RU2693946C2 - Micro-channel heat exchanger resistant to frost formation - Google Patents

Micro-channel heat exchanger resistant to frost formation Download PDF

Info

Publication number
RU2693946C2
RU2693946C2 RU2017121846A RU2017121846A RU2693946C2 RU 2693946 C2 RU2693946 C2 RU 2693946C2 RU 2017121846 A RU2017121846 A RU 2017121846A RU 2017121846 A RU2017121846 A RU 2017121846A RU 2693946 C2 RU2693946 C2 RU 2693946C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchange
heat
heat exchanger
section
plate
Prior art date
Application number
RU2017121846A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017121846A (en
RU2017121846A3 (en
Inventor
Ариндом ДЖОРДАР
Original Assignee
Кэрриер Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кэрриер Корпорейшн filed Critical Кэрриер Корпорейшн
Publication of RU2017121846A publication Critical patent/RU2017121846A/en
Publication of RU2017121846A3 publication Critical patent/RU2017121846A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2693946C2 publication Critical patent/RU2693946C2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0475—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits having a single U-bend
    • F28D1/0476—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits having a single U-bend the conduits having a non-circular cross-section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F28D1/05391—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits combined with a particular flow pattern, e.g. multi-row multi-stage radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/02—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the heat-exchange media travelling at an angle to one another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/126—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
    • F28F1/128—Fins with openings, e.g. louvered fins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/08—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F17/00—Removing ice or water from heat-exchange apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F17/00—Removing ice or water from heat-exchange apparatus
    • F28F17/005—Means for draining condensates from heat exchangers, e.g. from evaporators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/006—Preventing deposits of ice
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D2001/0253—Particular components
    • F28D2001/026—Cores
    • F28D2001/0266—Particular core assemblies, e.g. having different orientations or having different geometric features
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D2001/0253—Particular components
    • F28D2001/026—Cores
    • F28D2001/0273—Cores having special shape, e.g. curved, annular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0068—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for refrigerant cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0068—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for refrigerant cycles
    • F28D2021/0071—Evaporators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2260/00—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures
    • F28F2260/02—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures having microchannels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Abstract

FIELD: heat exchange.
SUBSTANCE: provided is a heat exchanger comprising a first header, a second manifold and a plurality of heat exchange tubular segments connecting the first and second headers via fluid. Heat exchange tubular segments comprise a bend defining the first plate and the second plate located at an angle to each other. Each of heat exchange tubular segments contains at least the first heat exchange tube and the second heat exchange tube, at least partially connected by the bridge passing between them. First heat exchange tube and the second heat exchange tube are asymmetric so that the through cross-section of the first heat exchange tube differs from the flow cross-section of the second heat exchange tube.
EFFECT: fluid flows sequentially through first heat exchange tubes of first plate and second plate, and then through second heat exchange tubes of second plate and first plate.
14 cl, 8 dwg

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

[0001] Настоящее изобретение в общем относится к применениям тепловых насосов и холодильников, в частности, к микроканальному теплообменнику, выполненному с возможностью использования в тепловом насосе или холодильной системе.[0001] the Present invention in General relates to applications of heat pumps and refrigerators, in particular, to the microchannel heat exchanger, made with the possibility of use in a heat pump or refrigeration system.

[0002] Системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и охлаждения (HVAC&R, heating, ventilation, air conditioning and refrigeration) содержат теплообменники для отвода или приема тепла между хладагентом, циркулирующим внутри системы, и окружающей средой. Одним типом теплообменника, который становится все более популярным вследствие своей компактности, жесткости конструкции и превосходных рабочих характеристик, является микроканальный или миниканальный теплообменник. Микроканальный теплообменник содержит две или более удерживающие формы, такие как трубки, через которые циркулирует охлаждающая или нагревающая текучая среда (т.е. хладагент или гликолевый раствор). Трубки имеют уплощенное поперечное сечение и множество параллельных проточных каналов. Для того чтобы способствовать передаче тепловой энергии между нагревающей/охлаждающей текучей средой и окружающей средой, между трубками обычно проходят ребра. Ребра имеют гофрированную структуру, содержат заслонки для повышения передачи тепла и обычно прикреплены к этим трубкам с помощью пайки твердым припоем.[0002] Heating, ventilation, air conditioning and cooling systems (HVAC & R, heating, ventilation, air conditioning and refrigeration) contain heat exchangers to remove or receive heat between the refrigerant circulating inside the system and the environment. One type of heat exchanger, which is becoming increasingly popular due to its compactness, structural rigidity and excellent performance, is a micro-channel or mini-channel heat exchanger. A microchannel heat exchanger contains two or more retention forms, such as tubes, through which a cooling or heating fluid (i.e., a refrigerant or glycol solution) circulates. The tubes have a flattened cross-section and many parallel flow channels. In order to facilitate the transfer of thermal energy between the heating / cooling fluid and the environment, the fins usually extend between the tubes. The ribs have a corrugated structure, contain flaps to increase heat transfer, and are usually attached to these tubes by means of hard soldering.

