换热器及换热系统的制作方法

1.本技术涉及热交换技术领域，尤其涉及一种换热器及换热系统。


背景技术：

2.风冷热泵系统包括压缩机与两个换热器，其中一个换热器可为盘管式换热器。用于产生风的风机一般设置在盘管式换热器的上方。
3.大型风冷热泵中，盘管式换热器包括多个换热管。不同换热管与风机的距离不同，则不同换热管受到的风力不同，与风交换的热量也不同，例如盘管式换热器作为蒸发器时，与风机距离较大的换热管出口处的过热度较低，盘管内的液态制冷剂未全部发生汽化，影响盘管式换热器的换热效率，进而影响风冷热泵系统的换热效率。


技术实现要素：

4.根据本技术实施例的第一方面，提供一种换热器。所述换热器包括：
5.集管；
6.多个换热管，所述多个换热管并列设置，且所述多个换热器的一端与所述集管连通；
7.分配器，所述多个换热管的另一端与所述分配器连通；
8.液管，设置在所述集管的外表面或设置在所述集管内；所述液管被配置为：在所换热器作为蒸发器时，所述液管中流动的热流体将热量传递至所述集管，使所述集管内的液态制冷剂汽化。
9.在一个实施例中，所述液管设置在所述集管的外表面时，所述液管的延伸方向与所述集管的延伸方向平行，或者所述液管缠绕在所述集管的外表面。
10.在一个实施例中，所述液管设置在所述集管内时，所述液管的外表面设有凸起结构。
11.在一个实施例中，所述集管的内表面设有凹槽结构，和/或，所述液管的内表面设有凹陷结构。
12.在一个实施例中，所述换热器的顶部设有风机，所述液管远离风机的端部与所述集管远离风机的端部齐平，所述液管靠近所述风机的端部与所述液管远离风机的端部之间的距离与所述集管的长度的比值范围为0.25～1。
13.根据本技术实施例的第二方面，提供一种换热系统，所述换热系统包括压缩机、换向阀、第一换热器、第二换热器和节流元件，其中，所述第二换热器为上述的换热器；
14.所述第一换热器包括第一气相口和第一液相口，所述第二换热器包括第二气相口和第二液相口；所述压缩机的排气口及进气口分别通过所述换向阀与所述第一气相口及所述第二气相口连通，所述第一液相口与所述液管的入口连通，所述液管的出口通过所述节流元件与所述第二液相口连通，所述第一液相口流出的液态制冷剂通过所述液管的入口进入所述液管，所述液管流出的液态制冷剂通过所述节流元件流入所述第二液相口；所述第
一液相口通过所述节流元件与所述第二液相口连通，所述第二液相口流出的流体通过所述节流元件流入所述第一液相口。
15.在一个实施例中，所述节流元件包括双向膨胀阀，所述换热系统还包括第一单向阀和第二单向阀；所述双向膨胀阀的一端与第二液相口连通，所述双向膨胀阀的另一端分别与所述第一单向阀的入口及所述第二单向阀的出口连通，所述第一单向阀的出口与所述第一液相口连通；所述液管的出口与所述第二单向阀的入口连通。
16.在一个实施例中，所述节流元件包括第一单向膨胀阀和第二单向膨胀阀；
17.所述液管的出口与所述第一单向膨胀阀的入口连通，所述第一单向膨胀阀的出口与所述第二液相口连通；所述第二液相口与所述第二单向膨胀阀的入口连通，所述第二单向膨胀阀的出口与所述第一液相口连通。
18.在一个实施例中，所述节流元件包括第三单向膨胀阀，所述换热系统还包括第一节点、第二节点、第三节点、第三单向阀、第四单向阀和第五单向阀；所述第三单向阀的入口、所述第四单向阀的入口及所述第三单向膨胀阀的出口分别连接至所述第一节点，所述第四单向阀的出口、所述第五单向阀的入口及所述第二液相口分别连接至所述第二节点，所述第三单向膨胀阀的入口及所述第五单向阀的出口分别连接至所述第三节点。
19.在一个实施例中，所述换热系统还包括设置在所述第二换热器顶部的风机，所述液管的入口设置在所述液管远离所述风机的端部，所述液管的出口设置在所述液管靠近所述风机的端部。
20.本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
21.本技术实施例提供的换热器及换热系统，换热器的集管的外表面或内部设有液管，在换热器作为蒸发器时，液管中流动的热流体将热量传递至集管，使由换热管汇流到集管内的液态制冷剂气化，减小集管13内未发生气化的液态制冷剂的量，有助于提升换热器的换热效率，进而提升换热器所在的换热系统的效率；相对于在换热系统的压缩机的进气口设置回热器来将未气化的制冷剂气化的方案来说，可降低换热系统的成本，降低换热系统的压降。
