1.本实用新型涉及空调制冷或采暖的技术领域,尤其涉及一种制冷剂微流道换热器。
背景技术:
2.传统中小型家用、商用空调系统室外机风冷冷凝器多数是铜管
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铝片胀管结合的管片式换热器,蒸发器采用管片式换热器、不锈钢板式换热器、套管式换热器等,而大型中央空调一般采用壳管式换热器和室外冷却塔结合换热的方式。壳管式换热器中制冷剂与水热交换,水变成冷水或热水,送入室外冷却塔升温或降温至大气环境温度。绝大多数中小型家用、商用空调系统换热器采用风冷管片式换热器,这类换热器制冷模式时在室外环境温度高于35℃时换热效果差,制冷效果差,制热模式时在室外环境温度低于-15℃时严重结霜或结冰,已经不能换热。
3.对于r744二氧化碳制冷剂,系统压力都非常高,远大于现有换热器的爆破压力。因此,需要对现有空调上使用的换热器进行改进。
技术实现要素:
4.因此,针对现有的换热器存在的上述问题,现旨在提供一种制冷剂微流道换热器,结构简单,制作和维护保养方便,相对于传统的空调系统换热器,制冷剂在微流道管内的换热流程短,换热效果好,制冷剂微流道换热器体积很小,成本很低。
5.本实用新型的技术方案是,
6.一种制冷剂微流道换热器,包括:
7.所述制冷剂微流道换热器下部的液态制冷剂接口1与下外端盖2连通,所述下外端盖2上方设有下内端盖4,所述下内端盖4至液态制冷剂接口1的空间为下部液态制冷剂空间3;
8.所述制冷剂微流道换热器中部的外筒体7内的下部设有下内端盖4,外筒体7内的上部设有上内端盖9,在所述上内端盖9和下内端盖4之间的外筒体7内,设有若干折流板6;所述折流板沿所述外筒体的长度方向依次设置,每一所述折流板上设有若干走水孔16;所述外筒体7内还设置有若干制冷剂微流道管8,每一所述微流道管8依次穿过所述上内端盖9、若干所述折流板和所述下内端盖4;
9.所述外筒体7外壁设有外筒体水接管安装孔14;所述微流道管8外壁设有凸起;
10.所述上内端盖9的上方设有上外端盖11,上内端盖9与上外端盖11之间形成气态制冷剂空间10。
11.折流板是平行于上内端盖,下内端盖设置。液态制冷剂空间3包括液态制冷剂接口1的部分。气态制冷剂空间10包括气态制冷剂接管13的部分。
12.上述的制冷剂微流道换热器,其中,所述外筒体呈竖直设置。
13.上述的制冷剂微流道换热器,其中,每一所述微流道管的内径均不大于1mm。增加
微流道管的壁厚,就可以增加耐压爆破压力。所述微流道管的内径均不大于1mm;增加微流道管的壁厚,就可以增加耐压爆破压力。微流道管的长度取决于气态、液态转换需要的换热行程,微流道管的数量不小于空调系统总换热量与单根微流道管换热量的比值。
14.上述的制冷剂微流道换热器,其中,所述微流道管外壁的凸起为正弦波凸起。微流道管外壁的凸起可以增加微流道管与换热器内的水或乙二醇溶液的换热面积。进一步地,所述正弦波凸起为高度不大于0.2mm的正弦波凸起。
15.优选的是,所述微流道管所有零部件材质为相同材质,便于相互连接,所有部件都采用同一材质,优选为紫铜,也可以用铝合金、钢、不锈钢等导热性好的材料。
16.优选的连接方式可以是钎焊,也可以是氩弧焊、冷焊、激光焊接等。
17.连接后要求通过酸洗除去换热器内外氧化皮;采用铝合金、钢等材质时,换热器内外还要做化学镀镍处理,防止腐蚀。
18.上述的制冷剂微流道换热器,其中,所述外筒体上端部外径与所述上外端盖11的内径大小相适应,所述外筒体下端部外径与所述下外端盖2的内径大小相适应;外筒体上下端分别套接于所述上外端盖11和下外端盖2内。
19.外筒体下端部外圆与下外端盖内圆连接、外筒体下端部内圆与下内端盖外圆连接,连接后形成液态制冷剂空间;所述外筒体上端部外圆与上外端盖内圆连接、上内端盖外圆连接,连接后形成气态制冷剂空间。
20.上述的制冷剂微流道换热器,其中,所述外筒体中段内,下内端盖4与上内端盖9之间的空隙形成制冷剂与水或乙二醇溶液的换热空间。
21.上述的制冷剂微流道换热器,其中,上下外端盖的制冷剂接口安装孔拔孔后与制冷剂接口连接;
22.两个所述外筒体进出水管安装孔拔孔后与出水接管15和进水接管17分别连接。制冷剂接口,形成了制冷剂的进出通道。上述的制冷剂微流道换热器,外筒体下部为进水管,上部为出水管,可以根据需要选择宝塔型接口连接胶管,也可以选着螺母加聚四氟垫片的方式连接硬管。
