改进流量分配的换热器管结构制造技术

一种微通道的换热器，每一个通道包括蛇形管，蛇形管用于提供多个用于连续引导流体流通过其的平行流程，并流体互连在进口和出口歧管之间。通过个体蛇形管形成多回路。提供了形成蛇形管的多种方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总地涉及空调系统，更具体地说，涉及平行流换热器。
技术介绍
制冷剂在制冷剂系统的蒸发器中分配不均勻是一个众所周知的现象。在大范围的 操作条件下，它会导致蒸发器和整体系统性能的明显降低。由于平行流蒸发器制冷剂路径 的特定设计，流量分配不均勻在平行流蒸发器中尤其明显。所做的试图消除/减少这种现 象对钎焊铝热交换器性能影响的尝试，很少成功或不成功。这种失败的主要原因通常是复 杂性/低效率或解决方案的过高成本。近年来，平行流换热器获得了巨大的关注和兴趣，不仅在汽车行业，而且在供热、 通风、空调和制冷(HVAC&R)行业。应用平行流技术的主要原因为其优越性能、高紧凑度和 抗腐蚀程度高。平行流换热器现已运用到多种产品和系统设计/结构的冷凝器和蒸发器 中。该蒸发器的应用，尽管有希望得到更大的收益和回报，但面临更多的挑战和问题。制冷 剂分配不均勻是这项技术在蒸发器应用中实施的主要关注点和障碍之一。众所周知，制冷剂在平行流换热器中分配不均勻，是因为在小通道或微通道内部 以及进口和出口歧管中的不均勻的压降引起的。在歧管或集管中，制冷剂路径的长度、相分 离、重力和湍流的差异是分配不均勻的主要因素。在换热器小通道内部，热量传导率、气流 速度和重力的变化是主导因素。因为控制所有这些因素是非常困难的，许多以前管理制冷 剂分配的尝试，尤其是在平行流蒸发器中，都失败了。在应用平行流换热器的制冷剂系统中，进口和出口集管通常具有传统的圆柱形 状。当两相流进入集管，蒸气相与液相通常分离。由于两相独立运动，往往会发生制冷剂分 配不均勻。在多流程小通道换热器中，流量分配不均勻的问题尤为明显，其中进口和出口集 管一般被分为纵向间隔的部分，其由直管相互联接。美国专利No. 7143605给出并描述了一 种解决这些问题的方法，其中进口歧管包括一个其中带有多个孔的内部配置分配管。蛇形多流程换热器是现有技术，已在美国专利7，069，980 ；4, 962，811 ；5036909 ； 6705386和US 2005/0217834 Al中描述过。通常，他们不包含多回路的特征。美国专利 5036909包括多个回路，但构造为一个位于另一个的内部的嵌套式关系。这样的设计在设 计、制造和使用时产生缺乏灵活性的问题。本专利技术克服了这些问题。
技术实现思路
简单地说，依据本专利技术的一个方面，多个平行小通道为蛇形形状，从而提供多个平 行流程，但仅在各自的进口端和出口端与进口和出口歧管连接。以这种方式，进口歧管可以 相对短些，可直接与较少的的微通道的进口端相连接，以使流体均勻分配。进一步地，每个 回路的全部流程与邻近回路的所有流程横向分隔开。依据本专利技术的另一方面，一种促进从进口歧管流到多个平行小通道的均勻制冷剂流的方法，包括提供蛇形扁平管的步骤，以形成多个用于连续地引导流体流通过其的流程， 并且其一个端部流体连接到进口歧管，其另一个端部流体连接到出口歧管，每个回路的所 有流程与所有邻近回路的流程横向分隔开。 在下文描述的附图中，描述了优先的和改进的实施例；但是，各种其他的修改和变 化结构，也在本专利技术的精神和范围内。附图说明附图1是现有技术的多流程微通道换热器的示意图。附图2是本专利技术单一三流程平行小通道元件的透视图。附图2A是本专利技术单一四流程平行小通道元件的透视图。附图3是单个部件的透视图。附图3A是替代实施例。附图4是另一实施例部件的分解图。附图4A是替代实施例。附图5A是现有技术的换热器的示意图。附图5B是本专利技术换热器的示意图。附图6是替代实施例。附图7也是替代实施例。附图8A、8B和8C是进口歧管的不同可能实施例的示意图。具体实施例方式附图1示出了现有技术的多流程小通道换热器，其包括主歧管11、副歧管12和在 它们之间互相流体连接的多个小通道管13。主歧管11的内部具有分流器14和16，从而形 成彼此流体分离的独立部分17、18和19。