风冷管式换热器及换热流路布置方法与流程

1.本发明涉及空调系统的换热器技术领域，尤其涉及一种风冷管式换热器及换热流路布置方法。


背景技术：

2.翅片管式换热器是空调换热器中最常用的换热器类型，翅片管式换热器的流路设计直接影响换热器的换热效率，因此，换热器的流路设计与优化也一直是工程领域与学术研究的热点问题。在换热器进行流路设计时，需要综合考虑多因素对换热器换热效果的综合作用，包括换热器风道流场、冷媒分液器、流路设计、毛细管规格等。这四个因素分别对换热器的换热、冷媒的分配产生不同的影响。其中对换热能力影响最大的是各路的流路布置设计与空气流速，对冷媒分配影响最大的是毛细管规格设计，其次是冷媒分配器。其中空气侧的风道流场影响风速分布与空气侧传热系数，引起各支路换热不均问题。
3.对于换热器的现有换热流路结构，如图6，每一换热流路l’中的换热管g’的个数是相同的，也即每一换热流路l’中具有四个换热管g’，而风扇提供的换热气流在每一换热流路l’上的流速不同，从而使得换热器上各个位置的换热流路l’的换热效率不均。另外，对于换热管个数相同的换热流路来说，其换热效率由内侧(油路侧)和外侧(空气侧)共同决定，这样，在内侧因素不变的情况下，当外侧的空气流速增大到一定程度，换热流路的换热效率不会随着空气流速增加而提升。由此，导致换热器上低风速区的换热流路的换热效率不能达到最大值，而高风速区的换热流路的换热效率虽然可达到最大，但是浪费换热气流，从而使得换热器的整体换热效率不够理想，而且使得风扇消耗功率较大。
4.综上，需要对换热器的流路设计进行改进，以提升换热器的整体换热效率。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种可有效提升换热器各路换热流路换热效果的均匀性进而提升换热器整体换热效率的风冷管式换热器及换热流路布置方法。
6.为了实现上述目的，本发明公开了一种风冷管式换热器，其包括安装基体和设置于所述安装基体上的若干换热管，若干所述换热管沿一轴向分层布置，根据所述轴向不同位置处空气侧的风速高低，沿所述轴向设置若干换热流路，每一所述换热流路包括若干首尾连通的所述换热管，每一所述换热流路所包括的所述换热管的个数与该换热流路所在位置的风速呈反比。
7.较佳地，当所述换热流路中所述换热管的个数小于或等于预设值时，该换热流路包括一进口和一出口；当所述换热流路中所述换热管的个数大于预设值时，该换热流路包括一进口和至少两出口，以使得该进口与任一该出口之间的所述换热管的个数小于或等于预设值。
8.较佳地，还包括若干分别与每一换热流路的进口连接的毛细管。
9.较佳地，若干所述毛细管的另一端通过分配器与进口集管连接。
10.较佳地，在所述安装基体上，沿所述轴向划分有若干换热区，每一所述换热区内包括若干所述换热流路，任一所述换热区内的若干所述换热流路所包括的所述换热管的个数相同。
11.本发明还公开一种风冷管式换热器的换热流路布置方法，所述换热器包括安装基体和设置于所述安装基体上的若干换热管，若干所述换热管沿一轴向分层布置，所述换热流路布置方法包括：
12.采用风速测量仪，沿所述轴向测量所述安装基体上进风面不同位置的空气流速，以获得风速分布数据；
13.基于所述风速分布数据，沿所述轴向，在所述安装基体上布置若干换热流路，每一所述换热流路包括若干所述换热管，且每一所述换热流路所包括的所述换热管的个数与该换热流路所在位置的风速呈反比。
14.较佳地，当所述换热流路中所述换热管的个数小于或等于预设值时，该换热流路包括一进口和一出口；当所述换热流路中所述换热管的个数大于预设值时，该换热流路包括一进口和至少两出口，以使得该进口与任一该出口之间的所述换热管的个数小于或等于预设值。
15.较佳地，根据所述风速分布数据中的风速变化，按序选出若干风速变更点，基于若干所述风速变更点将若干所述换热流路划分为若干换热区，每一所述换热区包括若干所述换热流路，每一所述换热区内的若干所述换热流路中所包括的所述换热管的个数相同。
16.较佳地，所述换热器还包括若干分别与每一换热流路的进口连接的毛细管，所述换热流路布置方法还包括：
17.沿所述轴向检测各个所述换热流路出口的温度，并基于各个换热流路出口温度的差异调节各个所述毛细管的长度和/或内径，以使得各个所述换热流路出口的温度大致相同。
18.较佳地，若干所述毛细管的另一端通过分配器与进口集管连接，冷媒通过所述进口集管进入各个所述毛细管。
19.与现有技术相比，本发明上述技术方案，基于每一换热流路所在位置的风速，对不同换热流路中换热管的个数做出调整，使得每一换热流路中换热管的个数与该位置处的风速呈反比关系，从而使得换热器上低风速区内的换热流路的换热效率提升，高风速区内换热流路的换热效率与风速匹配，进而使得换热器上每一换热流路的换热效率大致均匀，从而提升换热器整体换热效率，而且可有效降低风扇的能耗。
附图说明
20.图1为本发明实施例中换热器的立体结构图。
21.图2为图1中换热器中化热流路的布置结构示意图。
22.图3为图2中第一换热区的放大图。
23.图4为图2中第三换热区的放大图。
24.图5为本发明实施例中换热流路的安装结构示意图。
25.图6为现有技术中换热流路的布置结构示意图。
具体实施方式
