具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管，包括換熱器、翅片盤管、分配器。換熱器為條狀管，其兩個(gè)頂端分別包括一個(gè)換熱器入口和一個(gè)換熱器出口，翅片盤管沿?fù)Q熱器長(zhǎng)度方向的側(cè)壁與換熱器相連接，并且翅片盤管包括一制冷劑入口處設(shè)置分配器。采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)改進(jìn)盤管結(jié)構(gòu)以達(dá)到使運(yùn)行過(guò)中的蒸發(fā)溫度更高更穩(wěn)定，并且防止液態(tài)冷媒進(jìn)入壓縮機(jī)，并且成本較低，制造簡(jiǎn)單方便，最大限度的降低增加部分的成本和數(shù)量。
【專利說(shuō)明】具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種換熱設(shè)備，更具體地說(shuō)，涉及一種具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅
片盤管。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的換熱機(jī)組的基本原理是使制冷劑在熱泵的蒸發(fā)器盤管中達(dá)到紊流狀態(tài)。事實(shí)上，如果要達(dá)到最高的容量，必須使得每個(gè)回路里的冷媒在到達(dá)出口前都得到充分蒸發(fā)并達(dá)到過(guò)熱蒸汽狀態(tài)。如果翅片表面的氣流可以均勻分流并且整個(gè)換熱器表面的換熱系統(tǒng)相等，也可以達(dá)到上述的效果。但是，在實(shí)際的運(yùn)行中，翅片盤管作為蒸發(fā)器，其表面易受到室外空氣溫度及濕度營(yíng)影響導(dǎo)致的結(jié)霜，從而影響運(yùn)行狀況。結(jié)霜的原因是通過(guò)換熱器的空氣溫度降低到其露點(diǎn)溫度以下，空氣中的水分凝結(jié)成水珠，如果翅片表面的溫度低于O度，那水珠就結(jié)冰。
[0003]因結(jié)霜增加了換熱阻力，結(jié)霜那部分盤管的熱交換及效率就會(huì)大大降低，空氣流量也會(huì)隨之減少。這種狀態(tài)下，該部分盤管里的冷媒無(wú)法在出口前達(dá)到過(guò)熱蒸汽狀態(tài)，降低了離開(kāi)盤管的冷媒的平均過(guò)熱度，而為了提高未結(jié)霜部分盤管冷媒的過(guò)熱度以補(bǔ)償結(jié)霜部分不完全蒸發(fā)導(dǎo)致的低蒸發(fā)狀態(tài)，迫使進(jìn)口連接的換熱器降低流量。該狀態(tài)下，翅片盤管的性能降低，運(yùn)行過(guò)程中的代價(jià)也會(huì)越來(lái)越高。最終的結(jié)果就是蒸發(fā)溫度及蒸發(fā)壓力降低影響了熱泵的性能，到達(dá)壓縮機(jī)的流量受限制，迫使保護(hù)系統(tǒng)停止系統(tǒng)運(yùn)行。
[0004]有效的解決方法有以下3種:
[0005]1.增大翅片盤管及表面積以提高蒸發(fā)溫度避免結(jié)霜，但這僅僅是一個(gè)治標(biāo)不治本的辦法，因?yàn)闊o(wú)法保證完全避免翅片結(jié)霜或者少部分回路結(jié)冰也會(huì)影響其余部分回路的性能。并且增加了熱泵的投資及規(guī)模
[0006]2.接受降低的過(guò)熱度甚至沒(méi)有過(guò)熱度，保持膨脹閥開(kāi)度以適當(dāng)?shù)谋苊饣芈饭ぷ鲿r(shí)的代價(jià)。運(yùn)行過(guò)程中的蒸發(fā)溫度得到一定的保證，但會(huì)有一定數(shù)量的從翅片盤管出來(lái)的未蒸發(fā)的液態(tài)冷媒進(jìn)入到壓縮機(jī)，影響機(jī)組的性能，增加了壓縮機(jī)正常運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)
[0007]3.在液體管路及吸入管之間增裝換熱器。該方法增大了安裝難度，管道系統(tǒng)、水力連接、焊接等，降低系統(tǒng)可靠性。并且，換熱器與吸入管之間的連接長(zhǎng)度導(dǎo)致壓降對(duì)效率的影響更大。
[0008]此外，該操作是不穩(wěn)定的，因?yàn)樵谶\(yùn)行過(guò)程中，如果膨脹閥開(kāi)度過(guò)大，部分制冷劑會(huì)從蒸發(fā)器流進(jìn)新增的換熱器，增加了液態(tài)冷媒的過(guò)冷度，進(jìn)一步的增大了換熱器的流量；隨著部分的液態(tài)冷媒留在蒸發(fā)器，蒸發(fā)器內(nèi)的流量增大，并且盡管需要去補(bǔ)償過(guò)熱蒸發(fā)，但因上述原因形成的反向的新循環(huán)使得膨脹閥關(guān)閉。