23.上述的制冷剂微流道换热器,其中,所述上下内端盖、折流板上供所述微流道管穿过的微流道孔,呈正三角形等间距分布。上述的制冷剂微流道换热器,上、下内端盖上均设有若干按照正三角形等间距分布孔,用于穿微流道管;每一所述折流板上均设有若干按照正三角形等间距分布孔,用于穿微流道管。这些孔在穿入制冷剂微流道管前必须保证每一层板的每一孔都一一对正。
24.上述的制冷剂微流道换热器,其中,折流板的走水孔在圆周半区内正三角形等间距分布;在外筒体内有走水孔的半区相互错位安装。这样可以形成内部水流折流效果。
25.折流板的走水孔的直径取决于周边穿微流道管孔的空白区域大小,与周边微流道管孔形成正三角形分布。
26.折流板的走水孔的数量取决于进水管或出水管的内截面积大小,一个折流板上所有走水孔的面积和应不小于进水管或出水管的内截面积。
27.上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是:
28.本实用新型结构简单,制作和维护保养方便,相对于传统的空调系统换热器,制冷剂在微流道管内的换热流程短,换热效果好,制冷剂微流道换热器体积很小,成本很低。应
用于空调系统中,能效是目前市面上空调能效的两倍以上。
29.更大的意义在于,加厚液态、气态制冷剂包围部件的壁厚,以及微流道管的壁厚,可以用于r744二氧化碳制冷剂的换热。
附图说明
30.图1为本实用新型一种制冷剂微流道换热器在制冷模式下(接水口为胶管)的整体结构示意图;
31.图2为本实用新型一种制冷剂微流道换热器在制热模式下(接水口为螺母)的整体结构示意图;
32.图3为本实用新型一种制冷剂微流道换热器的内端盖的结构示意图;
33.图4为本实用新型一种制冷剂微流道换热器的折流板的结构示意图;
34.图5为本实用新型一种制冷剂微流道换热器的一种微流道管截面示意图;
35.图6为本实用新型一种制冷剂微流道换热器的制冷剂接管示意图;
36.图7为本实用新型一种制冷剂微流道换热器的宝塔型水接管示意图;
37.图8为本实用新型一种制冷剂微流道换热器的螺母水接管示意图。
38.附图中:1、液态制冷剂接口;2、下外端盖;3、液态制冷剂空间;4、下内端盖;5、水空间;6、折流板;7、外筒体;8、微流道管;9、上内端盖;10、气态制冷剂空间;11、上外端盖;12、上端盖气态制冷剂接管拔孔;13、气态制冷剂接管;14、外筒体水接管安装孔;15、出水接管;16、走水孔;17、进水接管;18、下端盖液态制冷剂接管拔孔;19、水接管螺母;20、聚四氟垫片;21、微流道管孔。
具体实施方式
39.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明,但不作为本实用新型的限定。
40.下部液态制冷剂空间,包括液态制冷剂接口1、下外端盖2、液态制冷剂空间3、下内端盖4。
41.中间制冷剂与水或乙二醇溶液换热空间,包括外筒体7、下内端盖4、若干折流板6、上内端盖9、若干制冷剂微流道管8、筒体内的水空间5、进水接管17、出水接管15。
42.上部气态制冷剂空间,包括气态制冷剂接口10、上外端盖11、上内端盖9、气态制冷剂空间10。
43.若干折流板6,若干所述折流板均设于所述上内端盖9、下内端盖4之间,若干所述折流板沿所述外壳的长度方向依次设置,每一所述折流板6上设有若干走水孔16。
44.所述液态制冷剂接口与所述下外端盖连接,所述气态制冷剂接口与所述上外端盖连接。优选的,下外端盖、上外端盖的制冷剂安装孔心拔孔,保证制冷剂接口强度。
45.优选的,外筒体下部拔孔为进水管安装孔,上部拔孔为出水管安装孔。拔孔保证进水管、出水管的接口强度。
46.若干制冷剂微流道管8,若干所述微流道管均设于所述外筒体内,每一所述微流道管依次穿过一所述下内端盖4、若干所述折流板6和上内端盖9。所述微流道管8的内径均不大于1mm;增加微流道管8的壁厚,就可以增加耐压爆破压力。优选的,微流道管8外圆为高度
不大于0.2mm的正弦波凸起,可以增加微流道管8与换热器内的水或乙二醇溶液的换热面积。
47.上述的制冷剂微流道换热器,外筒体下部为进水管17,上部为出水管15,可以根据需要选择宝塔型接口(如图7)连接胶管,也可以选着螺母19加聚四氟垫片20的方式(如图8)连接硬管。
48.上述的制冷剂微流道换热器,其中,所述外筒体7呈竖直设置。
