[实用新型]一种平行流热交换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及热交换器流道设计技术领域，尤其涉及一种采用多层平行流结构中的气体/液体两相流的平行流热交换器。

背景技术

目前应用于蒸发器和冷凝器的热交换器一般分为层叠式热交换器和平行流热交换器。所谓层叠式热交换器是由多个叠置的热交换器单元组成，理论上可以无限制层叠下去。但是这类层叠式热交换器一个尺寸的热交换器单元需要一组模具来制造，而开这样一组模具大约需要100多万人民币。如果热交换器单元的尺寸改变了，则需要另行开设模具制造，造成投资增加。

所谓的平行流热交换器是由扁管和上下集流管组合而成，扁管和上下集流管采用冷挤压工艺挤压成型，均可以为标准的型材。在制造不同尺寸的平行流热交换器时，只需要根据热交换器的尺寸，裁取合适长度的扁管和上下集流管组合焊接即可，不需要另外制造相应的模具，因此节约了模具制造费用和产品开发的周期，目前已经广泛应用于汽车空调中。

无论是层叠式热交换器还是平行流热交换器都涉及气体/液体两相流，流体在热交换器中如何分配问题。

当两相流流经多个全部连接到共用的入口和出口集管的流道时，气体和液体由于在热交换器中不同的动量以及流动方向的改变，所以具有以不同的流率流经不同的流道的趋势，这导致了对于气体和液体两者的不均匀的流动分配，并这又直接地影响传热性能，特别是在接近出口处的区域，液体质量比例通常很低。任何的液体分配不均引起的气液分离将导致不同程度的无液体的干区或热区；另外液体的区域或流道不能使所有液体蒸发，则一部分液体将从该热交换器中流出，这对使用热交换器的系统具有及其不利的影响。例如，在制冷剂蒸发器系统中，从蒸发器流出的液体导致流动控制阀或膨胀阀关闭以减少制冷剂质量流，这将减少该蒸发器的总传热量，降低换热能力。

在用于蒸发器和冷凝器的常规结构中，两相流沿通常垂直于主传热流道的方向进入入口集管。由于气体具有非常低的动量和密度，所以对于气体来说容易改变方向并流经靠前的大多数流道，但是液体由于其较大的动量和高于气体上百倍的密度因此液体具有保持行进到集管底部和端部的趋势，其结果为靠后的少数流道通常具有比靠前的流道更高的液体流率和更低的气体流率。

为了解决上述问题，本行业以往尝试了多种方法使得均匀地在层叠式热交换器中进行流动分配。其中的一种方法使用了一种如美国专利NO.3976128中所示的有孔的入口集管。另一种方式是将蒸发器分成多个区或分成串联连接到一起的流道小分组，例如美国专利NO.4274482。尽管这些方法通流所帮助，但流动分配仍不理想并且效率低的热区仍然存在。

也有技术先行者开始在平行流热交换器的入口和/或出口集管中使用阻挡件或分隔件，以便将热交换器分成多个部段，如图1所示，美国Modine和韩国引用者制造的平行流热交换器热交换器，其通过在入口集管1和出口集管2中设置一个阻挡件3形成对称的通道。还有就是在对称的通道中装有节流圈4，如图2所示的平行流热交换器，以预定比例的流体经过顺序的部段，使得在顺序部段中的该流体流保持并联地并且更均匀地分配。

尽管上述改变，能部分实现流体在层叠式热交换器和平行流热交换器中均匀分布的问题，但是其效果仍不是非常理想。

本实用新型人在平行流热交换器研究过程中发现，制冷剂在平行流热交换器的底部集流管中沿底部集流管轴向流动时，气体与液体由于动能和密度的差异引起的分层比制冷剂在热交换器顶部集流管中沿底部集流管轴向流动时的分层严重的多，而气体与液体分层后，将更加严重地造成气体和液体不均匀的分配，这是本行业一直以来非常头痛的问题。

还有就是现有的平行流热交换器采用分段式流道来进行热交换的，由于每一段流道容积基本相同，也是造成流动分配不均匀的一个重要问题。

另外，现有的平行流热交换器都是采用侧面进出口，这样增加了平行流热交换器的体积，造成安装困难。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种平行流热交换器，以解决现有技术所存在的诸多问题。

本实用新型可以通过以下技术方案来实现：