22.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
23.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
24.图1为本技术一示例性实施例提供的换热器的示意图；
25.图2为本技术一示例性实施例提供的换热系统的示意图；
26.图3为本技术另一示例性实施例提供的换热系统的示意图；
27.图4为本技术再一示例性实施例提供的换热系统的示意图。
具体实施方式
28.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例
中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置的例子。
29.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。除非另作定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“多个”包括两个，相当于至少两个。在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
30.下面结合附图，对本技术实施例中的用于膨胀罐的补气系统及膨胀罐系统进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互补充或相互组合。
31.本技术实施例提供了一种换热器。参见图1，所述换热器10包括多个换热管11、分配器12、集管13及液管14。
32.所述多个换热管11并列设置，且所述多个换热管11的一端与所述集管13连通，所述多个换热管11的另一端与所述分配器12连通。所述液管14设置在所述集管13的外表面或设置在所述集管13内；所述液管14被配置为：在所换热器10作为蒸发器时，所述液管14中流动的热流体将热量传递至所述集管13，使所述集管13内的液态制冷剂汽化。其中，热流体指的是温度高于集管内液态制冷剂温度的流体。
33.本技术实施例提供的换热器10，集管13的外表面或内部设有液管14，在换热器10作为蒸发器时，液管14中流动的热流体将热量传递至集管13，使由换热管11汇流到集管13内的液态制冷剂气化，减小集管13内未发生气化的液态制冷剂的量，有助于提升换热器的换热效率，进而提升换热器所在的换热系统的效率；相对于在换热系统的压缩机的进气口设置回热器来将未气化的制冷剂气化的方案来说，可降低换热系统的成本，降低换热系统的压降。
34.本技术实施例提供的换热器，分配器将制冷剂分散到多个换热管11内；制冷剂在流经换热管11时与外部的空气发生热量交换，之后制冷剂汇集到集管13中。
35.在一个实施例中，换热管可为一个管体，管体的一个端口与集管连通，另一个端口与分配器连通。在其他实施例中，换热管包括一个第一管体和多个第二管体，第一管体的一个端口与换热器连通，多个第二管体的一个端口均与分配器连通，该多个第二管体远离分配器的端口分别与第一管体远离换热器的端口连通。
36.在一个实施例中，所述换热器10还包括箱体15，所述多个换热管11位于所述箱体15内。
37.在一个实施例中，所述换热器10所用于的换热系统为风冷热泵换热系统，特别是大型风冷热泵换热系统。换热系统还包括位于箱体15顶部的风机，风机可以是轴流风扇，风机驱动空气流动，流动的空气经过换热管11与换热管11内的制冷剂进行热量交换。
38.风机设置在箱体15的顶部，靠近风机的换热管处的风较大，流经这些换热管的空气的量及空气的流动速度较大，换热器在作为蒸发器时，靠近风机的换热管内的制冷剂吸收空气中的热量较多，基本几乎全部发生气化；而与风机距离较大的换热管处的风较小，流经这些换热管的空气的量及空气的流动速度较小，换热器在作为蒸发器时，这些换热管内的制冷剂吸收空气的热量较少，部分制冷剂不会发生气化。通过设置液管14，液管14内流经的热流体可将热量传递至与风机距离较远的换热管内的制冷剂，使该换热管的液态制冷剂吸收热量并气化。
39.在一个实施例中，所述液管14远离风机的端部与所述集管13远离风机的端部齐平，所述液管14靠近所述风机的端部与所述液管14远离风机的端部之间的距离与所述集管13的长度的比值范围为0.25～1。具体来说，风机设置在换热器的上侧时，集管13与液管14可大致沿纵向延伸，液管14的下端部与集管13的下端部齐平。