[0003] Обычные микроканальные теплообменники в большинстве случаев имеют по существу идентичные ребра на всем протяжении сердечника теплообменника. В тепловых насосах и холодильниках, когда в качестве испарителя используется микроканальный теплообменник, влага, присутствующая в воздушном потоке, подаваемом к теплообменнику для охлаждения, может конденсироваться и затем замерзать на внешних поверхностях теплообменника. Образовавшийся лед или иней может блокировать поток воздуха через теплообменник, тем самым снижая эффективность и функциональность теплообменника и системы HVAC&R. Микроканальные теплообменники склонны к более быстрому замерзанию, чем теплообменники с круглыми трубами и пластинчатыми ребрами и, следовательно, требуют более частой разморозки, снижая полезное время использования теплообменника и общие рабочие характеристики. Следовательно, требуется сконструировать микроканальный теплообменник с улучшенной стойкостью к образованию инея и улучшенными рабочими характеристиками.[0003] Conventional microchannel heat exchangers in most cases have essentially identical fins throughout the heat exchanger core. In heat pumps and refrigerators, when a micro-channel heat exchanger is used as an evaporator, the moisture present in the air stream supplied to the heat exchanger for cooling can condense and then freeze on the external surfaces of the heat exchanger. The resulting ice or frost can block the flow of air through the heat exchanger, thereby reducing the efficiency and functionality of the heat exchanger and the HVAC & R system. Microchannel heat exchangers tend to freeze more quickly than heat exchangers with round tubes and plate fins and, therefore, require more frequent defrosting, reducing the useful time of use of the heat exchanger and overall performance. Therefore, it is required to construct a microchannel heat exchanger with improved frost resistance and improved performance.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF INVENTION

[0004] Предоставлен теплообменник, содержащий первый коллектор, второй коллектор и множество теплообменных трубчатых сегментов, соединяющих по текучей среде первый и второй коллекторы. Теплообменные трубчатые сегменты содержат изгиб, задающий первую пластину и вторую пластину, расположенные под углом друг к другу. Каждый из теплообменных трубчатых сегментов содержит по меньшей мере первую теплообменную трубку и вторую теплообменную трубку, по меньшей мере частично соединенные перемычкой, проходящей между ними. Первая теплообменная трубка и вторая теплообменная трубка являются ассиметричными таким образом, что проходное поперечное сечение первой теплообменной трубки отличается от проходного поперечного сечения второй теплообменной трубки. Текучая среда последовательно протекает через первые теплообменные трубки первой пластины и второй пластины, а затем через вторые теплообменные трубки второй пластины и первой пластины.[0004] A heat exchanger is provided comprising a first collector, a second collector, and a plurality of heat exchanging tubular segments that fluidly connect the first and second collectors. Heat exchange tubular segments contain a bend that defines the first plate and the second plate arranged at an angle to each other. Each of the heat exchange tubular segments comprises at least a first heat exchange tube and a second heat exchange tube at least partially connected by a jumper extending between them. The first heat exchange tube and the second heat exchange tube are asymmetrical in such a way that the flow cross section of the first heat exchange tube is different from the flow cross section of the second heat exchange tube. The fluid flows successively through the first heat exchange tubes of the first plate and the second plate, and then through the second heat exchange tubes of the second plate and the first plate.

[0005] В дополнение к одному или более из описанных выше признаков или в качестве альтернативы согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения воздушный поток через теплообменник перемещается от первой пластины ко второй пластине.[0005] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, according to further embodiments of the invention, the air flow through the heat exchanger moves from the first plate to the second plate.

