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CN101589278B - 带有多级膨胀装置的多通道换热器 - Google Patents

带有多级膨胀装置的多通道换热器 Download PDF

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Abstract

一种用于具有集管和多个小和/或微通道的换热器的膨胀装置。该膨胀装置具有的外构件带有贯穿其的多个节流孔，外构件收纳在集管中，可伸缩地收纳在外构件中的内构件具有贯穿其的至少一个节流孔并且流体连通该多个节流孔。流过这至少一个节流孔且流过这多个节流孔的流体在进入集管之前得到膨胀和降压。

Description

带有多级膨胀装置的多通道换热器
技术领域
本发明涉及一种用于换热器的膨胀装置。更具体地，本发明涉及一种用于小通道或微通道换热器(MCHX)的膨胀装置，其通过多个节流孔提供压降和混合，从而改善换热器效率。
背景技术
制冷系统是现代为大家所熟知的，并且在如食品服务业、化学和汽车工业等这些工业中是普遍存在的。换热器得到办公楼和住宅用途的广泛需求。这些系统非常担心失效或者更常见的是效率不足。
传统的制冷循环或空调，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和制冷剂，制冷剂的蒸发产生冷却温度。在一些制冷系统中，蒸发器是一系列平行的小直径管道。当制冷剂流体从冷凝器流过蒸发器时，就会出现压降和温降，由此获得更冷的温度。
冷却系统可以使用贯穿回路的单相或双相冷却剂。当制冷剂是单相冷却流体(例如汽车散热器中的水)时，就不担心流体会在膨胀期间和之后成为双相的。然而，在许多制冷剂蒸汽压缩系统中，当流体从冷凝器流到蒸发器时，流体的一部分就会膨胀成蒸汽。结果，进入蒸发器的流体的一部分是蒸汽，其引起低下的换热器效率。这种蒸汽问题被称作分配不均匀并且是使用平行制冷剂流路的换热器的共同问题。汽相与液相的重力和密度差导致了这个问题。
在小通道或微通道换热器(MCHX)中，这种担心甚至会更大，因为制冷剂流被分入许多小管道，在这里每个管道和小通道都应该接收总制冷剂流的小而均等的份额。但是由于这种分配不均匀，某些管道接收更多液体而其余管道接收更多蒸汽。各种方法(例如膨胀和分配进入一个或数个小通道管道中的制冷剂)可用来阻止分配不均匀并且获得压降。
因此，需要一种用于小通道换热器的多级膨胀装置，其能够在膨胀相期间使用串联的多个较大节流孔产生压降以适当地混合制冷流体来避免上述所提及的引起换热器低效的问题。
发明内容
本发明的目的是降低小通道或微通道换热器中的换热器的制冷剂的分配不均匀，由此增大单通道和多通道换热器效率。
本发明的另一目的是通过促进换热器集管中的压降来降低小通道或微通道换热器中的双相流的分配不均匀。
本发明的又一个目的是提供一种插入换热器集管中的联结装置，其使用多个较大节流孔代替一个小节流孔来获得压降。
本发明的又一个目的是提供一对配套联接管，它们接合起来提供一种多次膨胀装置，该装置插入集管中以最小化制冷剂的分配不均匀。
本发明的又一个目的是提供具有大节流孔的多次膨胀装置，其可以获得很大的压降和制冷剂的混合并且将制冷剂供应给小通道或微通道蒸发器。
本发明的又一个目的是提供具有塑形的且穿孔的换热器集管，其收纳至少一个膨胀装置以在制冷剂进入换热器的小通道或微通道管道之前进一步地提高它的压降和混合。
本发明的又一个目的是提供一种具有多个开口的集管，膨胀装置插入这些开口中或被收纳在其中。
