发器的换热效率。
[0050]具体地，如图2和图3所示，每个第一折流板61上形成有第一缺口，每个第二折流板62上形成有第二缺口，第一缺口和第二缺口在平行于第一折流板61的参考平面上的投影沿第一折流板61的径向相对，多个第一折流板61和多个第二折流板62安装至换热腔11内后，这样冷冻水从进水口进入到换热腔11内后依次通过多个第一折流板61和多个第二折流板62，最后由出水口排出。由此，通过在换热腔11内设置第一折流板61和第二折流板62，为冷冻水提供折流通道以加强扰流换热。优选地，分别与进水口和出水口距离最近的第一折流板61上的第一缺口设在远离进水口和出水口的一侧。其中，每个第一折流板61和每个第二折流板62的形状大致相同。
[0051]参照图2和图3，壳体I的底部设有两个支座16和放水口 17，两个支座16沿壳体I的长度方向彼此间隔开，从而壳体I可以平稳地安装在两个支座16上，当换热器100例如干式蒸发器停止工作时，可以通过该放水口 17将换热腔11内的冷冻水放出。
[0052]根据本实用新型实施例的换热器100，通过采用换热直管和“U”形换热管，且将“U”形换热管布置在制冷剂流动方向的上游，换热直管布置在制冷剂流动方向的下游，从而不会出现制冷剂流程末端的过热段管内流动压降过大的问题，且有效地提高了冷水机组在部分负荷运行时的换热效率，同时降低了材料成本和制造成本。而且，通过设置多组换热管，制冷剂可以在多组换热管内依次流动，从而使得换热器100例如干式蒸发器的换热更加充分，提高了蒸发温度，减小了端温差，进而提高了冷水机组的效率。
[0053]在本实用新型的一个实施例中，如图2和图3所示，多组换热管包括第一组换热管、第二组换热管和第三组换热管，其中第一组换热管的入口端与进口连通，第一组换热管的出口端通过第一中间连通腔312与第二组换热管的入口端连通，第二组换热管的出口端通过第二中间连通腔411与第三组换热管的入口端连通，第三组换热管的出口端与出口连通。
[0054]可选地，例如在图2和图3的示例中，第一组换热管包括彼此间隔开的多个第一换热管21，且每个第一换热管21均为“U”形换热管，第二组换热管包括彼此间隔开的多个第二换热管22，且每个第二换热管22均为换热直管，第三组换热管包括彼此间隔开的多个第三换热管23，且每个第三换热管23均为换热直管。
[0055]具体地，如图2和图3所示，进口、第一中间连通腔312以及出口均位于换热腔11的左侧，第二中间连通腔411位于换热腔11的右侧，每个“U”形换热管的两端均位于换热腔11的左侧，且每个“U”形换热管的一端(例如，图2和图3中的上端)与进口连通，每个“U”形换热管的另一端(例如，图2和图3中的下端)与第一中间连通腔312连通，每个第二换热管22的一端(例如，图2和图3中的左端)与第一中间连通腔312连通，每个第二换热管22的另一端(例如，图2和图3中的右端)与第二中间连通腔411连通，每个第三换热管23的一端(例如，图2和图3中的左端)与出口连通，每个第三换热管23的另一端(例如，图2和图3中的右端)与第二中间连通腔411连通。
[0056]换热器100例如干式蒸发器工作时，制冷剂可以通过进口经由“U”形换热管的上端进入到“U”形换热管内，然后通过“U”形换热管的下端进入第一中间连通腔312内，接着从第一中间连通腔312通过第二换热管22的左端流入第二换热管22内，再由第二换热管22的右端进入到第二中间连通腔411内，然后从第二中间连通腔411通过第三换热管23的右端进入第三换热管23内，最后从第三换热管23的左端经由出口排出至壳体I外。在此过程中，制冷剂在换热管内与换热腔11内的冷冻水一共进行了四次热交换(即四流程)，换热充分，提高了冷水机组的效率。
[0057]进一步地，参照图3-图5，换热腔11的一侧设有第一箱体，入口和出口均形成在第一箱体上，第一箱体内具有彼此间隔开的进口腔311、第一中间连通腔312和出口腔313，第一组换热管的入口端通过进口腔311与进口连通，第三组换热管的出口端通过出口腔313与出口连通。
[0058]例如在图3-图5和图9b的示例中，第一箱体设在换热腔11的左侧，且第一箱体包括第一管箱31和第一管板32，“U”形换热管的两端、第二换热管22和第三换热管23的左端可以均胀接在第一管板32上,第一管箱31的右侧敞开,且第一管箱31内设有第一隔板以将第一管箱31和第一管板32限定出的空间分隔成彼此不连通的进口腔311、第一中间连通腔312和出口腔313，其中“U”形换热管的上端通过进口腔311与进口相通，“U”形换热管的下端与第二换热管22的左端通过第一中间连通腔312相通，且第三换热管23的左端通过出口腔313与出口相通。进一步地，第一管箱31和第一管板32之间设有第一密封垫33，第一密封垫33与第一管箱31和第一管板32限定出的空间的形状大致相同，此时第一密封垫33上对应进口腔311、第一中间连通腔312和出口腔313的位置分别形成有三个第一开口 331，以密封进口腔311、第一中间连通腔312和出口腔313之间的缝隙。可选地，第一管箱31、第一管板32和第一密封垫33可以通过紧固螺栓5紧固。
[0059]更进一步地，换热腔11的另一侧设有第二箱体，第二箱体内具有第二中间连通腔411。例如在图3、图6、图7和图9c的示例中，第二箱体设在换热腔11的右侧，且第二箱体包括第二管箱41和第二管板42，第二换热管22和第三换热管23的右端可以均胀接在第二管板42上，第二管箱41的左侧敞开，且第二管箱41内具有与第二换热管22和第三换热管23的右端对应的第二中间连通腔411，其中第二换热管22的右端和第三换热管23的右端通过第二中间连通腔411连通。进一步地，第二管箱41和第二管板42之间设有第二密封垫43，第二密封垫43上对应第二中间连通腔411的位置形成有第二开口 431，以防止制冷剂流到第二中间连通腔411外。可选地，第二管箱41、第二管板42和第二密封垫43可以通过紧固螺栓5紧固。