40.换热器用作蒸发器时，与风机距离较远的换热管内未发生气化的制冷剂的量较大，使得换热管11的制冷剂流入到集管13后，集管13内与风机距离较远的位置处的液态制冷剂量较大。通过设置液管14远离风机的端部与集管13远离风机的端部齐平，可使得集管13内与风机距离较大的位置处的制冷剂吸收的热量较多，有助于提升换热器的换热效率。通过设置液管14靠近所述风机的端部与液管14远离风机的端部之间的距离与所述集管13的长度的比值范围为0.25～1，可避免液管14靠近所述风机的端部与液管14远离风机的端部之间的距离太小，导致液管14只能对集管13内的少部分液态制冷剂进行加热，液管14对集管13内的液态制冷剂加热后仍有部分液态制冷剂存在，不能有效提升换热器的换热效率；也可避免液管14靠近风机的端部超出集管而导致液管14的材料浪费，因为液管14超出集管13的部分几乎起不到加热集管13的作用。在一些示例性实施例中，液管14靠近所述风机的端部与液管14远离风机的端部之间的距离与所述集管13的长度的比值可为0.25、0.4、0.55、0.7、0.85、1等。
41.在一个实施例中，液管14设有入口141与出口142，入口141位于液管14远离风机的端部，出口142位于液管14靠近风机的端部，热流体通过入口141流入液管14内，通过出口142流出液管14。由于集管13内与风机距离较远的位置处的液态制冷剂量较大，通过设置液管14的入口141位于液管14远离风机的端部，液管14的出口142位于液管14靠近风机的端部，有助于集管13内与风机距离较远位置处的液态制冷剂吸收更多的热量，有效提升液态制冷剂的气化量。
42.在一个实施例中，所述液管14设置在所述集管13的外表面时，所述液管14的延伸方向与所述集管13的延伸方向平行，或者所述液管14缠绕在所述集管13的外表面。通过设置液管14的延伸方向与集管13的延伸方向平行，可便于液管14与集管13外表面的连接；通过设置液管14缠绕在集管13的外表面，有助于增大液管14与集管13的接触面积，提升液管14与集管13之间的热量传递的效率。
43.在一个实施例中，所述液管14设置在所述集管13的外表面时，所述液管14焊接在所述集管13的外表面。如此设置，可使得液管14在集管13的外表面连接比较牢固，防止二者发生分离。在一个示例性实施例中，液管14与集管13进行焊接时采用的焊料可以是磷青铜材料，磷青铜材料比较廉价易得。
44.在一个实施例中，所述液管14设置在所述集管13内时，所述液管14的外表面设有
凸起结构。如此设置，可使得液管14的外表面的面积增大，也即是增大液管14与集管13的换热面积，有助于提升液管14与集管13之间的热量传递的效率。在一个示例性实施例中，液管14的外表面设置的凸起结构可呈螺旋形，类似于外螺纹的结构。
45.进一步地，液管14设置在集管13内时，集管13设有两个开口，热流体通过一个开口进入到液管14的入口141，通过液管的出口142流出的热流体通过另一个开口流出集管13。
46.在一个实施例中，所述集管13的内表面设有凹槽结构。如此设置，集管13的内表面的面积较大，且可增大集管13内的液态制冷剂与集管13的内表面的接触几率，有助于提升集管13与液管14之间的换热效率；并且，液态制冷剂在凹槽内的滞留时间较长，增大液态制冷剂与集管13的内表面的接触时间，也有助于液态制冷剂吸收更多热量发生气化。在一个示例性实施例中，集管13内表面的凹陷结构可呈螺旋状，类似于内螺纹的结构。
47.在一个实施例中，所述液管14的内表面设有凹陷结构。如此设置，液管14的内表面的面积较大，且可增大液管14内的热流体与液管14的内表面的接触几率，有助于提升集管13与液管14之间的换热效率；并且，热流体在凹陷内的滞留时间较长，增大热流体与液管14的内表面的接触时间，更有助于热流体的热量传递至集管13。在一个示例性实施例中，液管14内表面的凹陷结构可呈螺旋状，类似于内螺纹的结构。
48.在一个实施例中，液管14与集管13的材料为金属材料，例如金属铜或金属铝。如此，液管14与集管13的导热性较好，有利于液管14内的热流体的热量传递至集管13内的液态制冷剂。
