一種換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)，其包括殼體結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在所述殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)部、且沿所述殼體結(jié)構(gòu)延伸方向平行設(shè)置的多個(gè)換熱管，在所述殼體結(jié)構(gòu)延伸方向的垂直截面中、多個(gè)所述換熱管布置成多排的形式，且相鄰兩排的換熱管之間布置成交叉排列的布管方式。通過本實(shí)用新型的換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)能夠加強(qiáng)管外側(cè)風(fēng)的擾動(dòng)、加強(qiáng)空氣側(cè)的換熱效果，提高換熱器、尤其是冷庫(kù)冷風(fēng)機(jī)的換熱效率。
【專利說明】
一種換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于制冷及暖通技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)的冷庫(kù)蒸發(fā)器有兩種型式:排管和冷風(fēng)機(jī)。其中冷風(fēng)機(jī)具有充注量少、高 效、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，是冷庫(kù)的未來發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)前冷風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家眾多，冷風(fēng)機(jī)銅管直徑、布管 方式、分路方法各不相同，銅管外徑有Φ9.52、Φ 12.7兩種規(guī)格;布管有正三角形和正方形； 分路方式差別很大;這些差別導(dǎo)致產(chǎn)品性能相差很大。通過對(duì)外購(gòu)廠家冷風(fēng)機(jī)進(jìn)行對(duì)比測(cè) 試，相同空氣側(cè)換熱面積的冷風(fēng)機(jī)性能最高相差至20%。由于冷庫(kù)需要全天候連續(xù)運(yùn)行，運(yùn) 營(yíng)費(fèi)用比空調(diào)高很多，因此，開發(fā)一款具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的節(jié)能型冷風(fēng)機(jī)是有實(shí)用價(jià)值的。
[0003] 由于現(xiàn)有技術(shù)中的冷庫(kù)蒸發(fā)器存在換熱效率較低的技術(shù)問題，因此本實(shí)用新型研 究設(shè)計(jì)出一種換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 因此，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的換熱器存在換熱效率 較低的缺陷，從而提供一種換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)。
[0005] 本實(shí)用新型提供一種換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)，其包括殼體結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在所述殼 體結(jié)構(gòu)內(nèi)部、且沿所述殼體結(jié)構(gòu)延伸方向平行設(shè)置的多個(gè)換熱管，在所述殼體結(jié)構(gòu)延伸方 向的垂直截面中、多個(gè)所述換熱管布置成多排的形式，且相鄰兩排的換熱管之間布置成交 叉排列的布管方式。
[0006] 優(yōu)選地，多個(gè)所述換熱管為管徑均相等的圓管結(jié)構(gòu)。
[0007] 優(yōu)選地，多個(gè)所述換熱管均為外徑為Φ 12.7mm或Φ 9.52mm的圓管結(jié)構(gòu)。
[0008]優(yōu)選地，所述交叉排列的布管方式中，相鄰的3個(gè)所述換熱管之間成正三角形的結(jié) 構(gòu)分布，相鄰兩所述換熱管之間的管間距均相等。
[0009] 優(yōu)選地，相鄰所述換熱管彼此之間的管間距為31.75mm或25.4mm。