通过一种用于具有集管和多个小通道和/或微通道的换热器的膨胀装置来提供这些以及其它目的和优点。该膨胀装置具有外构件，该外构件带有贯穿其的多个节流孔，并被收纳在集管中，以及可伸缩地收纳在外构件中的内构件，该内构件具有贯穿其的至少一个节流孔并且与这多个节流孔流体连通。流体在进入集管之前流过这至少一个节流孔且流过这多个节流孔得到膨胀和降压。
附图说明
通过下面结合附图对本发明的详细描述，将更明显地看出本发明的这些及其他目的，其中：
图1示出了根据本发明的第一实施例的换热器，其具有多个小通道管道并结合有膨胀装置；
图2示出了根据本发明第一实施例的膨胀装置，其插在图1的换热器集管中；
图3示出了本发明的膨胀装置的第二结构的侧视图，其插在塑形集管中用于进一步地降压；以及
图4示出了图3的打孔集管的仰视图，其具有用于图2的膨胀装置的开口。
具体实施方式
图1示出了一种小通道换热器，总体上用附图标记10表示。换热器10具有入口集管15和排出集管20。连接集管15和20是一系列或多个小通道或微通道管道25，它们形成换热器10的主体。每个小通道或微通道管道25都是很小直径管道，其与其它管道一起形成换热器10的主体并且在蒸发期间输送制冷剂30。
入口集管15接收流过小通道或微通道管道25的制冷剂30，其可以单相或双相制冷剂。入口集管收纳本发明的多次膨胀装置40。本发明的至少一个或多个多次膨胀装置40可以被插入集管15中以提高制冷剂30的压降从而确保向小通道管道25均匀分配制冷剂。尽管图1示出单通道结构的换热器，但是也可以使用多通道换热器。
参照图2，示出了膨胀装置40的详图。膨胀装置40具有给料管45，其从之前的回路接收制冷剂30。安装至给料管45的是第一联结器50，第一联结器50在其最高点或顶点具有节流孔55。与第一联结器50相连的是第二联结器60。联结器60在其顶点处围绕其顶部具有一系列或多个节流孔65，这一系列或多个节流孔65处于联接器60的顶点周围的点上或与其顶点成90度角的位置。
当制冷剂30从给料管流到膨胀装置40时，其被收纳在第一联结器50中。当制冷剂30流过节流孔55时，其经历压降和膨胀，并且在空间70中混合。当制冷剂30通过节流孔65排出时，制冷剂30的压力进一步降低并且再次被膨胀。当制冷剂在进入换热器10的小通道管道25之前流过第二联结器60的节流孔65时，制冷剂30发生膨胀且在集管15中重新分配。
在膨胀装置40未被插入集管的情况下，从给料管进入集管且进入小通道的制冷剂会成为与单相相反的双相流体。进一步地，通过流过多个串联的较大节流孔65，就能获得所需总压降。尽管图1示出了使用两个膨胀装置40，但根据系统需求可以使用更多的膨胀装置。进一步地，图2示出了分别具有节流孔55和65(串联)的两个联结器50和60，但其它节流孔或联结器结构也可以用来获得制冷剂30的两级膨胀。
参照图3和4，示出了插入塑形集管中的膨胀系统的第二结构，总体上用附图标记70表示。在这种结构中，第一实施例的膨胀装置40在多个开口90和95处插入塑形集管85中。塑形集管85具有圆截面，其被分隔物102分成两个腔，接收腔100和输出腔105。接收腔100收纳位于每个开口90和95中的膨胀装置40。分隔物102具有一系列孔眼110，其允许即使在制冷剂30已经在膨胀装置40中膨胀和降压了两次之后还有额外的膨胀度。
尽管集管85被示为具有圆截面，但其它截面也可用于提供相同的降压和膨胀帮助。而且，更多的孔眼90可以设在集管85中用于制冷剂的更大膨胀和混合。
尽管已经参照一个或多个示例性实施例描述了本发明，但本领域技术人员应当理解，在不背离其范围的情况，可以做出各种改变，并且对零部件可以作同等替换。此外，可以根据本发明的教导，在不背离其范围的情况下，做出很多改型以适应特定情形或材料。因此，这意味着本发明不受所公开的实施本发明的最佳实施形式的特定实施例(多个实施例)的限制，而是包括所有落在所附权利要求范围内的实施例。

Claims (15)

