[发明专利]换热器分配插入物的设计特性

说明书

相关申请

本申请要求2008年7月10日提交的美国临时专利申请61/079,521的优先权。

背景技术

制冷系统或空调系统的微通道或小型通道换热器包括多个平行的扁平换热管，制冷剂分布在该换热管中。进口歧管与换热管流体连通，并且换热管基本上垂直于通过进口歧管的制冷剂流的方向。换热器可以具有多通程构造以通过平衡和最优化传热和压降特性来改善性能，这通常通过在每个制冷剂通程（pass）内采用多个平行换热管来实现。单通程构造通常在蒸发器应用中是更期望的，因为制冷剂压降在蒸发器性能中起到支配作用。

可能发生制冷剂向换热管中的分配不均匀，与在换热管中均匀地分配制冷剂的情况下可实现的性能相比，这可能导致换热器的性能降低。分配不均匀通常发生在二相制冷剂进入进口歧管的时候。二相制冷剂的气相与液相制冷剂相比具有显著不同的性质，以不同的速度移动，并受到不同的外力和内力的作用。气相与液相分离并独立地流动，从而引起制冷剂分配不均匀。

可以在换热器的进口歧管内部采用分配插入物以改善制冷剂的分配。制冷剂通过分配插入物进入换热器并通过分配插入物中的孔口流入进口歧管。由于二相制冷剂流的本质，难以设计分配插入物。

发明内容

一种换热器包括换热管、歧管以及分配插入物，所述分配插入物包括孔口，所述孔口将流体传送到所述歧管中以便分配到所述换热管中。所述分配插入物的一设计特性以及所述分配插入物、所述歧管和所述换热管中的至少一个的另一个设计特性被用来确定基本设计关系。所述基本设计关系限定设计参数，所述设计参数落在确定的值的范围内。

在另一示例性实施例中，一种设计换热器的方法包括步骤：确定值的范围并选择分配插入物的至少一个设计特性。所述分配插入物包括孔口，并且所述分配插入物被接纳在歧管中。流体被传送通过所述多个孔口并进入歧管中以便分配到换热管中。所述方法还包括步骤：确定所述分配插入物的所述至少一个设计特性与所述分配插入物、所述歧管和所述换热管中的至少一个的另一个特性之间的关系。所述基本设计关系限定落在所述值的范围内的设计参数。

通过以下说明书和附图可以最好地理解本发明的这些及其它特征，下面是附图的简要说明。

附图说明

图1示出示例性制冷系统；

图2示出换热器的歧管的进口部分的侧视图；以及

图3示出换热器的歧管的进口部分的透视图，示出了各种尺寸。

具体实施方式

图1示出包括压缩机22的基本制冷或空调系统20，所述压缩机22将制冷剂压缩并将其向下游递送到冷凝器24。在冷凝器24中，制冷剂向二次流体排出热量。制冷剂从冷凝器24穿过膨胀设备26并被膨胀至低压。经膨胀的制冷剂流入通向蒸发器30的进口制冷剂管道28。在蒸发器30中，制冷剂从另一二次流体接受热量。制冷剂从蒸发器30返回到压缩机22，完成闭环制冷剂回路。

空调系统20可以包括制冷剂流动控制设备，诸如在附图标记35处示意性地示出的四通换向阀，以使通过制冷剂回路的制冷剂流动的方向反向，以便适应热泵构造和应用。当制冷系统20在冷却模式下操作时，四通换向阀35将制冷剂从压缩机22指引到冷凝器24。当制冷系统20在加热模式下操作时，四通阀35将制冷剂从压缩机22指引到蒸发器28（在加热模式下，其充当冷凝器）。

图2示出蒸发器30的一部分。蒸发器30包括歧管34。在一个示例中，歧管34是蒸发器30的进口歧管或中间歧管。在以下示例中，描述了蒸发器30的进口歧管。在一个示例中，蒸发器30是微通道换热器。

然而，本发明的特征可以扩展至其它类型的换热器，诸如圆管和板翅式换热器，并扩展至其它应用，诸如冷凝器和再热换热器。此外，虽然将参考蒸发器30的歧管34来公开本发明，但冷凝器24的中间歧管也在本发明的范围内。冷凝器24也可以是微通道换热器。另外，虽然将参考通过蒸发器30的二相制冷剂流来公开本发明的益处，但单相制冷剂流以及制冷剂和油的混合物也在该范围内并可受益于本发明。

进口制冷剂管道28与被接纳在歧管34内部的分配插入物32流体连通，其沿着纵轴线X提供制冷剂流动路径。分配插入物32与大体上与歧管34垂直地定位的多个换热管36流体连通。进口制冷剂管道28可以位于歧管34的端部、歧管34的中间、或在其之间的任何中间位置处，并且可以具有到分配插入物32的单个或多个连接。每个换热管36可以是扁平管，并且可以具有用于制冷剂流过的多个端口。在一个示例中，每个端口具有小于1 mm的液压直径。