26.为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
27.如图1，本实施例公开一种风冷管式换热器100，用于空调领域，该换热器100可工作于制冷工况，也可工作于制热工况。如图1和图2，该换热器100包括安装基体b和设置于安装基体b上的若干换热管g，换热管g内填充有流动的冷媒，冷媒通过换热管g的管壁与外界的空气进行换热。为确保有效散热，安装基体b上还设置有风扇s，通过风扇s为换热管g提供主动换热气流，使得换热气流从垂直于换热管g中轴线的方向吹向换热管g，以快速完成冷媒与空气的热量交换。
28.如图2，在本实施例中，若干换热管g沿一轴向f分层布置，本实施例中，各层换热管g沿竖直方向延伸。根据轴向f不同位置处空气侧的风速高低，沿轴向f设置若干换热流路l，每一换热流路l包括若干首尾连通的换热管g，每一换热流路l所包括的换热管g的个数与该换热流路l所在位置的风速呈反比。如图3，对于换热流路l1，由于其所处位置的风速较高，其中包括四个首尾连接的换热管g，分别为g1、g2、g3、g4。如图4，对于换热流路l9，由于其所处位置的风速较低，其中包括八个换热管g，分别为g5、g6、g7、g8、g9、g10、g11、g12。
29.本实施例中，在换热器100的进风侧风速较低位置处，增加换热流路l中换热管g的个数，从而提升该位置处换热流路l的换热效率。而在换热器100的进风侧风速较高位置处，减少换热流路l中换热管g的个数，尽管换热管g的个数减少，但是通过该位置处的高速空气拉高换热流路l的换热效率，以最大限度利用外侧空气，避免造成外部气流的浪费，而且使得换热器100上高、低风速处换热流路l所具备的换热效率均匀，从而在外界空气流环境不变的情况下，提升换热器100的整体换热效率。
30.进一步地，具有上述结构的换热流路l布置方法如下：
31.s1：采用风速测量仪，沿轴向f测量安装基体b上进风面不同位置的空气流速，以获得风速分布数据；
32.s2：基于风速分布数据，沿轴向f，在安装基体b上布置换热流路l，使得每一换热流路l所包括的换热管g的个数与该换热流路l所在位置的风速呈反比。
33.进一步地，根据风速分布数据中的风速变化，按序选出若干风速变更点，基于若干风速变更点将若干换热流路l划分为若干换热区，每一换热区包括若干换热流路l，每一换热区内的若干换热流路l中所包括的换热管g的个数相同。
34.具体地，从风速分布数据中选出三个风速变更点a、b、c，从而将该换热器100上的若干换热流路l划分为四个换热区，分别为与高速气流对应的第一换热区q1，与较高速气流对应的第二换热区q2，与中速气流对应的第三换热区q3，以及与低速气流对应的第四换热区q4。对于任一换热区，其内的换热流路l中的换热管g的个数相同。如，对于第一换热区q1，其中的四条换热流路l1、l2、l3、l4均具有四个换热管g。对于第二换热区q2，其中的四条换热流路l5、l6、l7、l8均具有六个换热管g。对于第三换热区q3，其中的三条换热流路l9、l10、l11均具有八个换热管g。对于第三换热区q4，其中的一条换热流路l12具有10个换热管g。
35.对于换热流路l来说，在仅有一个进口和一个出口的情况下，也即其中的各个换热管g彼此串联连接，当换热管g个数过多时，会使得换热流路l内的管压过高，影响冷媒的正常流速，导致换热效率过低。对此，对换热流路l的结构做出改进，即：当换热流路l中换热管
g的个数小于或等于预设值时，该换热流路l包括一进口k1和一出口k2，如图3，使得该换热流路l整体为串联型结构。当换热流路l中换热管g的个数大于预设值时，该换热流路l包括一进口k1和至少两出口k2，如图4，以使得该进口k1与任一该出口k2之间的换热管g的个数小于或等于预设值，使得该换热流路l整体呈串并联混合结构，从而使得换热流路l中的管压保持在正常范围。
36.进一步地，如图5，换热器100还包括若干分别与每一换热流路l的进口连接的毛细管x，通过该毛细管x来为各个换热流路l内的换热管g提供冷媒。
37.由于毛细管x对换热流路l的换热效率也具有较大影响，因此，本实施例中的换热流路l的布置方法还包括：
38.沿轴向f检测各个换热流路l出口的温度，并基于各个换热流路l出口温度的差异调节各个毛细管x的长度和/或内径，以使得各个换热流路l出口的温度大致相同，也即，使得各个换热流路l的换热效率大致相同。
39.更进一步地，若干毛细管x的另一端通过分配器d与进口集管c连接。冷媒从进口集管c进入分配器d，通过分配器d将冷媒分流进入每一条换热流路l。
40.综上，本发明上述实施例公开的换热器100，基于每一换热流路l所在位置的风速，对不同换热流路l中换热管g的个数做出调整，使得每一换热流路l中换热管g的个数与该位置处的风速呈反比关系，而且根据换热流路l内换热管g的个数对换热流路l内换热管g的连接关系做出调整，从而使得换热器100上低风速区内的换热流路l的换热效率提升，高风速区内换热流路l的换热效率与风速匹配，进而使得换热器100上每一换热流路l的换热效率大致均匀，提升换热器100整体换热效率，而且可有效降低风扇s的能耗。
41.以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