49.在一个实施例中，液管14与集管13的材料相同，如此液管14设置集管13的外表面时，便于将液管14与集管13焊接在一起。在一个示例性实施例中，液管14与集管13的材料均为铜。在另一示例性实施例中，换热器为微通道换热器，集管13的材料为铝，液管14的材料为铝。
50.在一个实施例中，所述集管13的外径范围为9/8英寸到17/8英寸，例如为9/8英寸、11/8、13/8英寸、15/8英寸、17/8英寸等；液管14的外径可以是3/8英寸到1/2英寸，液管14的外径可与换热系统中的液体管道的外径相同。
51.本技术实施例还提供了一种换热系统。参见图2至图4，所述换热系统100包括压缩机20、换向阀30、第一换热器40、第二换热器80和节流元件50，所述第二换热器80为上述任一实施例所述的换热器10。
52.所述第一换热器40包括第一气相口41和第一液相口42，所述第二换热器80包括第二气相口16和第二液相口17，所述压缩机20包括排气口21和进气口22。
53.所述压缩机20的排气口21及进气口22分别通过所述换向阀30与所述第一换热器40的第一气相口41及所述第二换热器80的第二气相口16连通，所述第一换热器40的第一液相口42与所述液管14的入口141连通，所述液管14的出口142通过所述节流元件50与所述第二液相口17连通，所述液管14流出的制冷剂通过所述节流元件50流入所述第二液相口17。所述第一液相口42通过所述节流元件50与所述第二液相口17连通，所述第二液相口17流出的制冷剂通过所述节流元件50流入所述第一液相口42。
54.本技术实施例提供的换热系统具有两种工作模式：制冷模式和制热模式。在制冷模式下，实现用户侧的制冷；在制热模式下，实现用户侧的制热。下面将介绍两种工作模式的原理。
55.在制冷模式下，第一换热器40作为冷凝器，第二换热器80作为蒸发器。具体地，控制换向阀30，使压缩机20的排气口21排出的气态制冷剂经过第一气相口41进入到第一换热器40中；气态制冷剂在第一换热器40中进行换热得到液态制冷剂；由第一液相口42排出的液态制冷剂通过液管14的入口141进入到液管14，通过液管的出口142排出的液态制冷剂经过节流元件50及第二液相口17进入到第二换热器80，液态制冷剂在第二换热器80中进行吸热蒸发，从而实现用户侧的制冷；从第二换热器80的第二气相口16排出的气态制冷剂经过换向阀30后经进气口22进入到压缩机20。
56.在制热模式下，第一换热器40作为蒸发器，第二换热器80作为冷凝器。具体地，控制换向阀30，使压缩机20的排气口21排出的气态制冷剂经过第二气相口16进入到第二换热器80中；气态制冷剂在第二换热器80放热冷凝变为液态的制冷剂，从而实现用户侧的制热；经第二换热器80的第二液相口17排出的液态制冷剂经过节流元件50及第一液相口42进入到第一换热器40中，并在第一换热器40中进行换热得到气态制冷剂；气态制冷剂经第一气相口41排出，并经过换向阀30及压缩机的进气口22进入到压缩机。
57.本技术实施例提供的换热系统，第二换热器作为蒸发器时，第一换热器排出的液态制冷剂作为热流体流入液管14中对集管13进行加热，且通过液管14流出的液态制冷剂回到第二换热器中，不需要设置提供热流体的元件，有助于简化换热系统的结构。
58.在一个实施例中，所述换向阀30为四通换向阀。
59.在一个实施例中，如图2所示，所述节流元件50包括双向膨胀阀51，所述换热系统100还包括第一单向阀61和第二单向阀62。
60.所述双向膨胀阀51的一端与第二液相口17连通，所述双向膨胀阀51的另一端分别与所述第一单向阀61的入口及所述第二单向阀62的出口连通，所述第一单向阀61的出口与所述第一液相口42连通；所述液管14的出口与所述第二单向阀62的入口连通；所述液管14的出口依次所述第二单向阀62及所述双向膨胀阀51与所述第二液相口17连通，所述第二液相口17依次通过所述双向膨胀阀51及所述第一单向阀61与所述第一液相口42连通。
61.通过设置节流元件50为双向膨胀阀51，仅采用一个膨胀阀即可，可减小节流元件的数量。换热系统在制冷模式下，第一单向阀61的设置可防止第一换热器流出的液态制冷剂直接通过双向膨胀阀51流入第二换热器80，使得第一换热器流出的液态制冷剂只能流入至液管14，以将热量传递至集管13。换热系统在制热模式下，第二单向阀62的设置可防止第二换热器80流出的液态制冷剂流入液管14，使得第二换热器80流出的液态制冷剂只能通过第一单向阀61进入第一换热器。如此设置，有助于提升换热系统的换热效率。
