ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК F25B39/02 

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в системах кондиционирования воздуха, преимущественно транспортных средств.

Известен воздухоохладитель, состоящий из расположенных вдоль потока воздуха секций, составленных из установленных параллельно в ряд пластинчатых ребер и труб для хладагента, вставленных в упомянутые ребра под прямым углом. Между секциями выполнен определенный промежуток, внутри которого размещен тепловыделяющий элемент, контактирующий с ребрами, предназначенный для оттаивания образовавшегося на поверхности испарителя инея (заявка Японии N 3-41749, кл. F 25 B 47/02, F 25 D 21/08).

Однако данный воздухоохладитель обладает пониженной теплопередающей способностью из-за использования в нем одноканальных труб, а следовательно и большими габаритами по сравнению с воздухоохладителями, выполненными из плоской многоканальной трубы. Наличие тепловыделяющего элемента в данном воздухоохладителе приводит к повышению интенсивности процесса оттаивания инея при его эксплуатации, однако при вышеуказанном размещении тепловыделяющего элемента достаточно велико термическое сопротивление между поверхностями упомянутого элемента и теплообменной трубы, в результате чего увеличиваются затраты электроэнергии и времени на оттаивания инея.

Известен воздухоохладитель, содержащий змеевик в виде многоканальной плоскоовальной трубы, подсоединенной к входному и выходному коллекторам, снабженный по меньшей мере одним смесителем, общим для всех каналов (авт. св. СССР N 1267133, кл. F 25 B 39/02, 1986, БИ N 40). Данный воздухоохладитель компактен, обладает достаточно высокой эффективностью теплопередачи, однако в процессе эксплуатации при необходимости оттаивания инея требуются большие затраты времени и электроэнергии на привод компрессора ввиду отсутствия в данном воздухоохладителе специальных тепловыделяющих элементов, так как оттаивание, как правило, в таких случаях производится, посредством нагнетания компрессором в воздухоохладитель горячего пара хладагента, минуя конденсатор.

Цель изобретения разработка компактного воздухоохладителя, обладающего высокой теплопередающей способностью, требующего минимальных затрат времени и электроэнергии на оттаивание инея, а также технологичного в изготовлении и удобного при эксплуатации, а также снижение термического сопротивления между теплообменной поверхностью и инеем при его оттаивании.

Цель достигается тем, что в воздухоохладителе, содержащем по меньшей мере одну плоскую многоканальную трубку с наружным оребрением, подсоединенную к входному и выходному коллекторам, согласно изобретению, упомянутая труба снабжена тепловыделяющим элементом, размещенным в одном из ее каналов; тепловыделяющий элемент размещен в среднем канале трубы; упомянутая многоканальная труба снабжена дополнительным тепловыделяющим элементом; и при этом упомянутые тепловыделяющие элементы размещены в ее крайних каналах; в наружной стенке каждого крайнего канала трубы по всей ее длине выполнена продольная прорезь.

Наличие тепловыделяющего элемента, а также его размещение непосредственно в одном из каналов многоканальной трубы способствует уменьшению термического сопротивления между теплообменной поверхностью и инеем при его оттаивании за счет непосредственного нагрева поверхности трубы.

При оттайке воздухоохладителя горячими парами хладагента, нагнетаемыми компрессором в воздухоохладитель, минуя конденсатор, в каналах воздухоохладителя осуществляется теплообмен между паром и стенкой трубы. Коэффициент теплоотдачи при таком теплообмене небольшой (около 50 Вт/м²•K), а следовательно, и составляющая термического сопротивления теплопередачи между паром хладагента и инеем на наружном оребрении очень большая. Это в конечном итоге приводит к необходимости дополнительных затрат времени и электроэнергии на привод компрессора.

Размещение тепловыделяющего элемента непосредственно в канале многоканальной трубы исключает составляющую конвективного теплообмена со стороны пара хладагента, в результате чего снижается общее термическое сопротивление, что в конечном итоге приводит к уменьшению затрат электроэнергии и времени оттаивания инея.

За счет размещения тепловыделяющего элемента в среднем канале многоканальной трубы в том случае, если последняя снабжена только одним упомянутым элементом, происходит равномерное распределение теплового потока от последнего в поперечном направлении от середины трубы к ее краям, способствуя тем самым повышению равномерности нагрева всех участков трубы во времени, а следовательно и к еще большему сокращению затрат времени на оттаивание инея.

