热交换器制造技术

一种热交换器，其使用一种诸如二氧化碳之类的高工作压力的制冷剂作为制冷剂。该热交换器包括：相互之间按预定距离设置并彼此平行的第一和第二集束管，每个集束管至少具有两个由一隔壁独立隔开的腔室；一组管，用于分别与该第一和第二集束管的相互面对的腔室连接，其中，各管至少分为两个管组，每个组具有一个单一的制冷剂通道；一个制冷剂进口管，形成在该第一集束管一端的腔室处，通过该进口管提供制冷剂；在隔壁上形成的一组返回孔，用于将相邻的两个腔室相互连通，通过各孔制冷剂继续向下流过各管组；一制冷剂出口管，形成在沿制冷剂的流动方向，与各管组的最后一管组连接的第一和第二集束管之一的腔室处，制冷剂通过该出口管排出。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热交换器，特别是涉及一种使用二氧化碳作为制冷剂的热交换器。
技术介绍
通常，热交换器是一种通过一壁表面将一高温流体的热量传递给一低温流体的热交换装置。目前大都使用基于氟利昂的制冷剂作为具有一热交换器的空调系统的制冷剂。然而，由于基于氟利昂的制冷剂被认为是全球变暖的主要原因，因此其使用逐步受到了限制。在上述情况下，用二氧化碳作为取代基于氟利昂的制冷剂的下一代制冷剂的各种研究工作在非常活跃地进行着。二氧化碳的全球变暖潜力(GWP)仅是R134a的大约1/1300，而R134a是一种典型的基于氟利昂的制冷剂，因此二氧化碳被认为是一种有利于环保的制冷剂。此外，二氧化碳具有如下优点由于运行压缩比低，因此二氧化碳制冷剂具有优越的容积效率，并且流入热交换器的空气温度和流出热交换器的制冷剂温度之间的温差比现存的制冷剂的温差更小。由于传热性能优秀，因此能改善冷却循环的效率。当外界温度与冬天一样低时，由于可以仅通过小的温差从外界空气中提取热量，因此将二氧化碳制冷剂用于热泵系统的可能性非常高。此外，由于二氧化碳的定容冷却能力(蒸发潜热×气体密度)是现存的制冷剂R134a的7或8倍，因此压缩机的体积可以大大降低。由于二氧化碳制冷剂的表面张力较低，因此更易于沸腾传热。由于其定压比热大，流体粘度低，因此传热性能优越。由此可见，二氧化碳制冷剂具有作为制冷剂的优越热力学性能。此外，根据冷却循环的观点讲，与常规制冷剂相比，由于其工作压力非常高，以致于在蒸发器一侧高达10倍，在气体冷却器(现存的冷凝器)一侧高达6-8倍，因此由于在该热交换器侧制冷剂中的压降形成的损失与现存制冷剂相比相对较低，所以可以使用具有大压降的表现优越传热性能的微通道热交换管。然而，由于二氧化碳的冷却循环是一个超越临界压力循环(transcriticalpressure cycle)，不但蒸发压力，而且气体冷却压力都比现存的制冷剂循环高6-8倍，因此为了使用二氧化碳作为制冷剂，现用的蒸发器和冷凝器都应该再设计，以便保证适用于高的压力。这就是说，在各种常规的车用蒸发器中的一种层状蒸发器因不能保证承受高的压力，因此不能使用二氧化碳作为制冷剂。在各种常规的车用冷凝器中的一种平行流型冷凝器需要再设计，以便在使用二氧化碳作为制冷剂时它可以用作热交换器。此外，该平行流热型冷凝器是一种单板型，其设计有一排管，并采用单板多通道形式，其中通过添加多个隔板把制冷剂的流道形成为一多通道的形式，从而改善性能。该多通道方法使制冷剂在该热交换器中良好地分布。然而，当该制冷剂是处于气体冷却中时，二氧化碳制冷剂的温度连续降低，在该热交换器中没有冷凝过程。因此，整个热交换器中的温度偏差很严重，所以形成了沿着热交换器表面的自加热流。这种加热流阻碍制冷剂和外界来的空气之间的热交换，因此传热性能恶化。同时，不象多通道方法那样，多板方法可以阻止多通道方法中的加热流，因此它使用二氧化碳作制冷剂比多通道方法更有效。在该多板方法中，设置有若干排管，制冷剂流过该若干排管进行热交换。然而，在多板方法的热交换器中，需要安装与每个板相连的管，对高压来说，这是一种较弱的结构。此外，与多通道方法相比，制冷剂在热交换器中的分布可能稍微变差。按常规，一种壁厚加厚的蛇形管热交换器已经被用作一种能承受高工作压力但无需考虑二氧化碳制冷剂特性的热交换器。然而，这种蛇形管热交换器具有大的压降，并且制冷剂在管中分布不规则，因此传热性能恶化，且制造成本增加。此外，在用作具有与一冷凝器相同功能的气体冷却器的热交换器中，热交换器中的制冷剂温度因与外界空气的传热而降低，以致于二氧化碳制冷剂的比容降低。在使用二氧化碳制冷剂的情况下，一热交换器的比容差非常大，所以在温度为大约110℃或更大的制冷剂进口处的二氧化碳的比容比在温度为大约50℃的制冷剂出口处的二氧化碳的比容大大约3倍。