ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1996 года по МПК F28D7/08 F25B39/04 

Изобретение относится к области холодильной техники и может быть использовано в качестве воздухоохладителя или конденсатора в системах кондицинирования воздуха, преимущественно транспортных средств.

Известен воздухоохладитель, содержащий змеевик в виде плоскоовальной многоканальной трубы, имеющий не менее трех ветвей, соединенных калачами, подсоединенный к входному и выходному коллекторам и снабженный для обеспечения минимального перегрева хладагента в каналах трубы, по меньшей мере, одним смесителем, общим для всех каналов (А.С. СССР N 1267133, МПК F 25 В 39/02). Однако для данной конструкции воздухоохладителя характерны большие гидравлические потери в каналах змеевика, приводящие к снижению эффективности теплообмена.

В качестве прототипа выбран теплообменник, используемый в качестве конденсатора, выполненный в виде змеевика из оребренной плоскоовальной многоканальной трубы, каналы которой соединены с входным и выходным коллекторами (С. Р. Гопин,В.М. Шавра, Воздушные конденсаторы малых холодильных машин. М.Агропромиздат, 1987, с. 69).Однако для данного теплообменника также характерны большие гидравлические потери в каналах змеевика, приводящие к снижению эффективности теплообмена. Это обусловлено большой длиной пути, проходимого хладагентом от его входа в теплообменник до выхода.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - разработать компактный теплообменник, обеспечивающий возможность его использования, как в качестве воздухоохладителя, так и в качестве конденсатора, преимущественно системы кондиционирования воздуха транспортного средства,обладающий высокой теплопередающей способностью.

Технический результат уменьшение гидравлических потерь в каналах теплообменника.

Указанный технический результат достигается тем, что теплобменник, в виде змеевика из оребренной плоской многоканальной трубы с входным и выходным коллекторами, согласно изобретению, снабжен, по меньшей мере, одной перегородкой внутри трубы, перекрывающей ее проходное сечение и размещенной между упомянутыми коллекторами, и, по меньшей мере, одним выходным и одним входным дополнительными коллекторами,подключенными к трубе по ходу рабочей среды соответственно до и после перегородки.

Наличие в теплообменнике, по меньшей мере, одной перегородки, размещенной внутри трубы, перекрывающей ее проходное сечение и соответствующим образом расположенной относительно упомянутых коллекторов, а также, по меньшей мере, одного выходного и одного входного дополнительных коллекторов,подключенных к трубе по ходу рабочей среды соответственно до и после перегородки, способствует уменьшению) длины пути, проходимого хладагентом от его входа в теплообменник до выхода, приводя в конечном итоге к уменьшению) гидравлических потерь в каналах теплообменника, а следовательно и к повышению эффективности теплообмена.

На фиг. 1 показан общий вид теплообменника на фиг. 2 сечение теплообменника в зоне подключения дополнительных входного и выходного коллекторов. Теплообменник выполнен в виде змеевика из плоскоовальной многоканальной трубы 1 с наружным оребрением 2. Змеевик снабжен входным 3 и выходным 4 коллекторами, перегородкой 5, установленной внутри трубы 1 в калаче змеевика между упомянутыми коллекторами 3 и 4 и перекрывающей проходное сечение трубы. К каналам трубы, расположенным по ходу рабочей среды до перегородки 5, подключен дополнительный выходной коллектор 6, а к каналам трубы, расположенным после нее, дополнительный входной коллектор 7. Для повышения технологичности изготовления теплообменника дополнительные входной 7 и выходной 6 коллекторы имеет общую коллекторную камеру 8, которая имеет с двух сторон трубы 1 открытые торцы и разделена установленной по диагонали упомянутой перегородкой 5 на две части, одна из которых служит коллекторной камерой дополнительного входного, а другая дополнительного выходного коллектора. По периметру открытого торца каждой камеры ж, трубе приварены патрубки 9 и 10 дополнительных соответственно входного и выходного коллекторов.

Теплообменник работает следующим образом. (Пример приведен для работы теплообменника в качестве воздухоохладителя.) Жидкий хладагент подается в теплообменник через входной 3 и дополнительный входной 7 коллекторы. За счет теплопередачи от воздуха, продуваемого через наружное оребрение 2, в каналах многоканальной трубы 1 осуществляется кипение хладагента. Пар, образующийся в результате кипения хладагента в каналах трубы 1, расположенных по ходу рабочей среды до перегородки 5, через дополнительный выходной коллектор 6 выводится из теплообменника. Аналогичным образом процесс теплообмена происходит и в каналах трубы 1, расположенных по ходу рабочей среды после перегородки 5. При этом пар, образующийся в этих каналах в результате кипения хладагента, поступившего в теплообменник через дополнительный входной коллектор 7, выводится из теплообменника через выходной коллектор 4.

Как следует из вышеизложенного, каждая из частей теплообменника, как расположенная по ходу рабочей среды до перегородки, так и после нее, имеет свои входной и выходной коллекторы и работает как самостоятельный теплообменник, имея при этом значительно меньшую длину каналов, за счет чего значительно сокращается путь прохода хладагента по каналам змеевика от его входа в теплообменник до выхода. Кроме того, по сравнению с прототипом, увеличивается живое сечение каналов для прохода хладагента. Все это в конечном итоге приводит к уменьшению гидравлических потерь в каналах теплообменника, что в свою очередь способствует обеспечению равномерности температуры и давления кипения (конденсации) по всей длине трубы, а следовательно и к повышению эффективности теплообмена. Кроме этого, снижение гидравлических потерь в каналах теплообменника при его использовании в качестве воздухоохладителя обеспечивает возможность применения более простых терморегулирующих вентилей с внутренним выравниванием давления.

Использование: в качестве воздухоохладителя или конденсатора, преимущественно систем кондиционирования воздуха транспортных средств. Сущность изобретения: уменьшение гидравлических потерь в каналах теплообменника обеспечивается тем, что он выполнен в виде змеевика из плоской многоканальной трубы 1 с наружным оребрением, снабженного входным и выходным коллекторами. При этом теплообменник снабжен установленной внутри трубы 1 между упомянутыми коллекторами перегородкой 5, перекрывающей проходное сечение упомянутой трубы, а также дополнительными выходными 6 и входными 7 коллекторами, подключенными к последней на ходу рабочей среды соответственно до и после перегородки 5. Наличие перегородки 5, а также дополнительных входного 7 и выходного коллекторов способствует уменьшению длины пути, проходимого рабочей средой от ее входа в теплообменник до выхода, приводя в конечном итоге к уменьшению гидравлических потерь в каналах теплообменника, а следовательно, и к повышению эффективности теплообмена. 2 ил.

Теплообменник в виде змеевика из оребренной плоской многоканальной трубы с входным и выходным коллекторами, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере одной перегородкой внутри трубы, перекрывающей ее проходное сечение и размещенной между упомянутыми коллекторами, и по меньшей мере одним выходным и одним входным дополнительными коллекторами, подключенными к трубе по ходу рабочей среды соответственно до и после перегородки.