62.在另一实施例中，如图3所示，所述节流元件50包括第一单向膨胀阀52和第二单向膨胀阀53。所述液管14的出口142与所述第一单向膨胀阀52的入口连通，所述第一单向膨胀阀52的出口与所述第二液相口17连通；所述第二液相口17与所述第二单向膨胀阀53的入口连通，所述第二单向膨胀阀53的出口与所述第一液相口42连通。
63.换热系统在制冷模式下，第二单向膨胀阀53的设置可防止第一换热器40流出的液态制冷剂直接流入第二换热器80，使得第一换热器40流出的液态制冷剂只能进入到液管14，以将热量传递至集管13；换热系统在制热模式下，第一单向膨胀阀52的设置可防止第二换热器80排出的液态制冷剂进入到液管14，使得第二换热器80排出的液态制冷剂只能进入到第一换热器40中。如此设置，有助于提升换热系统的换热效率。
64.在再一个实施例中，如图4所示，所述节流元件50包括第三单向膨胀阀54，所述换热系统100还包括第一节点71、第二节点72、第三节点73、第三单向阀63、第四单向阀64和第五单向阀65。所述第三单向阀63的入口、所述第四单向阀64的入口及第三单向膨胀阀54的出口分别连接至所述第一节点71，所述第四单向阀64的出口、所述第五单向阀65的入口及所述第二液相口17分别连接至所述第二节点72，所述第三单向膨胀阀54的入口及所述第五单向阀65的出口分别连接至所述第三节点73。
65.所述第一液相口42与所述液管14的入口141连通；所述液管14的出口142依次通过所述第三节点73、所述第三单向膨胀阀54、所述第一节点71、所述第四单向阀64及所述第二节点72与所述第二液相口17连通；所述第二液相口17依次通过所述第二节点72、所述第五单向阀65、所述第三节点73、所述第三单向膨胀阀54、所述第一节点71及所述第三单向阀63与所述第一液相口42连通。
66.通过上述的结构及连接关系，使得仅采用一个单向膨胀阀即可实现换热器的功能。换热系统在制冷模式下，第三单向阀63的设置，可避免第一换热器40流出的液态制冷剂直接进入到第二换热器，使得第一换热器40流出的液态制冷剂只能进入到液管14，以将热量传递至集管13；换热系统在制热模式下，第四单向阀64的设置，使得第二换热器80流出的液态制冷剂只能通过第五单向阀65、第三单向膨胀阀54及第三单向阀63进入到第一换热器40中；换热系统在制冷模式下，第五单向阀65的设置，避免液管14流出的液态制冷剂直接进入到第二换热器80中，使得液管14流出的液态制冷剂必须先通过第三单向膨胀阀54才能进入到第二换热器80中。如此设置，有助于提升换热系统的换热效率。
67.进一步地，所述换热系统还包括第六单向阀66，所述第六单向阀66的入口连接在第三单向阀63的出口与第一液相口42之间，所述第六单向阀66的出口与所述液管14的入口141连通。第六单向阀66的设置可避免液管14中的液态制冷剂倒流回第一换热器中。
68.在一个实施例中，所述换热系统100还包括设置在所述第二换热器80顶部的风机(未图示)，所述液管14的入口141设置在所述液管14远离所述风机的端部，所述液管14的出口142设置在所述液管14靠近所述风机的端部，所述液管14远离所述风机的端部与所述集管13远离所述风机的端部齐平。如此设置，有助于提升换热系统的换热效率。
69.本技术实施例提供的换热系统，在换热系统在制冷模式时，第二换热器中液管的设置，可提升集管的温度，可有效提升换热系统的换热效率，相对于第二换热器中未设置液管的方案，换热系统的换热效率可提升8％左右；相对于在换热系统的压缩机的进气口设置回热器来将未气化的制冷剂气化的方案来说，可降低换热系统的成本，降低换热系统的压降；由于液管的设置可提升集管的温度有助于集管内的液态制冷剂的蒸发，则在换热系统在制冷模式时，可适当减小风机的功率，减小靠近风机的换热管的过热度，如此也有助于提升换热系统的换热效率。
70.在一示例性实施例中，液管14中流动的热流体的温度为40℃，制冷剂的蒸发温度为-2℃，则液管14中流动的热流体的温度与制冷剂的蒸发温度的差值为42℃，可以使得集管13内的液态制冷剂迅速蒸发。
71.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术保护的范围之内。