[0010] 優(yōu)選地，多個(gè)所述換熱管的管長(zhǎng)由所述冷風(fēng)機(jī)中的風(fēng)量、風(fēng)速分布及冷風(fēng)機(jī)中風(fēng) 扇的風(fēng)葉直徑而確定。
[0011]優(yōu)選地，多個(gè)所述換熱管整體形成的流路布置結(jié)構(gòu)包括多個(gè)分路數(shù)。
[0012]優(yōu)選地，所述流路布置結(jié)構(gòu)的多個(gè)所述分路數(shù)為7路、8路、14路或16路。
[0013]優(yōu)選地，所述換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)的排數(shù)為4排。
[0014] 優(yōu)選地，所述換熱器為冷庫(kù)冷風(fēng)機(jī)。
[0015] 本實(shí)用新型提供的一種換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)具有如下有益效果：
[0016] 1.能夠加強(qiáng)管外側(cè)風(fēng)的擾動(dòng)、加強(qiáng)空氣側(cè)的換熱效果，提高冷庫(kù)冷風(fēng)機(jī)的換熱效 率；
[0017] 2.能夠增大管內(nèi)制冷劑質(zhì)量的流速，從而增強(qiáng)換熱效果，提高冷庫(kù)冷風(fēng)機(jī)的換熱 效率；
[0018] 3.提高換熱器、尤其是冷風(fēng)機(jī)單位面積的換熱量，從而提高冷庫(kù)冷風(fēng)機(jī)的換熱效 率。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本實(shí)用新型的換熱器的第一種流路布置結(jié)構(gòu)，其中管間距為31.75mm，分路 數(shù)為7路；
[0020] 圖2是本實(shí)用新型的換熱器的第二種流路布置結(jié)構(gòu)，其中管間距為31.75mm，其中 分路數(shù)為14路；
[0021] 圖3是本實(shí)用新型的換熱器的第三種流路布置結(jié)構(gòu)，其中管間距為25.4mm，其中分 路數(shù)為16路。
[0022]圖中附圖標(biāo)記表示為：
[0023] ! 一殼體結(jié)構(gòu)，2-換熱管。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 如圖1-3所示，本實(shí)用新型提供一種換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)，其包括殼體結(jié)構(gòu)1以 及設(shè)置在所述殼體結(jié)構(gòu)1內(nèi)部、且沿所述殼體結(jié)構(gòu)1延伸方向（垂直于紙面方向）平行設(shè)置的 多個(gè)換熱管2,在所述殼體結(jié)構(gòu)1延伸方向的垂直截面中、多個(gè)所述換熱管2布置成多排（圖 中位于換熱器長(zhǎng)邊方向即豎直方向的換熱管組成一排）的形式，且相鄰兩排的換熱管2之間 布置成交叉排列的布管方式。
[0025] 換熱器(優(yōu)選冷風(fēng)機(jī)）的換熱系數(shù)由空氣側(cè)的換熱系數(shù)、制冷劑側(cè)的換熱系數(shù)、管 壁熱阻共同決定?？諝鈧?cè)的換熱系數(shù)由風(fēng)量，、換熱器的流路布置決定；制冷劑側(cè)的換熱系 數(shù)由換熱管長(zhǎng)度、換熱器的流路布置決定。因此流路的布置是影響換熱效率的最主要的因 素。通過將換熱管相鄰兩排之間的布管方式采用交叉排列的方式能夠有效加強(qiáng)換熱管外側(cè) 風(fēng)的擾動(dòng)，加強(qiáng)空氣側(cè)的換熱效果，提高換熱器、尤其是冷庫(kù)冷風(fēng)機(jī)的換熱效率。
[0026] 優(yōu)選地，多個(gè)所述換熱管2為管徑均相等的圓管結(jié)構(gòu)。將多個(gè)所述換熱管旋轉(zhuǎn)均為 圓管形狀且管徑均相等的圓管結(jié)構(gòu)，能夠使得每個(gè)的換熱管與外界空氣的換熱面積均相 等、每個(gè)換熱管的各個(gè)位置的換熱面積、換熱速率均相等，減小換熱不均帶來的波動(dòng)，提高 換熱效率。