[0009]另一方面，還有一個(gè)運(yùn)行過(guò)程中因部分盤管結(jié)霜導(dǎo)致的現(xiàn)象是，從結(jié)霜的盤管中出來(lái)的液態(tài)冷媒通過(guò)回油管路沖進(jìn)排氣出口集管的最底端并流進(jìn)壓縮機(jī)，增加能耗并降低可靠性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的旨在提供一種具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管，來(lái)解決現(xiàn)有的換熱器中，蒸發(fā)溫度及蒸發(fā)壓力的降低會(huì)影響熱泵的性能，導(dǎo)致到達(dá)壓縮機(jī)的流量受限制，易使保護(hù)系統(tǒng)停止系統(tǒng)運(yùn)行的問(wèn)題。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管，包括換熱器、翅片盤管、分配器。換熱器為條狀管，其兩個(gè)頂端分別包括一個(gè)換熱器入口和一個(gè)換熱器出口，翅片盤管沿?fù)Q熱器長(zhǎng)度方向的側(cè)壁與換熱器相連接，并且翅片盤管包括一制冷劑入口處設(shè)置分配器。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，換熱器長(zhǎng)度方向的側(cè)壁上還設(shè)有一制冷劑出口。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，換熱器的材質(zhì)可以選用銅、鋁、鈦、不銹鋼等，管道內(nèi)壁光滑或有槽紋。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，分配器為帶有很多標(biāo)準(zhǔn)口徑的接口的管，接口的管徑由翅片盤管的流量確定，并且一個(gè)接口對(duì)應(yīng)一個(gè)翅片盤管的回路。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，分配器為具有毛細(xì)管接口的連接器，毛細(xì)管的長(zhǎng)度和管徑由翅片盤管的流量及尺寸決定。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，翅片盤管的末端增加一個(gè)額外的、用于利用管路中的壓力差將潤(rùn)滑油吸出并壓入壓縮機(jī)的毛細(xì)管。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，翅片盤管的材料為鋁、銅、不銹鋼或塑料，并且表面采用光滑或波紋。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，翅片盤管的底部增加一個(gè)使空氣與油液混合物換熱的循環(huán)。
[0019]采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)改進(jìn)盤管結(jié)構(gòu)以達(dá)到使運(yùn)行過(guò)中的蒸發(fā)溫度更高更穩(wěn)定，并且防止液態(tài)冷媒進(jìn)入壓縮機(jī)，并且成本較低，制造簡(jiǎn)單方便，最大限度的降低增加部分的成本和數(shù)量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]在本發(fā)明中，相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的特征，其中:
[0021]圖1是本發(fā)明具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0023]參照?qǐng)D1，本項(xiàng)目旨在研發(fā)一種具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管。蒸發(fā)器是將制冷劑與風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)送過(guò)來(lái)的空氣進(jìn)行熱交換的換熱器10。冷媒在翅片盤管11流動(dòng)，空氣在盤管與翅片之間的空隙流動(dòng)，若空氣按照箭頭I所示的方向流動(dòng)，兩者順流，若空氣按照箭頭2所示的方向流動(dòng)，則兩者逆流。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明的具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管主要包括換熱器10、翅片盤管11、分配器5。下面來(lái)詳細(xì)介紹各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)、連接和功能。
