热交换器盘管组合制造技术

一热交换器盘管组合１２。包括许多相互平行的直管２２，与上述直管２２连接的回管２８，及散热板３４。每根直管包含具有椭圆形横剖面的中央部分２４及具有为圆横剖面的圆凹座的二端部２６。每根回管具有为圆横剖面的二端部３２。回管的各端部３２可配合装入直管的圆凹座而不用考虑直管的长轴线５６的取向。椭圆形横剖面的长轴线相对于气流方向形成一斜角。每个散热片包含一个由导热材料制成的平面板，板上有许多孔３６。直管的中央部分伸入各孔３６。（*该技术在2014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用于热交换器的装有散热板的盘管组合。具体地说，本专利技术涉及这样的盘管组合，该组合具有许多大体为椭圆形横剖面的直管及许多回管，该组合中，直管延伸通过散热板并具有独特的几何形取向以达到在直管中流动的内热交换流体与流过上述各管的空气之间获得最大的热传递。此外，不管任一直管椭圆形横剖面的角旋转，上述各直管及各回管之间在结构上均相互连接。蒸发器或散热板盘管热交换器均典型地包括有一组以正方形或交错形式排列的各种长度的管或管系，还有许多散热板穿过上述管并横切围绕在该管上。上述各散热板均有与管的排列几何形状相应的冲压孔。在完工的成品中，有一风扇或鼓风机在与散热板平行及与上述管垂直的方向送入空气。通常，在各散热板的孔中有一成形的环，该环使延伸通过其中的上述管能顺畅穿入散热板，并牢靠地与之配合。上述环使散热板与管保持良好热接触，因此将热量传入或传出管时，提供良好的热传递。在一般的情况下，各管的各端与回弯管相配合至少形成一管系。各管系的各端部与各联管箱的进、出口相配合以完成热交换器的闭合。上述管、弯管、及散热板为钢、铜、铝或其它合适的金属及合金结构。具有代表性的如为钢结构，则先将管、弯管及散热板装配为盘管组合，然后将该盘管组合进行热浸镀锌。镀锌可改善钢的抗腐蚀能力也使散热板以热及机械作用与管结合。如为铜或铝结构，则不进行镀锌而将管扩大使其与各散热板紧密接触。上述扩大管的方法为将尺寸稍大的芯轴以强力通过单个管孔或以液压方法对盘管组合的管孔施加压力。许多因素涉及到管/散热板排列的几何形状，其中两个最重要的因素是；热传导表面(与空气流的接触面积)效率及气流通过一组管的阻力大小(以压力降测量)。在盘管组合中的热传递过程包括许多阶段。第一，通过众所周知的方法，使致冷剂或其他热交换流体在管的内表面汽化或冷凝。汽化或冷凝致冷剂在管中的流动是充分湍动、充满活力的，为热传递的有效方式。典型的热传递系数可以为400BTU/hr-ft2-F°(2270W/m2-K)，其中F°为华氏温度。其次，热是通过管壁传导。管壁是相当薄的，已知大多数金属的传导性能是高的。如钢管厚度为0.060英寸(1.5毫米)时，其传导系数约为5200BTU/hr-ft2-F°(29500w/m2-K)。最后，热的传递是从管表面传导至空气。由于空气的物理性能，从裸管至空气的热传递系数约为15BTU/hr-ft2-F°(85W/m2-K)。显然，传递的最后阶段为限制因素，总的热传递率决不可能大于外界的系数。因此，为了改善总的热传递系数，必需改善外部的热传递系数。众所周知，使空气经过各管运动可以加强外部的热传递。空气必需足够地湍流以阻止以层流通过盘管。也就是说，空气在离开盘管前必须尽可能长时间并反复地在盘管中与一根或多根管的表面接触。假如由于管组的几何形状使通过盘管组合的空气未与管接触(空气绕道而过)则消耗在促使空气绕道流动的功(风扇所耗马力)就被浪费了。作为一种改进盘管组性能的方法，可在管组中增加管的数量。因而增加了管的表面积同时减少了绕道的空气。但是增加管的表面积需要更大的费用。另外在盘管排列中增加的管需要相当大的空间。假如太多的管密集地聚在一起，气流将受到限制这样将需要更大的风扇马力。而且，对管的密度，也受到实际的限制，使各管相互靠得太近则各回弯管需要紧凑的半径。这些回弯管是难于装配的，而且这些回弯管与各管端部的焊接也是极端困难的。众所周知，在盘管组合中增加散热板也可增加盘管组合的热传递面积，从而加强外部热传递进程。更具体的说，典型的做法是将盘管组含的外表面积增加为10倍，则将有很大的面积与气流接触。虽然在各管间的空间中增加散热板将增加气流的阻力，但是散热板是很薄的材料(约为0.005-0.02英寸〔0.13-0.5毫米〕厚)，而且其取向通常与气体平行。因此，散热板所具备的有利因素大大超过气流阻力和风扇耗用马力的不利因素。典型情况的散热板间的间距约为0.16-0.33英寸(约为4.1-8.4毫米)。在最好的情况下，散热板效率总是稍微小于管表面效率，因为从物理上(或热学上)散热板只是从与管内冷却剂接触处向外伸展。