[0027] 多個(gè)所述換熱管2在垂直于其軸線（軸線為垂直于紙面方向）的垂直截面中，相鄰 兩換熱管1之間的管間距均相等、且多個(gè)所述換熱管1之間布置成正三角形交叉排列的布管 方式(正三角形布管都是交叉排列，正方形布管為順排排列），并且多個(gè)所述換熱管1整體形 成的流路布置結(jié)構(gòu)包括多個(gè)分路數(shù)(圖中用虛線將換熱管串聯(lián)成的部分為一分路）。
[0028]將多個(gè)換熱管設(shè)置為平行、均為圓管形狀且管徑和管間距均相等的形式能夠使得 各自的換熱管與外界空氣的換熱面積相等、每個(gè)換熱管的各個(gè)位置的換熱面積、換熱速率 均相等，使得多個(gè)換熱管與空氣之間均勻地進(jìn)行熱交換的作用，減小換熱不均帶來的波動(dòng)， 提高換熱效率;常用的布管方式有兩種:正方形順排排列及正三角形叉排排列。
[0029]每個(gè)所述換熱管的管徑均相等多個(gè)所述換熱管本身或彼此之間或整體包括如下 的布置方式:盡可能小的換熱管管徑，正方形順排排列或正三角形的布管方式，盡可能小的 換熱管彼此間的管心距、多個(gè)分路數(shù)和多個(gè)排數(shù)中的至少一個(gè)，以實(shí)現(xiàn)換熱面積與制冷劑 流量的合理匹配。
[0030] 優(yōu)選地，多個(gè)所述換熱管2均為外徑為Φ 12.7mm或Φ 9.52mm的圓管結(jié)構(gòu)。這是圓管 形結(jié)構(gòu)換熱管的優(yōu)選管徑數(shù)值，通過采用上述較小的管徑使得管內(nèi)制冷劑質(zhì)量流速(質(zhì)量 流速定義為流體在單位時(shí)間內(nèi)流過單位流通截面積的質(zhì)量，也即單位流通截面積所承擔(dān)的 質(zhì)量流量，通常用G表示，單位為Kg/(m2*s))得到高，換熱效果得到增強(qiáng)。進(jìn)一步優(yōu)選地，多 個(gè)所述圓管形狀的換熱管2的外徑均為Φ 9.52mm。管徑越小，管內(nèi)制冷劑質(zhì)量流速越高，換 熱效果越好，因此選用外徑為Φ9.52mm的較小管徑來提高換熱效率。
[0031] 進(jìn)一步優(yōu)選地，多個(gè)所述換熱管2均為銅管。由于銅的導(dǎo)熱性能相對(duì)于其他金屬而 言較高（導(dǎo)熱系數(shù):銅401W/mK，錯(cuò)237W/mK，鐵80W/mK)，因此選用銅管能夠有效地增強(qiáng)冷風(fēng) 機(jī)的換熱性能、提高換熱效果。
[0032] 優(yōu)選地，所述交叉排列的布管方式中，相鄰的3個(gè)所述換熱管2兩兩之間的管間距 (或稱管心距）均相等，共同形成正三角形的結(jié)構(gòu)分布。通過形成管間距均相等的正三角形 的交叉排列的布管結(jié)構(gòu)，能夠使得多個(gè)換熱管與空氣之間均勻地進(jìn)行熱交換的作用，減小 換熱不均帶來的波動(dòng)，提高換熱效率。
[0033]優(yōu)選地，相鄰所述換熱管2彼此之間的管間距(或稱管心距)為31.75mm或25.4mm。 這是管間距的優(yōu)選數(shù)值，根據(jù)換熱器高度核算出兩種不同管心距換熱器的換熱量，通過采 用上述較小的管間距使得單位面積換熱量越高，換熱效率也得到有效提高。進(jìn)一步優(yōu)選地， 相鄰所述換熱管2彼此之間的管間距(或稱管心距)為25.4mm?？梢员砻?，管心距越小，單位 面積換熱量越高，因此選用25.4的管心距能夠有效增大單位面積換熱量，提高換熱效率。
[0034] 優(yōu)選地，多個(gè)所述換熱管2的管長(zhǎng)由所述換熱器中的風(fēng)量、風(fēng)速分布、和/或換熱器 中風(fēng)扇的風(fēng)葉直徑而確定。這樣能夠有效地根據(jù)所能夠提供的風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)葉直徑，獲得 其能提供給的風(fēng)冷冷量，進(jìn)而再根據(jù)其設(shè)計(jì)得出換熱管的管長(zhǎng)，以使得換熱管既能進(jìn)行充 分的熱交換，又能不至于管長(zhǎng)過長(zhǎng)而導(dǎo)致設(shè)計(jì)的浪費(fèi)，以達(dá)到滿足實(shí)際需求的目的和作用。
[0035] 優(yōu)選地，多個(gè)所述換熱管2整體形成的流路布置結(jié)構(gòu)包括多個(gè)分路數(shù)。通過包括多 個(gè)分路數(shù)的方式是為了合理控制每路制冷劑的制冷劑流量，提高換熱系數(shù)。