[0006] В дополнение к одному или более из описанных выше признаков или в качестве альтернативы согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения воздушный поток через теплообменник перемещается от второй пластины к первой пластине.[0006] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, according to further embodiments of the invention, the air flow through the heat exchanger is moved from the second plate to the first plate.

[0007] В дополнение к одному или более из описанных выше признаков или в качестве альтернативы согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения проходное поперечное сечение первых теплообменных трубок меньше, чем проходное поперечное сечение вторых теплообменных трубок.[0007] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, according to further embodiments of the invention, the flow cross-section of the first heat exchange tubes is smaller than the flow cross-section of the second heat transfer tubes.

[0008] В дополнение к одному или более из описанных выше признаков или в качестве альтернативы согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения текучая среда в первых теплообменных трубках содержит жидкость или паро-жидкостную смесь, содержащую менее 20% пара по массе.[0008] In addition to one or more of the above features, or alternatively, according to further embodiments of the invention, the fluid in the first heat exchange tubes contains a liquid or vapor-liquid mixture containing less than 20% steam by weight.

[0009] В дополнение к одному или более из описанных выше признаков или в качестве альтернативы согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения текучая среда во вторых теплообменных трубках содержит пар или паро-жидкостную смесь, содержащую по меньшей мере 50% пара по массе.[0009] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, according to further embodiments of the invention, the fluid in the second heat exchange tubes contains a vapor or vapor-liquid mixture containing at least 50% steam by weight.

[0010] В дополнение к одному или более из описанных выше признаков или в качестве альтернативы согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения проходное поперечное сечение первых теплообменных трубок больше, чем проходное поперечное сечение вторых теплообменных трубок.[0010] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, according to further embodiments of the invention, the flow cross section of the first heat exchange tubes is larger than the flow cross section of the second heat transfer tubes.

[0011] В дополнение к одному или более из описанных выше признаков или в качестве альтернативы согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения текучая среда во вторых теплообменных трубках содержит жидкость или паро-жидкостную смесь, содержащую менее 20% пара по массе.[0011] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, according to further embodiments of the invention, the fluid in the second heat exchange tubes contains a liquid or vapor-liquid mixture containing less than 20% steam by weight.

[0012] В дополнение к одному или более из описанных выше признаков или в качестве альтернативы согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения текучая среда в первых теплообменных трубках содержит пар или паро-жидкостную смесь, содержащую по меньшей мере 50% пара по массе.[0012] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, according to further embodiments of the invention, the fluid in the first heat exchange tubes contains a vapor or vapor-liquid mixture containing at least 50% steam by weight.

[0013] В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения предоставлен теплообменник, содержащий первый коллектор, второй коллектор и множество теплообменных трубчатых сегментов, соединяющих по текучей среде первый и второй коллекторы. Теплообменные трубчатые сегменты содержат изгиб, задающий первую пластину и вторую пластину, расположенные под углом друг к другу. Каждый из теплообменных трубчатых сегментов содержит по меньшей мере первую теплообменную трубку и вторую теплообменную трубку, по меньшей мере частично соединенные перемычкой, проходящей между ними. Текучая среда последовательно протекает через первые теплообменные трубки и вторые теплообменные трубки теплообменника таким образом, что текучая среда в первых теплообменных трубках является жидкостью, а текучая среда во вторых теплообменных трубках является паром.[0013] In accordance with another embodiment of the present invention, a heat exchanger is provided comprising a first collector, a second collector, and a plurality of heat exchange tubular segments that fluidly connect the first and second collectors. Heat exchange tubular segments contain a bend that defines the first plate and the second plate arranged at an angle to each other. Each of the heat exchange tubular segments comprises at least a first heat exchange tube and a second heat exchange tube at least partially connected by a jumper extending between them. The fluid flows successively through the first heat exchange tubes and the second heat exchange tubes of the heat exchanger in such a way that the fluid in the first heat exchange tubes is liquid and the fluid in the second heat exchange tubes is steam.