[0060]可选地，如图3和图9a所示，第一组换热管的横向尺寸小于第二组换热管的横向尺寸，第二组换热管的横向尺寸小于等于第三组换热管的横向尺寸。也就是说，第一组换热管中每个第一换热管21的横向尺寸小于第二组换热管中每个第二换热管22的横向尺寸，第二组换热管中每个第二换热管22的横向尺寸小于等于第三组换热管中每个第三换热管23的横向尺寸。可选地，每个换热管的横截面形状为圆形、椭圆形、长圆形或多边形等。
[0061]进一步可选地，第一组换热管中每个第一换热管21的尺寸均相等，第二组换热管中每个第二换热管22的尺寸均相等，第三组换热管中每个第三换热管23的尺寸均相等。当然，本实用新型不限于此，每组换热管中的换热管的尺寸还可以两两不相等，或者其中一些换热管的尺寸彼此相等，另一些换热管的尺寸与上述其中一些换热管的尺寸不相等，但另一些换热管的尺寸彼此相等。
[0062]可选地，第一换热管21、第二换热管22和第三换热管23均为圆管，第二换热管22的管径与第三换热管23的管径相等，每个第一换热管21的管径为7.94mm,每个第二换热管22和每个第三换热管23的管径为15.88mm。由此，制冷剂第三、第四流程全部使用粗换热管，主要承担经过第一、第二流程仍未完全蒸发的液态制冷剂的蒸发换热，也为已蒸发为气态的制冷剂加热使其成为过热蒸汽，同时为制冷剂气体提供较大面积的流通通道以降低流通阻力。其中，第三流程中的第二换热管22也可以使用细换热管。
[0063]可选地，第一换热管21的数量为第二换热管22和第三换热管23的数量之和的
0.6?I倍。优选地，第一换热管21的数量等于第二换热管22的数量和第三换热管23的数量之和，即细换热管的数量等于粗换热管的数量。需要说明的是，细换热管与粗换热管的比例可调，其具体数值可以根据实际要求设置，以具有更好的换热效果。
[0064]根据本实用新型实施例的换热器100例如干式蒸发器，主要蒸发段使用“U”形换热管、细管，可以提高干式蒸发器的换热效率，过热段使用换热直管、粗管，降低了制冷剂的流通阻力，减小压降，提高了冷水机组的运行效率，根据本实用新型实施例的干式蒸发器的换热效率可以提高10%?20%。
[0065]根据本实用新型第二方面实施例的冷水机组(图未示出)，包括根据本实用新型上述第一方面实施例的换热器100。
[0066]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0067]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种换热器,其特征在于,包括: 壳体，所述壳体内具有换热腔，所述壳体上形成有进口和出口 ；和 多组换热管，所述多组换热管均设在所述换热腔内，所述多组换热管中的第一组与所述进口连通，所述多组换热管中的最后一组与所述出口连通，相邻两组所述换热管通过位于所述换热腔侧面的中间连通腔连通，所述换热管至少包括换热直管和“U”形换热管。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述多组换热管包括第一组换热管、第二组换热管和第三组换热管，其中所述第一组换热管的入口端与所述进口连通，所述第一组换热管的出口端通过第一中间连通腔与所述第二组换热管的入口端连通，所述第二组换热管的出口端通过第二中间连通腔与所述第三组换热管的入口端连通，所述第三组换热管的出口端与所述出口连通。
3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述换热腔的一侧设有第一箱体，所述入口和所述出口均形成在所述第一箱体上，所述第一箱体内具有彼此间隔开的进口腔、所述第一中间连通腔和出口腔，所述第一组换热管的入口端通过所述进口腔与所述进口连通，所述第三组换热管的出口端通过所述出口腔与所述出口连通。
4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述换热腔的另一侧设有第二箱体，所述第二箱体内具有所述第二中间连通腔。
5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，每个所述第一换热管为“U”形换热管，每个所述第二换热管为换热直管，每个所述第三换热管为换热直管。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的换热器,其特征在于,所述第一组换热管的横向尺寸小于第二组换热管的横向尺寸，所述第二组换热管的横向尺寸小于等于所述第三组换热管的横向尺寸。
7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述第一组换热管中每个第一换热管的尺寸均相等，所述第二组换热管中每个第二换热管的尺寸均相等，所述第三组换热管中每个第三换热管的尺寸均相等。
8.根据权利要求7所述的换热器，其特征在于，所述第一换热管、所述第二换热管和所述第三换热管均为圆管，所述第二换热管的管径与所述第三换热管的管径相等，每个所述第一换热管的管径为7.94mm,每个所述第二换热管和每个所述第三换热管的管径为15.88mm0
9.根据权利要求7所述的换热器，其特征在于，所述第一换热管的数量为所述第二换热管和所述第三换热管的数量之和的0.6?I倍。
10.一种冷水机组，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的换热器。
【文档编号】F25B39/02GK203837341SQ201420207817
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】李璐峰 申请人:重庆美的通用制冷设备有限公司