[0036] 優(yōu)選地，所述流路布置的分路數(shù)為7路、8路、14路或16路。這是流路布置的優(yōu)選分 路數(shù)，由于分路數(shù)越少，每路制冷劑質(zhì)量流速越高，但壓降也隨之增大，反之也成立，因此不 可能將分路數(shù)降得很小，并且分路數(shù)越多其換熱面積和換熱效率相應(yīng)地也會(huì)有提升，因此 選用上述幾種優(yōu)選的分路數(shù)能夠使得壓降既能夠較小，進(jìn)而使得能量損失較小，又還能增 大換熱面積、提高換熱效率。進(jìn)一步優(yōu)選地，采用分路數(shù)為16路的換熱管流路布置方式。8路 流路走向類似于圖1，16路走向如圖3所示。分路數(shù)越少，每路制冷劑質(zhì)量流速越高，但壓降 也隨之增大，能量損失也就越大，反之也成立(質(zhì)量流速越大，制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)時(shí)的換熱 系數(shù)越高，傳熱性能也越高。但制冷劑在管內(nèi)阻力也增大，導(dǎo)致制冷劑與載冷劑之間的對(duì)數(shù) 平均溫差減小，反之也成立）。因此存在一個(gè)最佳的分路方式。根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果表明（見表 1)，16路的方式為該工況的最佳方式，其熱流密度越大（熱流密度(Heat Flux，Thermal Flux)，也稱熱通量，一般用q表示，定義為:單位時(shí)間內(nèi)，通過物體單位橫截面積上的熱量。 按照國(guó)際單位制，時(shí)間為s，面積為m 2,熱量取單位為焦耳（J)，相應(yīng)地?zé)崃髅芏葐挝粸镴/ (m2 · s)。熱流密度是考察器件或設(shè)備散熱性能的重要指標(biāo)。），換熱性能越好。
[0037] 優(yōu)選地，所述換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)的排數(shù)為4排。這是冷風(fēng)機(jī)的流路布置結(jié)構(gòu)的 優(yōu)選排數(shù)，設(shè)置多個(gè)排數(shù)是為了加大換熱面積。
[0038]優(yōu)選地，所述換熱器為冷庫(kù)冷風(fēng)機(jī)。這是換熱器的一種優(yōu)選種類和結(jié)構(gòu)形式，通過 選擇換熱器為冷庫(kù)冷風(fēng)機(jī)能夠尤其是對(duì)于冷庫(kù)冷風(fēng)機(jī)的換熱面積進(jìn)行增大，提高換熱效 率。
[0039]本實(shí)用新型采用圖3所示的：16路，4排，正三角形排列。制冷劑由左側(cè)經(jīng)分液頭毛 細(xì)管分配到每條流路，與管外空氣進(jìn)行熱交換后吸熱蒸發(fā)進(jìn)入集氣管，管外空氣被冷卻。
[0040] 改變換熱管(優(yōu)選為銅管）內(nèi)徑、布管及分路數(shù)、分路方式，對(duì)熱流密度進(jìn)行比較。 計(jì)算結(jié)果如下表所示：
[0041] 表1
[0042]
[0043]因此最優(yōu)方案為采用9.52(管徑)/25.4(管間距）、正三角形叉排、16路分路數(shù)的布 置方式，其熱流密度最高。
[0044] 下面介紹一下本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例
[0045] 影響換熱器(優(yōu)選冷庫(kù)冷風(fēng)機(jī))性能的關(guān)鍵因素有2條：1是風(fēng)速分布與制冷劑流量 的匹配，2是制冷劑流量與換熱面積的匹配。其中風(fēng)速分布取決于流道、風(fēng)機(jī)與換熱器的空 間相對(duì)位置，可改進(jìn)的余地很小;制冷劑流量可通過分液器、分液毛細(xì)管長(zhǎng)度、集氣管調(diào)整， 工藝麻煩，易出錯(cuò)，生產(chǎn)效率低;換熱面積可通過流路布置來調(diào)整，易實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型通過 合理的流路布置，實(shí)現(xiàn)換熱面積與制冷劑流量的合理匹配，實(shí)施方法如下：
[0046] 1、布管方式:布管方式有兩種:正方形順排排列及正三角形叉排排列。叉排排列方 式可以加強(qiáng)管外側(cè)風(fēng)的擾動(dòng)，加強(qiáng)空氣側(cè)的換熱效果，因此采用叉排正三角形排列。
[0047] 2、管徑:管徑越小，管內(nèi)制冷劑質(zhì)量流速越高，換熱效果越好，采用外徑為Φ 9.52 的銅管。