[0025]本發(fā)明的換熱器10可以是一個(gè)換熱性能好的換熱管。換熱器10 —般采用多回程的形式，冷媒在安裝好的平行管道中循環(huán)9流動(dòng)，制熱工況下，制冷劑從制冷劑入口 3進(jìn)入，從制冷劑出口 4排出，制冷工況則相反。
[0026]換熱器10為條狀管，其兩個(gè)頂端分別包括一個(gè)換熱器入口 6和一個(gè)換熱器出口 7，換熱器10長(zhǎng)度方向的側(cè)壁上還設(shè)有一制冷劑出口 4。換熱器10由一個(gè)或一組由銅、鋁、鈦、不銹鋼等組成的盤管組成。內(nèi)壁光滑或螺紋管均可。流體通過(guò)換熱器入口 6、換熱器出口 7或者相反方向，冷媒的溫度必須高于從翅片盤管11溢出的制冷劑的溫度。在熱泵運(yùn)行過(guò)程中，此冷媒流體可以利用冷凝器內(nèi)液態(tài)冷媒，因?yàn)榇藸顟B(tài)下流體的溫差足夠大，可采用簡(jiǎn)單緊湊的換熱器10，并保證合理的集管管徑。
[0027]本發(fā)明的換熱器10還可以利用液態(tài)冷媒在熱泵效率和控制上創(chuàng)造一個(gè)額外的好處，即使極限工況或瞬間，從換熱器10出來(lái)的過(guò)冷冷媒，通過(guò)交換器以后的進(jìn)入換熱器入口 6和換熱器出口 7之間的膨脹閥，可以避免壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)因空氣溫度過(guò)高或過(guò)低導(dǎo)致的流量不穩(wěn)定或流量不足。
[0028]翅片盤管11的材料為鋁、銅、不銹鋼或塑料，并且表面采用光滑或波紋，其沿?fù)Q熱器10長(zhǎng)度方向的側(cè)壁與換熱器10相連接，并且翅片盤管11包括一制冷劑入口 3處設(shè)置分配器5。翅片盤管11的研發(fā)過(guò)程中最常碰到的問(wèn)題是回油，由于在排氣出口集管的最低處冷媒的流速很低，無(wú)法將潤(rùn)滑油完全的帶走。因此，本發(fā)明在翅片盤管11的末端增加一個(gè)額外的毛細(xì)管8，可以利用管路中的壓力差將潤(rùn)滑油吸出并壓入壓縮機(jī)。
[0029]分配器5 —般安裝在進(jìn)口與各回路之間，以利于供熱模式下的冷媒分流并提高換熱效率。作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，分配器5為帶有很多標(biāo)準(zhǔn)口徑的接口的管，接口的管徑由翅片盤管11的流量確定，并且一個(gè)接口對(duì)應(yīng)一個(gè)翅片盤管11的回路。而作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，分配器5為具有毛細(xì)管接口的連接器，毛細(xì)管的長(zhǎng)度和管徑由翅片盤管11的流量及尺寸決定。
[0030]為了使回到壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油不含有冷凝器出來(lái)的制冷劑，本發(fā)明在翅片盤管11的底部增加一個(gè)循環(huán)9，使空氣與油液混合物換熱，回收液態(tài)冷媒的剩余熱量，增加系統(tǒng)的換熱效率的同時(shí)降低冷媒倒流。
[0031]循環(huán)9可以采用任何適合壓力容器的材質(zhì)制作，像銅、鋁、鈦、不銹鋼等，以便于與同材質(zhì)的翅片盤管11相連接，采用特殊的切割、膨脹和焊接等制造工藝，該制造方法同樣適用于另一部分的翅片盤管11。
[0032]上述這種結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用在采用蒸汽壓縮的風(fēng)冷熱泵帶熱回收或單純的熱泵機(jī)組上。
[0033]本發(fā)明還能起到的一個(gè)重要作用是在除霜循環(huán)9時(shí)用以清潔翅片盤管11的表面。
[0034]在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，空氣中的濕氣轉(zhuǎn)換成霜緊緊地附著在翅片盤管11上，或附著在已經(jīng)結(jié)成的霜表面，降低換熱效果，影響冷媒的壓力及溫度。為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，此時(shí)須停止制熱運(yùn)行并提高翅片的溫度化霜，完全化霜后再啟動(dòng)系統(tǒng)高效率的制熱。四通換向閥可以轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的流體方向，這樣蒸發(fā)器出來(lái)的高溫冷媒可加熱翅片盤管11化霜。