技术特征：
1.一种风冷管式换热器，其特征在于，包括安装基体和设置于所述安装基体上的若干换热管，若干所述换热管沿一轴向分层布置，根据所述轴向不同位置处空气侧的风速高低，沿所述轴向设置若干换热流路，每一所述换热流路包括若干首尾连通的所述换热管，每一所述换热流路所包括的所述换热管的个数与该换热流路所在位置的风速呈反比。2.根据权利要求1所述的风冷管式换热器，其特征在于，当所述换热流路中所述换热管的个数小于或等于预设值时，该换热流路包括一进口和一出口；当所述换热流路中所述换热管的个数大于预设值时，该换热流路包括一进口和至少两出口，以使得该进口与任一该出口之间的所述换热管的个数小于或等于预设值。3.根据权利要求1所述的风冷管式换热器，其特征在于，还包括若干分别与每一换热流路的进口连接的毛细管。4.根据权利要求3所述的风冷管式换热器，其特征在于，若干所述毛细管的另一端通过分配器与进口集管连接。5.根据权利要求1所述的风冷管式换热器，其特征在于，在所述安装基体上，沿所述轴向划分有若干换热区，每一所述换热区内包括若干所述换热流路，任一所述换热区内的若干所述换热流路所包括的所述换热管的个数相同。6.一种风冷管式换热器的换热流路布置方法，其特征在于，所述换热器包括安装基体和设置于所述安装基体上的若干换热管，若干所述换热管沿一轴向分层布置，所述换热流路布置方法包括：采用风速测量仪，沿所述轴向测量所述安装基体上进风面不同位置的空气流速，以获得风速分布数据；基于所述风速分布数据，沿所述轴向，在所述安装基体上布置若干换热流路，每一所述换热流路包括若干所述换热管，且每一所述换热流路所包括的所述换热管的个数与该换热流路所在位置的风速呈反比。7.根据权利要求6所述的风冷管式换热器的换热流路布置方法，其特征在于，当所述换热流路中所述换热管的个数小于或等于预设值时，该换热流路包括一进口和一出口；当所述换热流路中所述换热管的个数大于预设值时，该换热流路包括一进口和至少两出口，以使得该进口与任一该出口之间的所述换热管的个数小于或等于预设值。8.根据权利要求6所述的风冷管式换热器的换热流路布置方法，其特征在于，根据所述风速分布数据中的风速变化，按序选出若干风速变更点，基于若干所述风速变更点将若干所述换热流路划分为若干换热区，每一所述换热区包括若干所述换热流路，每一所述换热区内的若干所述换热流路中所包括的所述换热管的个数相同。9.根据权利要求6所述的风冷管式换热器的换热流路布置方法，其特征在于，所述换热器还包括若干分别与每一换热流路的进口连接的毛细管，所述换热流路布置方法还包括：沿所述轴向检测各个所述换热流路出口的温度，并基于各个换热流路出口温度的差异调节各个所述毛细管的长度和/或内径，以使得各个所述换热流路出口的温度大致相同。10.根据权利要求9所述的风冷管式换热器的换热流路布置方法，其特征在于，若干所述毛细管的另一端通过分配器与进口集管连接，冷媒通过所述进口集管进入各个所述毛细管。

技术总结
本发明公开了一种风冷管式换热器及换热流路布置方法，该换热器包括安装基体和设置于安装基体上的若干换热管，若干换热管沿一轴向分层布置，根据轴向不同位置处空气侧的风速高低，沿轴向设置若干换热流路，每一换热流路包括若干首尾连通的换热管，每一换热流路所包括的换热管的个数与该换热流路所在位置的风速呈反比；对于上述结构的换热器，基于每一换热流路所在位置的风速，对不同换热流路中换热管的个数做出调整，从而使得换热器上低风速区内的换热流路的换热效率提升，高风速区内换热流路的换热效率与风速匹配，进而使得换热器上每一换热流路的换热效率大致均匀，从而提升换热器整体换热效率，而且可有效降低风扇的能耗。而且可有效降低风扇的能耗。而且可有效降低风扇的能耗。


技术研发人员：李世刚 陈千驹 黄永炎 邹悦辉 张德润 蒲亮 李鹏举 彭建明
受保护的技术使用者：广东欧科空调制冷有限公司
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/8/16