[0048] 3、管長(zhǎng)：由風(fēng)量、風(fēng)葉直徑及風(fēng)速分布確定。
[0049] 4、管心距及分路數(shù)、排數(shù):風(fēng)葉直徑確定了換熱器的高度。根據(jù)換熱器高度核算出 兩種不同管心距換熱器的換熱量，可以表明，管心距越小，單位面積換熱量越高。因此選用 25.4的管心距。分路可以分為8路也可分16路，也可分8路。8路流路走向類似于圖1，16路走 向如圖3所示。分路數(shù)越少，每路制冷劑質(zhì)量流速越高，但壓降也隨之增大，反之也成立。因 此存在一個(gè)最佳的分路方式。根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果表明，16路的方式為該工況的最佳方式。
[0050] 本實(shí)用新型采用圖3所示的：16路，4排，正三角形排列。制冷劑由左側(cè)經(jīng)分液頭毛 細(xì)管分配到每條流路，與管外空氣進(jìn)行熱交換后吸熱蒸發(fā)進(jìn)入集氣管，管外空氣被冷卻。試 驗(yàn)結(jié)果表明，單位空氣側(cè)面積換熱量比外廠家換熱效率提高30%。
[0051] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解的是，在不沖突的前提下，上述各有利方式可以自由 地組合、疊加。
[0052]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型， 這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括殼體結(jié)構(gòu)（I)以及設(shè)置在所述殼體結(jié) 構(gòu)（1)內(nèi)部、且沿所述殼體結(jié)構(gòu)（1)延伸方向平行設(shè)置的多個(gè)換熱管（2)，在所述殼體結(jié)構(gòu) (1) 延伸方向的垂直截面中、多個(gè)所述換熱管(2)布置成多排的形式，且相鄰兩排的換熱管 (2) 之間布置成交叉排列的布管方式，在所述交叉排列的布管方式中，相鄰的3個(gè)所述換熱 管(2)兩兩之間的管間距均相等，形成正三角形的結(jié)構(gòu)分布。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于：多個(gè)所述換熱管（2)為 管徑均相等的圓管結(jié)構(gòu)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于：多個(gè)所述換熱管（2)均 為外徑為Φ 12.7mm或Φ9.52mm的圓管結(jié)構(gòu)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于:相鄰所述換熱管 (2)彼此之間的管間距為31.75mm或25.4mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于：多個(gè)所述換熱管 (2)的管長(zhǎng)由所述換熱器中的風(fēng)量、風(fēng)速分布、和/或換熱器中風(fēng)扇的風(fēng)葉直徑而確定。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于：多個(gè)所述換熱管 (2)整體形成的流路布置結(jié)構(gòu)包括多個(gè)分路數(shù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述流路布置結(jié)構(gòu)的多 個(gè)所述分路數(shù)為7路、8路、14路或16路。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述換熱器的流 路布置結(jié)構(gòu)的排數(shù)為4排。9. 根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的換熱器的流路布置結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述換熱器為冷 庫(kù)冷風(fēng)機(jī)。
【文檔編號(hào)】F28D7/16GK205505806SQ201620203318
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月16日
【發(fā)明人】周巍, 胡雄, 李慶
【申請(qǐng)人】珠海格力電器股份有限公司