1.一种用于具有集管和多个通道的换热器的膨胀装置，包括：
外构件，其具有贯穿其的多个节流孔，所述外构件被收纳在集管中；
内构件，其被可伸缩地收纳在所述外构件中，所述内构件具有贯穿其的至少一个节流孔并且与所述多个节流孔流体连通，所述内构件还具有开口端和与所述开口端相对的圆形端；以及
给料管，其输送流体并被收纳在所述开口端中，
其中，流过延伸通过所述圆形端的所述至少一个节流孔且流过所述多个节流孔的所述流体在进入所述集管之前得到膨胀和降压。
2.根据权利要求1所述的膨胀装置，其中：所述外构件是管状构件。
3.根据权利要求1所述的膨胀装置，其中：所述内构件是管状构件。
4.根据权利要求1所述的膨胀装置，其中：所述外构件具有圆形端和与所述外构件的所述圆形端相对的开口端，所述多个节流孔穿过所述外构件的所述圆形端，所述内构件被收纳在所述外构件的所述开口端中。
5.根据权利要求1所述的膨胀装置，其中：所述流体是通过所述给料管收纳进所述内构件中的制冷剂。
6.根据权利要求1所述的膨胀装置，其中：流过所述至少一个节流孔且流过所述多个节流孔的所述流体进行了至少两次的膨胀和降压。
7.一种用于换热器的膨胀装置，该换热器具有集管和连接至所述集管的多个小通道或微通道，该膨胀装置包括：
具有多个节流孔的外膨胀管；
收纳在所述外膨胀管中的内膨胀管，所述内膨胀管具有开口端和圆形端，所述开口端与所述圆形端相对；以及
给料管，其输送制冷剂并被收纳在所述开口端中，
其中，流出所述内膨胀管和延伸穿过所述圆形端的至少一个节流孔且流出所述外膨胀管的进入集管的制冷剂进行了至少两次的膨胀和降压，由此在制冷剂进入所述多个小通道或微通道之前进行了混合。
8.根据权利要求7所述的膨胀装置，其中：所述外膨胀管具有圆形端和与所述外膨胀管的所述圆形端相对的开口端，所述多个节流孔穿过所述外膨胀管的所述圆形端，所述内膨胀管被收纳在所述外膨胀管的所述开口端中。
9.一种用于具有多个小-微膨胀通道的换热器的膨胀系统，用于膨胀，其包括：
集管，其具有两个腔和所述两个腔之间的分隔物，所述分隔物具有贯穿其的一系列孔眼；所述两个腔之一能够收纳所述多个小-微膨胀通道；
至少一个外构件，其被收纳在所述两个腔的另一个中，所述至少一个外构件具有贯穿其的多个节流孔；
内构件，其被收纳在所述至少一个外构件中，所述内构件具有开口端和与所述开口端相对的圆形端并且具有贯穿其的至少一个节流孔，以及
给料管，其输送制冷剂并被收纳在所述开口端中，
其中，进入所述内构件并且通过延伸穿过所述圆形端的所述至少一个节流孔、所述多个节流孔和所述系列孔眼膨胀的制冷剂，已被降压和膨胀，因此在进入所述多个膨胀通道之前进行了混合。
10.根据权利要求9所述的膨胀系统，其中：所述至少一个外构件是多个外构件。
11.根据权利要求9所述的膨胀系统，其中：所述至少一个外构件是管状构件。
12.根据权利要求9所述的膨胀系统，其中：所述内构件是管状构件。
13.根据权利要求9所述的膨胀系统，其中：所述至少一个外构件具有圆形端和与所述至少一个外构件的所述圆形端相对的开口端，所述多个节流孔穿过所述至少一个外构件的所述圆形端，所述内构件被收纳在所述至少一个外构件的所述开口端中。
14.根据权利要求9所述的膨胀系统，其中：所述流体是通过所述给料管接收在所述内构件中的制冷剂。
15.根据权利要求9所述的膨胀系统，其中：流过所述至少一个节流孔、流过所述多个节流孔且流过所述多个孔眼的所述流体至少三次被膨胀和降压。
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