在典型的應(yīng)用中，交換器垂直的安裝在翅片盤管11的頂部。這樣的結(jié)構(gòu)，使得翅片盤管11上部空氣流強(qiáng)于底部，這樣的作用是似的在運(yùn)行中，低處的空氣可以較快的到達(dá)濕點(diǎn)。這種情況下，翅片盤管11從底部開(kāi)始化霜，這樣霜的厚度增加的比另一部分快且多。因此，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在化霜循環(huán)9過(guò)程中，底部的化霜需要更多的熱量，化霜時(shí)間較長(zhǎng)，降低了系統(tǒng)整體效率。[0035]采用本發(fā)明提出的具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管，因?yàn)樵诘撞吭黾恿艘粋€(gè)循環(huán)9，流體的壓差增加，翅片盤管11底部的流量增加。因此，在化霜需求更大的地方化霜能力增加，降低熱損失，提高機(jī)組的整體效率。
[0036]適用于本發(fā)明的具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管的制冷劑可適用R134a，R22, R407C, R404a, R410A, R32 等。
[0037]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的說(shuō)明書僅是本發(fā)明眾多實(shí)施例中的一種或幾種實(shí)施方式，而并非用對(duì)本發(fā)明的限定。任何對(duì)于以上所述實(shí)施例的均等變化、變型以及等同替代等技術(shù)方案，只要符合本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍，都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書所保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管，其特征在于，包括: 換熱器、翅片盤管、分配器； 所述換熱器為條狀管，其兩個(gè)頂端分別包括一個(gè)換熱器入口和一個(gè)換熱器出口 ； 所述翅片盤管沿所述換熱器長(zhǎng)度方向的側(cè)壁與所述換熱器相連接，并且所述翅片盤管包括一制冷劑入口處設(shè)置所述分配器。
2.如權(quán)利要求1所述的具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管，其特征在于，所述換熱器長(zhǎng)度方向的側(cè)壁上還設(shè)有一制冷劑出口。
3.如權(quán)利要求1所述的具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管，其特征在于，所述換熱器的材質(zhì)可以選用銅、鋁、鈦、不銹鋼等，管道內(nèi)壁光滑或有槽紋。
4.如權(quán)利要求1所述的具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管，其特征在于，所述分配器為帶有很多標(biāo)準(zhǔn)口徑的接口的管，所述接口的管徑由所述翅片盤管的流量確定，并且一個(gè)接口對(duì)應(yīng)一個(gè)翅片盤管的回路。
5.如權(quán)利要求1所述的具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管，其特征在于，所述分配器為具有毛細(xì)管接口的連接器，所述毛細(xì)管的長(zhǎng)度和管徑由翅片盤管的流量及尺寸決定。
6.如權(quán)利要求1所述的具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管，其特征在于，所述翅片盤管的末端增加一個(gè)額外的、用于利用管路中的壓力差將潤(rùn)滑油吸出并壓入壓縮機(jī)的毛細(xì)管。
7.如權(quán)利要求1所述的具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管，其特征在于，所述翅片盤管的材料為鋁、銅、不銹鋼或塑料，并且表面采用光滑或波紋。
8.如權(quán)利要求1所述的具有高效換熱設(shè)計(jì)的熱泵用翅片盤管，其特征在于，所述翅片盤管的底部增加一個(gè)使空氣與油液混合物換熱的循環(huán)。
【文檔編號(hào)】F25B39/02GK103727708SQ201410014064
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】陳睿 申請(qǐng)人:克萊門特捷聯(lián)制冷設(shè)備(上海)有限公司