Снабжение трубы дополнительным тепловыделяющим элементом и размещение каждого тепловыделяющего элемента в одном из ее крайних каналов также способствует равномерному распределению теплового потока от упомянутых элементов от каждого края трубы к ее середине, но только при этом за счет наличия дополнительного тепловыделяющего элемента усиливается интенсивность теплового потока, а следовательно, еще более сокращаются затраты времени на оттаивание инея.

Выполнение продольных прорезей в наружных стенках крайних каналов трубы повышает технологичность изготовления воздухоохладителя, а также повышает удобство его эксплуатации за счет облегчения извлечения тепловыделяющего элемента из канала и его установки в последний при выходе из строя и необходимости его замены.

На фиг.1 представлен воздухоохладитель, выполненный в виде змеевика; на фиг. 2 воздухоохладитель, выполненный из ряда плоских труб, объединенных общими входным и выходным коллекторами; на фиг.3 труба воздухоохладителя с размещением тепловыделяющего элемента в среднем канале трубы, поперечное сечение; на фиг. 4 то же, с прорезями в наружных стенках крайних каналов и двумя тепловыделяющими элементами, поперечное сечение.

Воздухоохладитель содержит одну плоскую многоканальную изогнутую в виде змеевика трубу 1 (фиг.1) или несколько установленных параллельно друг над другом прямоугольных многоканальных труб 1 (фиг.2), снабженных наружным оребрением 2. Каждая труба 1 подсоединена к входному 3 и выходному 4 коллекторам. Труба 1 имеет продольные каналы 5, в среднем из которых (фиг.3) или двух крайних (фиг.4) размещены тепловыделяющие элементы 6, которые выполнены в виде гибких электронагревателей. Для удобства установки и замены тепловыделяющих элементов в случае выхода их из строя в наружных стенках крайних каналов 5 трубы 1 по всей длине последней выполнены продольные прорези.

Воздухоохладитель работает следующим образом.

Жидкий хладагент из конденсатора холодильной машины дросселируется в регулирующем вентиле и поступает через входной коллектор 3 в трубу воздухоохладителя 1. В каналах 5 трубы 1 осуществляется кипение хладагента. Образовавшийся пар через выходной 4 патрубок всасывается компрессором холодильной машины. Проходящий наружное оребрение 2 воздух охлаждается, при этом на поверхности оребрения образуется иней. По достижении достаточно большого слоя инея, снижающего эффективность теплопередачи, холодильный компрессор выключается, а включается электронагреватель 6, размещенный в одном или двух каналах трубы. Поверхность трубы быстро нагревается, иней оттаивает и удаляется с поверхности теплообмена. По окончании оттайки холодильный компрессор вновь включается в работу.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно снизить затраты электроэнергии и времени на оттаивание инея при его эксплуатации. Кроме того, установка электронагревателей непосредственно в каналах многоканальной трубы позволяет отказаться от дополнительного оборудования, которое требуется вводить в схему холодильной машины в случае оттаивания инея паром, а именно электромагнитных клапанов, парового трубопровода, отделителя жидкости, что в конечном итоге повышает надежность холодильной машины.

Использование: в системах кондиционирования воздуха, преимущественно транспортных средств. Сущность изобретения: воздухоохладитель содержит по меньшей мере одну плоскую многоканальную трубу 1 с наружным оребрением 2, подключенную к входному и выходному коллекторам 3, 4 соответственно. Труба 1 снабжена тепловыделяющим элементом 6, который размещен в одном из ее каналов 5, например в среднем, труба 1 может быть снабжена дополнительным тепловыделяющим элементом 6, и при этом тепловыделяющие элементы 6 размещены в крайних каналах трубы 1, в наружной стенке каждого крайнего канала 5 трубы 1 по всей ее длине может быть выполнена продольная прорезь. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Воздухоохладитель, содержащий по меньшей мере одну плоскую многоканальную трубу с наружным оребрением, подсоединенную к входному и выходному коллекторам, отличающийся тем, что упомянутая труба снабжена тепловыделяющим элементом, размещенным в одном из ее каналов. 2. Воздухоохладитель по п.1, отличающийся тем, что тепловыделяющий элемент размещен в среднем канале упомянутой трубы. 3. Воздухоохладитель по п.1, отличающийся тем, что упомянутая труба снабжена дополнительным тепловыделяющим элементом, при этом упомянутые элементы размещены в ее крайних каналах. 4. Воздухоохладитель по п.1 или 3, отличающийся тем, что в наружной стенке каждого крайнего канала трубы по всей ее длине выполнена продольная прорезь.