在使用二氧化碳为制冷剂的热交换器中，比容差随温度变化很大，保持辐射管的宽度不变对热交换器的重量，大小的小型化没有作用，并且零部件的制造成本增加。同时，在多板方法的热交换器中，由于该热交换器的集束管箱(headertanks)的各独立制冷剂通道必须分别连接，每个通道由另外的管连接。因此，为了制造一个具有另外的管的热交换器，需要许多加工步骤来组装该热交换器。日本专利出版物平10-206084公开了一种蛇形管热交换器的通用结构。该蛇形管热交换器具有一种较好的结构，但当使用诸如二氧化碳的在高压下工作的制冷剂时容易损坏。日本专利申请2001-201276和2001一59687公开的热交换器具有一个耐压性能改善了的集束管。这些热交换器与该蛇形管热交换器区别不大，并且被限制用作二氧化碳热交换器。此外，日本专利出版物平11-304378公开了一种车用热交换器，在该热交换器中，一辐射器和一冷凝器形成一整体。然而，这种结构很难原样用在使用二氧化碳的热交换器中。此外，日本专利出版物平11-351783公开了一种热交换器，在该热交换器中，一内杆件(inner post member)形成在每个集束管箱的内壁上，以致于由各内杆件形成的空间是圆形的。然而，该热交换器基本上使用一多通道方法，这种方法对二氧化碳热交换器是不适用的。在这种热交换器中，单一的管连接到两个或多个由各内杆件形成的空间上。日本专利出版物2000-81294公开了一种对上述热交换器进行改进的热交换器，其中一单一的管连接到由内杆件形成的两个空间上。由于在这个热交换器的结构中，流过各管的制冷剂流入这两个内部空间中，并在其中分布，因此各内杆件会成为阻力因素，阻止高压制冷剂从各管中排出。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的第一目的是提供一种使用诸如二氧化碳之类在高压下工作的制冷剂作为热交换介质的热交换器。本专利技术的第二目的是提供一种热交换器，其在一个使用一种当传热时流体的温度不断降低时能够产生加热流的流体作为制冷剂的热交换器中，可以切断该热交换器中的加热流，并具有优越的耐压性能。本专利技术的第三目的是提供一种热交换器，在该热交换器中，制冷剂可均匀分布。本专利技术的第四目的是提供一种热交换器，在该热交换器的结构中，制冷剂平稳地连接到集束管中。本专利技术的第五目的是提供一种热交换器，该热交换器具有一集束管，该集束管可用在多板型热交换器中，并且在该多板型热交换器中，可以采用多通道方法。本专利技术的第六目的是提供一种热交换器，当使用随温度变化具有大的比容差的流体，例如二氧化碳作为制冷剂时，该热交换器的重量和大小可以降低。本专利技术的第七目的是提供一种热交换器，在使用可在高压下工作并具有优越的传热性能的流体(诸如二氧化碳)作为制冷剂的热交换器中，该热交换器可以改善该制冷剂的热力学性能，同时在不需要对制造现存的冷凝器的制造设备进行较大改变的情况下就可被制造出来。为了实现上述各目的，提供了一种热交换器，该热交换器包括相互之间按预定距离设置并彼此平行的第一和第二集束管，每个集束管至少具有两个由一隔壁独立隔开的腔室；一组管，用于单独与该第一和第二集束管的腔室连接，且相互面对，其中，各管至少分为两个管组，每个组具有一个单一的制冷剂通道；一个制冷剂进口管，形成在该第一集束管一端的腔室处，通过该进口管提供制冷剂；在隔壁上形成的一组返回孔，用于将相邻的两个腔室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热交换器，其包括： 相互之间按预定距离设置并彼此平行的第一和第二集束管，每个集束管至少具有两个由一隔壁独立隔开的腔室， 一组管，用于单独与该第一和第二集束管的相互面对的腔室连接， 一个制冷剂进口管，形成在该第一集束管一端的腔室处，通过该进口管提供制冷剂， 在隔壁上形成的一组返回孔，用于将相邻的两个腔室相互连通，通过各孔，制冷剂继续向下流过各管组， 一制冷剂出口管，形成在沿制冷剂的流动方向，与各管组的最后一管组连接的第一和第二集束管之一的腔室处，制冷剂通过该出口管排出， 其中，各管被分成至少两个管组，每个管组具有一单一的制冷剂通道。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李俊康，张吉相，韩寅铁，朴昌镐，安龙贵，安黄载，
申请(专利权)人：汉拏空调株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]