49.上述的制冷剂微流道换热器,所有部件都采用同一材质,常规制冷剂优选为紫铜毛细管,也可以用铝合金、钢、不锈钢等导热性好的材料。其中,所述下外端盖2、上外端盖11分别与所述外筒体7的外圆连接;所述下内端盖4、上内端盖9分别与所述外筒体7的内圆连接;若干所述折流板6分别与所述外筒体内圆连接;所述液态制冷剂接口1与所述下外端盖拔孔18连接,所述气态制冷剂接口10与所述上外端盖拔孔12连接;两所述进水管、出水接管分别与两所述外筒体水接管安装孔14连接。连接方式可以是钎焊,也可以是氩弧焊、冷焊、激光焊接等。连接后要求通过酸洗除去换热器内外氧化皮;采用铝合金、钢等材质时,换热器内外还要做化学镀镍处理,防止腐蚀。
50.上述的制冷剂微流道换热器,下内端盖4、上内端盖9上均设有若干按照正三角形等间距分布的微流道孔16,用于穿微流道管8;每一所述折流板6上均设有若干按照正三角形等间距分布的微流道孔16,用于穿微流道管8。这些孔在穿入制冷剂微流道管前必须保证每一层板的每一排孔都一一对正。
51.若干所述折流板6的走水孔16在圆周半区内正三角形等间距分布,在外筒体内有走水孔16的半区相互错位安装,形成内部水流折流效果。走水孔的直径取决于周边微流道管孔16的空白区域大小,与周边微流道管孔16形成正三角形分布,一个折流板上所有走水孔16的面积和应不小于进水管17或出水管15的内截面积。
52.进一步,作为一种较佳的实施例,外筒体7呈竖直设置。
53.如图1所示,制冷模式下,本实用新型作为冷凝器使用,气态制冷剂接管13与空调系统的压缩机排气口连接,高温高压的气态制冷剂在微流道管8内与外筒体7内的水或乙二醇溶液换热,由上到下逐渐变为低温高压的液态制冷剂,通过液态制冷剂接口1与空调系统图的储液罐入口连接。
54.如图2所示,制热模式下,本实用新型作为蒸发器使用,液态制冷剂接管1与空调系统的制冷剂节流元件(如膨胀阀或毛细管)出口连接,空调系统的制冷剂节流元件(如膨胀阀或毛细管)出口的低温低压气液两相制冷剂在微流道管8内与外筒体7内的水或乙二醇溶液换热,由下到上逐渐变为高温低压的气态制冷剂,通过气态制冷剂接口13与空调系统图的压缩机吸气口连接。
55.本实用新型图1和图2中,在气温高于5℃时,可以是软水;在气温低于5℃时,使用乙二醇溶液。根据空调系统使用环境的最低温度条件,使用溶剂0~66%的乙二醇溶液,要求乙二醇溶液的冰点低于制冷剂蒸发温度20℃。
56.空调系统制冷模式运行时,高温高压气态制冷剂进入微流道管8,因为微流道管8的内径狭小,在高压驱动下只能以泡沫流的形式流动,制冷剂的热量传递到微流道管8的外壁,通过微流道管8的外壁与微流道管8外的流动水交换热量,通过水或乙二醇溶液将热量带出制冷剂微流道换热器,微流道管8中的气态制冷剂逐渐冷凝为液态制冷剂;空调系统制
热模式运行时,低温低压的气液两相制冷剂进入微流道管8,因为微流道管4的内径狭小,在压缩机吸气动力驱动下只能以泡沫流的形式流动,制冷剂从微流道管8的外壁吸收汽化蒸发需要的热量,流动的水源源不断向微流道管8的外壁提供给热量,保证制冷剂完全汽化。
57.本实用新型既可以作为冷凝器换热,又可以作为蒸发器换热。
58.优选的,每一微流道管8的内径均不大于1mm;增加微流道管的壁厚,就可以增加耐压爆破压力。优选的,微流道管外圆有高度不大于0.2mm的正弦波凸起,可以增加微流道管与换热器内的水或乙二醇溶液的换热面积。
59.本实用新型可以通过增减微流道管8的数量,可以实现1匹空调至2.5匹空调系统的换热需求,大于2.5匹空调系统则采用多个制冷剂微流道换热器;微流道管8采用导热系数高、有防污抗垢特点的材料;微流道管8的长度通过理论计算和实验验证;微流道管8外使用软水时,空调系统适合于最低气温5℃的中国南方地区;微流道管8外使用乙二醇溶液时,通过使用高浓度的乙二醇溶液,空调系统适合于最低气温-48℃的中国极寒地区。
60.制冷剂在微流道管8内的流动是泡沫流形式,而在直径大于3mm的铜管的流动是紊流形式,泡沫流热交换效果又远大于紊流换热效果,泡沫流的流程更短。本实用新型解决换热器小型化和高换热效率问题,大幅度提高了系统的能效比。
61.增加所有包容制冷剂的部件的壁厚,就可以增加耐压爆破压力。从而可以满足r744二氧化碳制冷剂的耐压要求。
62.以上所述仅为本实用新型较佳的实施例,并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本实用新型的保护范围内。