[0014] В дополнение к одному или более из описанных выше признаков или в качестве альтернативы согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения первая теплообменная трубка и вторая теплообменная трубка являются ассиметричными таким образом, что проходное поперечное сечение первой теплообменной трубки отличается от проходного поперечного сечения второй теплообменной трубки.[0014] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, according to further embodiments of the invention, the first heat exchange tube and the second heat transfer tube are asymmetrical such that the flow cross section of the first heat exchange tube is different from the flow cross section of the second heat transfer tube.

[0015] В дополнение к одному или более из описанных выше признаков или в качестве альтернативы согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения проходное поперечное сечение первых теплообменных трубок меньше, чем проходное поперечное сечение вторых теплообменных трубок.[0015] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, according to further embodiments of the invention, the flow cross section of the first heat exchange tubes is smaller than the flow cross section of the second heat transfer tubes.

[0016] В дополнение к одному или более из описанных выше признаков или в качестве альтернативы согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения воздушный поток через теплообменник перемещается от первой пластины ко второй пластине.[0016] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, according to further embodiments of the invention, the air flow through the heat exchanger is moved from the first plate to the second plate.

[0017] В дополнение к одному или более из описанных выше признаков или в качестве альтернативы согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения воздушный поток через теплообменник перемещается от второй пластины к первой пластине.[0017] In addition to one or more of the features described above, or alternatively, according to further embodiments of the invention, the air flow through the heat exchanger is moved from the second plate to the first plate.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0018] Объект, рассматриваемый в качестве настоящего изобретения, в частности, отмечен и явно заявлен в формуле изобретения в заключительной части настоящего описания. Указанные выше и другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из последующего подробного описания, приведенного в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:[0018] the Object considered as the present invention, in particular, marked and explicitly stated in the claims in the final part of the present description. The above and other features and advantages of the present invention will become apparent from the subsequent detailed description given in conjunction with the accompanying drawings, in which:

[0019] На фиг. 1 показана принципиальная схема парового холодильного цикла холодильной системы;[0019] FIG. 1 shows a schematic diagram of the refrigeration steam cycle of the refrigeration system;

[0020] На фиг. 2 показан вид сбоку микроканального теплообменника в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения до операции изгибания;[0020] FIG. 2 shows a side view of a microchannel heat exchanger in accordance with an embodiment of the present invention before the bending operation;

[0021] На фиг. 3 показано сечение трубчатого сегмента микроканального теплообменника в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;[0021] FIG. 3 shows a section of a tubular segment of a microchannel heat exchanger in accordance with an embodiment of the present invention;

[0022] На фиг. 4 показано сечение трубчатого сегмента микроканального теплообменника в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;[0022] FIG. 4 shows a section of a tubular segment of a microchannel heat exchanger in accordance with an embodiment of the present invention;

[0023] На фиг. 5 показан перспективный вид микроканального теплообменника в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;[0023] FIG. 5 shows a perspective view of a microchannel heat exchanger in accordance with an embodiment of the present invention;

[0024] На фиг. 6 показано сечение микроканального теплообменника в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;[0024] FIG. 6 shows a section of a microchannel heat exchanger in accordance with another embodiment of the present invention;

[0025] На фиг. 7 показано сечение микроканального теплообменника в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения; и[0025] FIG. 7 shows a section of a microchannel heat exchanger in accordance with another embodiment of the present invention; and

[0026] На фиг. 8 показано сечение микроканального теплообменника в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.[0026] FIG. 8 shows a section of a microchannel heat exchanger in accordance with another embodiment of the present invention.

