一种可变流程微通道换热器及其控制方法

本发明涉及微通道换热器，具体涉及一种可变流程微通道换热器及其控制方法。

背景技术：

1、微通道换热器与传统翅片管式换热器相比具有换热效率高、结构紧凑、生产成本低等优点，在空调领域已经得到了大规模的应用，并且未来换热器逐渐向着“铝代铜”的趋势发展，采用微通道换热器大量替换常规的翅片管式换热器已经是一种客观的趋势。

2、常规的微通道换热器由两根集液管和多根扁管相连，且通常会在两根集液管中分别加入一根分配管来分配制冷剂，这样便存在分配管下游制冷剂流速减小，下游制冷剂分配不均匀的问题；另外，对于常规微通道换热器而言，制冷剂流经的都是固定的流程，不能很好的与不同工况下制冷剂流量变化相匹配，不能实现不同工况下制冷剂的最佳分配；因此，对于换热器来说固定的流程不是最佳的流路设计，流路设计应该根据换热器的工作工况来确定。

技术实现思路

1、为解决上述现有微通道换热器存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种可变流程微通道换热器及其控制方法，首先，采用两根分配管来分配制冷剂，使制冷剂流量分配相对均匀。另外，结合单向阀的特殊物理结构和双球阀的控制，可使微通道换热器在不同工况下运行时灵活改变流路：当微通道换热器作为冷凝器时，制冷剂流经三根扁管长度的流程，增大制冷剂的流速，提高制冷剂侧的换热系数以及出口制冷剂的过冷度，优化换热器的换热性能；当微通道换热器作为蒸发器且满负荷工作时，制冷剂流过一根扁管长度的流程，从而减小压降，提高换热器的换热性能；当微通道换热器作为蒸发器且中间负荷工作时，制冷剂仅流经一半的换热面积，以适应制冷剂流量的下降。

2、为达到上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种可变流程微通道换热器，包括分配器01、第一球阀02、第二球阀03，挡板04布置于第一集液管07的中间位置处，将第一集液管07均分为互不连通的上下两部分，第一分配管05布置于第一集液管07内部的下半部分，第一分配管05上沿管长方向均匀分布多个分配孔12，第二分配管06同样安装在第一集液管07内部，并且穿过了挡板04，第二分配管06长度为第一分配管05的两倍，第二分配管06只在上半部分分布有分配孔12，且分配孔位置在空间位置上全部高于挡板04，分配器01分别与第一球阀02和第二球阀03相连，第一球阀02和第二球阀03又分别与第一分配管05和第二分配管06相连；还包括第二集液管08、布置于第二集液管08内部靠近顶端位置处的由下至上单向导通的单向阀09、设置在第一集液管07和第二集液管08间并连通第一集液管07和第二集液管08的若干扁管10以及安装在相邻扁管间的若干翅片11。

4、通过对第一球阀02与第二球阀03开闭的控制，再结合第二集液管08内部安装的单向阀09的单向流通作用，实现微通道换热器适应不同工况的流程设计，此外，也能实现微通道换热器作为冷凝器和蒸发器时的不同流程设计；在第一集液管07中安装的第一分配管05和第二分配管06能使流经两根分配管的制冷剂整体上保持大的流速，从而有效改善微通道换热器两相制冷剂的分配均匀性。

5、单向阀09布置于第二集液管08内部靠近顶端三分之一位置处。

6、所述的一种可变流程微通道换热器的控制方法，当微通道换热器作冷凝器工作时，第一球阀02打开，第二球阀03关闭，制冷剂从第二集液管08的上端进入微通道换热器，受到单向阀09的阻断作用，制冷剂通过单向阀09之上的扁管10流到第一集液管07，在挡板04的阻挡作用下，制冷剂从挡板04和单向阀09之间的扁管10流到第二集液管08，然后从挡板04下端的扁管10再次流到第一集液管07，最后从第一分配管05流出后通过第一球阀02和分配器01流出；制冷剂流经所有的扁管，且制冷剂的总换热流程为三根扁管长度，这样能够增大制冷剂的流速，提高制冷剂侧的换热系数以及出口制冷剂的过冷度，优化换热器的换热性能；

7、当微通道换热器作蒸发器且工作在满负荷时，第一球阀02和第二球阀03打开，制冷剂同时从第一分配管05和第二分配管06进入换热器的第一集液管07，再经过所有扁管10进入到第二集液管08，第二集液管08中的单向阀09由下至上单向导通，制冷剂最后从第二集液管08的上端流出微通道换热器；此过程中，制冷剂流经所有的扁管，并且制冷剂的流程为一根扁管长度，能够降低制冷剂侧的压降，增强换热器的综合性能；