部分17的功能是作为进口歧管，部分19的功能 是作为出口歧管。类似地，副歧管12具有分流器21，从而形成互相独立的部分22和23。所示的换热器包括一个四流程七回路的结构。也就是说，四个流程分组24、26、27 和28的每一个有七个管。流程分组24的管因此将主歧管11的部分17流体连接到副歧管 12的部分22，然后流程分组26将部分22流体连接到主歧管的部分18。类似地，流程分组 27将主集管11的部分18流体连接到副歧管12的部分23，流程分组28将副歧管12的部 分23流体连接到主歧管11的部分19。然后制冷剂按照箭头所示的方向流过该组件。应该理解的是，使用这样的结构，很难得到流向个体通道的制冷剂流的均勻分配。 主要原因是在每个流程分组24、26、27和28的入口处要对7个管进行分配。在每次流程转 换期间，例如在部分22中，离开流程分组24的两相混合物将被允许混合，并将可能有相分 离，因此导致流程分组26的分配不均勻。应当指出的是，在传统结构中，小通道管被其之间 的翅片分隔开。附图2示出应用以获得三流程换热器的单个平行小通道管。它包括三个平面部分 29，31和32和两个弧形部分33和34。平面部分29、31和32平行排列，并且平面部分29 和31通过弧形部分33流体互连，平面部分31和32的各自端部通过弧形部分34流体互连。 进口端36流体连接到进口歧管，并且出口端37流体连接到出口歧管。这样，当进入到下一5流程时，制冷剂由进口歧管流经整个三流程到出口歧管而不需要重新分配制冷剂。应该理解的是，所示的扁管结构表示三流程结构的单一回路，并且多回路换热器 可以通过简单并列与所示的管形状相同且平行的其他管得到。下文将详细地描述这些特 征。应该认识到，尽管所示的管为扁平结构，但是也可以形 成其他形状，例如圆形、椭 圆形或横截面为跑道形状。所示的扁平管的优势在于它是微通道或小通道换热器中的常规 几何形状。进一步地，由于扁平管的平坦轮廓，扁平管使得能够在顶部和底部设计一个小的 闲置换热器区域。附图2所示的管代表一个完成的三流程管，其可以通过任何不同的加工方法进行 制造。可以应用的一种方法是简单地由单个的整体元件形成三流程管，该单个的整体元件 被弯曲在弧形部分33和34处形成180°的转弯。运用这种方法，必须小心不能压褶管，以 致于限制穿过弧形部分33或34的制冷剂流。平面部分29、31和32之间的距离可以进行 选择，以适应整个换热器的设计。附图2A所示的管是另一种四流程结构，结合有两个长弯曲部和一个短弯曲部组 成。这里，可以看到弯曲部大致为90°的弯曲，而不是附图2所示的曲线弯曲。因此，防止 压褶的考虑与附图2的实施例中的弧形部分不同，并且很可能更加重要。就这一点而言，使 用的材料(例如，优选塑性比较好的材料)的种类、弯曲半径、壁厚和管内的内部平行布置 非常重要，这些都是影响弯曲部的形状和外形的因素。附图3显示的是另一种制造方法，其中较短的管部分在其一个端部附近弯曲成大 致180°的转弯形成J型元件38，它包含平面元件39和弧形元件41。它提供的仅是一个从 进口歧管42起的单流程，但可以容易地与其他类似的J型元件组合以获得多流程的配置。 也就是说，为了增加一个第二流程到所示的元件，可以简单地把第二 J型元件的平面部件 3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换热器，包括至少一个具有进口和出口歧管的单元，所述进口和出口歧管通过多个回路流体连接，所述回路中的每一个回路具有单独平行小通道用于在进口和出口歧管之间引导制冷剂流；其中所述平行小通道每一个都形成蛇形形状，以提供多个用于连续引导流体流通过其的平行流程，并且每个回路具有与进口歧管流体连接的进口端和与出口歧管流体连接的出口端，每个回路的所有平行流程分组在一起，并且每个组与邻近回路的所有组横向分隔开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A陈，JR穆尼奥斯，YK朴，P费尔马，S米利奥利，Y蒋，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]