增加了散热板则在上面叙述的热传递过程中增加了一个第四阶段，在此过程中热量必须首先通过管然后再传导至散热板。虽然散热板具有良好的传导性，但薄材料限制了热的传导。因此，如散热板的周边离开管子较远则散热板的效率降低。但是，散热板上具有起伏、褶皱和隆起则可稍为提高散热板效率。通过增加散热板表面积，上述特点可以改善从金属表面至空气的热传递，增强湍动，减少绕道的空气。但是这些特点也增加了空气的压力降，所以在利用上述特点时必须权衡考虑。因为增加散热板离开管的径向距离时散热板效率下降，所以管的几何形状及其间距变得更为重要。在一方面，移动各管使其相互之间更加靠近可以在各管之间提高散热板表面效率。在另方面，移动各管使其相互之间更加靠近在一组管中也增加了管的密度。正如前面所述，高的管密度由于气流受到限制需较高的风扇马力。因此，在管的成本、制造能力、及气流的限制范围内，管越多越能获得最优盘管效率。在散热板盘管设计中要折衷及权衡的因素是很多的。均应针对最大的外部热传递效率，最小的气流阻力以及最小的材料成本这几个目标来考虑。在热交换器盘管组合的
中的一些现有设计分别叙述于下矩形的管配置安排各管为直的行及列，此相对简单的排列具有很多优点。但是，这样的安排将引起相对较大量的绕道的空气。其中另外引起的问题是除了进空气一侧的管外，在一列中的每一根管直接处于另一管的“阴影”中而不能充分地接受气流。因此非常接近管子的散热板的很重要的部分处在“阴影”中也不能充分地接受气流。三角形的或交错的管配置以三角形方式安排各管，使各管中横向取向的各行交错，各管能更相互靠近并仍具有良好的敞开面积百分率使气流通过盘管。在直径为1英寸(25.4毫米)的各管之间，典型的等边间距为2.5英寸(63.5毫米)时，在盘管中任何行的敞开面积(1行的敞开面积％)为60％。而且通过盘管的空气被迫越过并围绕每一随后的管子列。当考虑一第二交错行的敞开面积计算时，则其投影的敞开面积(2行敞开面积％)名义上成为20％。此20％的名义敞开面积数字实际上略大于不是投影那样成为直线状的气流的敞开面积。不管怎样，三角形的方式有效地减少了绕道的气流而不致引起高的压力降，虽然各管仍存在“阴影”，但所增强的湍动可在各“阴影”处提供更好的气流。椭圆形管理论上，椭圆形或经压缩的各管可出现更少的气流阻力。另外，在一组内的各椭圆形管可安排更紧凑而贯穿盘管仍保持高的敞开面积百分率。但是，各回弯管与各管的连接大为复杂，由于管的椭圆形横剖面与每根回弯管必须紧密配合，参见美国专利3,413,999号(授予托马)。弯曲椭圆形管是极端困难的。如托马专利所报导，已知有冲压成椭圆形端部的圆管弯曲部分。但是，按照椭圆形管为角度取向及特定的回弯管必需横越转过的角度，因此，要求几种不同的回弯管的外形结构。此外，托马专利的回弯管严格限制了可获得的管子的几何形状。即使如此，托马回弯管的每个椭圆形端部成形极端困难，而且只容许有很小的误差。本专利技术克服上面的详述的种种困难而提供一种以许多交错行取向的椭圆形管的盘管组合，使椭圆形的长轴线以能提供最大效率的角度从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在预定方向有气流的热交换器的盘管组合，上述盘管组合包括：许多直管，每根直管有一纵轴线、一中央部分及二端部，上述中央部分具有带有长、短轴线的一般的椭圆形横剖面，二端部每一端均为一般的圆形横剖面，每根直管的走向一般都与每一根其他直管平行，并在横越方向上一般按照气流方向线来取向，使每一根直管的椭圆形横剖面的长轴线与气流方向线形成斜角，其时气流横越每一根直管；许多回管，每一回管具有管体部及二端部，上述管体部被弯成一个约为１８０度的弯曲而二端部的每一端部均具有一般的圆形横剖面，使每一端部都能与一直管的端部配合，以达到许多直管与其他直管连接，以形成至少一个直管系列，每一直管系列具有第一及第二端各自与内热交换流体的进口源及内热交换流体的出口连接；许多彼此相邻的散热板，每个散热板包括一个由导热材料制成的一般平面板，每一散热板位在一个与直管的纵向轴线垂直并与气流方向线平行的平面上。散热板上有许多孔，以便直管的中央部分延伸穿入与其相对应的孔中，每个散热板上穿入的直管牢固地接触以便在它们之间实现热传递。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：威尔森E布尔德雷，里查德P麦瑞尔，乔治R谢威尔，罗伯特S威尔奇，
申请(专利权)人：伊沃普欧国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]