8、当微通道换热器作蒸发器且工作在中间负荷时，第一球阀02关闭，第二球阀03打开，制冷剂从第二分配管06进入换热器第一集液管07的上半部分腔体，再经过上半部分的扁管10进入到第二集液管08，第二集液管08中的单向阀09由下至上单向导通，最后制冷剂从第二集液管08的上端流出微通道换热器；此过程中，制冷剂仅流经一半的换热面积，并且制冷剂的换热流程为一根扁管长度，增强了换热器适配小制冷剂流量工况的能力。

9、和现有技术相比，本发明具有以下优点：

10、1、本发明提出了一种可变流程微通道换热器及其控制方法，能根据微通道换热器的负荷，灵活调整制冷剂的流程，满足蒸发器和冷凝器的最佳流程设计，使微通道换热器更加高效的运行。

11、2、本发明提出了一种可变流程微通道换热器及其控制方法，能使制冷剂在分配管中保持较高的流速，提升制冷剂的分配均匀性。

技术特征：

1.一种可变流程微通道换热器，其特征在于：包括分配器(01)、第一球阀(02)、第二球阀(03)，挡板(04)布置于第一集液管(07)的中间位置处，将第一集液管(07)均分为互不连通的上下两部分，第一分配管(05)布置于第一集液管(07)内部的下半部分，第一分配管(05)上沿管长方向均匀分布多个分配孔(12)，第二分配管(06)同样安装在第一集液管(07)内部，并且穿过了挡板(04)，第二分配管(06)长度为第一分配管(05)的两倍，第二分配管(06)只在上半部分分布有分配孔(12)，且分配孔位置在空间位置上全部高于挡板(04)，分配器(01)分别与第一球阀(02)和第二球阀(03)相连，第一球阀(02)和第二球阀(03)又分别与第一分配管(05)和第二分配管(06)相连；还包括第二集液管(08)、布置于第二集液管(08)内部靠近顶端位置处的由下至上单向导通的单向阀(09)、设置在第一集液管(07)和第二集液管(08)间并连通第一集液管(07)和第二集液管(08)的若干扁管(10)以及安装在相邻扁管间的若干翅片(11)。

2.根据权利要求1所述的一种可变流程微通道换热器，其特征在于：通过对第一球阀(02)与第二球阀(03)开闭的控制，再结合第二集液管(08)内部安装的单向阀(09)的单向流通作用，实现微通道换热器适应不同工况的流程设计，此外，也能实现微通道换热器作为冷凝器和蒸发器时的不同流程设计；在第一集液管(07)中安装的第一分配管(05)和第二分配管(06)能使流经两根分配管的制冷剂整体上保持较大的流速，从而有效改善微通道换热器两相制冷剂的分配均匀性。

3.根据权利要求1所述的一种可变流程微通道换热器，其特征在于：单向阀(09)布置于第二集液管(08)内部靠近顶端三分之一位置处。

4.权利要求1至3任一项所述的一种可变流程微通道换热器的控制方法，其特征在于：当微通道换热器作冷凝器工作时，第一球阀(02)打开，第二球阀(03)关闭，制冷剂从第二集液管(08)的上端进入微通道换热器，受到单向阀(09)的阻断作用，制冷剂通过单向阀(09)之上的扁管(10)流到第一集液管(07)，在挡板(04)的阻挡作用下，制冷剂从挡板(04)和单向阀(09)之间的扁管(10)流到第二集液管(08)，然后从挡板(04)下端的扁管(10)再次流到第一集液管(07)，最后从第一分配管(05)流出后通过第一球阀(02)和分配器(01)流出；制冷剂流经所有的扁管，且制冷剂的总换热流程为三根扁管长度，这样能够增大制冷剂的流速，提高制冷剂侧的换热系数以及出口制冷剂的过冷度，优化换热器的换热性能；

技术总结本发明公开了一种可变流程微通道换热器及其控制方法，所述微通道换热器包括两根集液管、一个单向阀、一个分配器、两根分配管、两个球阀、一个挡板、若干翅片和扁管；当微通道换热器作为冷凝器时，制冷剂的流程为三根扁管长度，有利于增大制冷剂侧换热系数及过冷度，强化换热效果；当微通道换热器作为蒸发器且满负荷工作时，制冷剂流经所有的扁管，制冷剂流程为一根扁管长度，能够降低制冷剂侧压降，增强换热性能，且制冷剂分别以较高的流速进入第一分配管和第二分配管，有利于提升第一集液管中制冷剂分配的均匀性；当微通道换热器作为蒸发器且中间负荷工作时，制冷剂只流经换热器一半的换热面积以匹配更小的流量，从而降低制冷剂侧压降，提高换热性能。技术研发人员：马迪,陈旗,晏刚受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16