[0027] Подробное описание разъясняет варианты осуществления настоящего изобретения вместе с преимуществами и отличительными признаками в виде примера со ссылкой на чертежи.[0027] The detailed description explains the embodiments of the present invention, along with advantages and features, by way of example, with reference to the drawings.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0028] На фиг. 1 схематично проиллюстрирован парокомпрессионный холодильный цикл 20 системы кондиционирования воздуха или холодильной системы. Примерные системы кондиционирования воздуха или холодильные системы содержат среди прочего, например, сплит-системы охлаждения, автономные холодильные системы, чиллеры, монтируемые на крышу холодильные системы, системы охлаждения супермаркета и транспортные холодильные системы. Хладагент R выполнен с возможностью циркуляции через парокомпрессионный цикл 20 таким образом, что хладагент R поглощает тепло, когда испаряется при низких температуре и давлении, и выделяет тепло, когда конденсируется при более высоких температуре и давлении. Внутри этого цикла 20 хладагент R протекает в направлении против часовой стрелки, как указано стрелкой. Компрессор 22 принимает парообразный хладагент от испарителя 24 и сжимает его до более высоких температуры и давления, причем относительно горячий пар затем проходит к конденсатору 26, где он охлаждается и конденсируется до жидкого состояния посредством теплообменного соотношения с охлаждающей средой (не показана), такой как воздух. Затем жидкий хладагент R проходит от конденсатора 26 к расширительному устройству 28, в котором хладагент R расширяется до низкотемпературного двухфазного жидкого/парообразного состояния по мере его прохождения к испарителю 24. Затем пар низкого давления возвращается к компрессору 22, где этот цикл повторяется. Следует понимать, что холодильный цикл 20, показанный на фиг. 1, является упрощенным представлением системы HVAC&R, и в это схематическое изображение могут быть включены многие усовершенствования и признаки, известные в данной области техники. В частности, холодильный цикл теплового насоса содержит четырехходовой клапан (не показан), расположенный ниже по потоку компрессора относительно потока хладагента, который обеспечивает возможность изменения направления потока хладагента на обратное на всем протяжении холодильного цикла для переключения между охлаждающим и нагревающим режимами работы для окружающей среды, подлежащей кондиционированию.[0028] FIG. 1 schematically illustrates a vapor compression refrigeration cycle 20 of an air conditioning system or refrigeration system. Exemplary air conditioning systems or refrigeration systems include, among other things, split-cooling systems, autonomous refrigeration systems, chillers, roof-mounted refrigeration systems, supermarket cooling systems, and transport refrigeration systems. The refrigerant R is designed to circulate through the vapor compression cycle 20 in such a way that the refrigerant R absorbs heat when it evaporates at low temperatures and pressures and releases heat when it condenses at higher temperatures and pressures. Inside this cycle 20, refrigerant R flows in a counterclockwise direction, as indicated by the arrow. The compressor 22 receives the vapor refrigerant from the evaporator 24 and compresses it to higher temperatures and pressures, with the relatively hot steam then passing to the condenser 26, where it cools and condenses to a liquid state through a heat exchange relationship with a cooling medium (not shown), such as air . Liquid refrigerant R then passes from condenser 26 to expansion device 28, in which refrigerant R expands to a low-temperature two-phase liquid / vapor state as it passes to the evaporator 24. Then the low-pressure steam returns to compressor 22, where this cycle repeats. It should be understood that the refrigeration cycle 20 shown in FIG. 1 is a simplified representation of the HVAC & R system, and many improvements and features known in the art may be included in this schematic. In particular, the heat pump's refrigeration cycle contains a four-way valve (not shown) located downstream of the compressor relative to the refrigerant flow, which provides the ability to reverse the flow of refrigerant throughout the refrigeration cycle to switch between cooling and heating modes for the environment, subject to conditioning.

[0029] На фиг. 2 более подробно проиллюстрирован пример теплообменника 30, выполненного с возможностью использования в парокомпрессионной системе 20. В парокомпрессионной системе 20 теплообменник 30 может быть использован в качестве конденсатора 24 или испарителя 28. Теплообменник 30 содержит по меньшей мере первый коллектор или магистраль 32, второй коллектор или магистраль 34, расположенную на расстоянии от первого коллектора 32, и множество трубчатых сегментов 36, проходящих на расстоянии друг от друга, параллельно друг другу и соединяющих первый коллектор 32 и второй коллектор 34. В соответствии с показанным неограничивающими вариантами осуществления первая магистраль 32 и вторая магистраль 34 ориентированы в целом горизонтально, а теплообменные трубчатые сегменты 36 проходят в целом вертикально между двумя магистралями 32, 34. Однако, в пределах объема настоящего изобретения также находятся и другие конфигурации, такие как те, в которых первая и вторая магистрали 32, 34 расположены по существу вертикально.[0029] FIG. 2 illustrates in more detail an example of a heat exchanger 30 adapted to be used in a vapor compression system 20. In a vapor compression system 20, heat exchanger 30 can be used as a condenser 24 or evaporator 28. Heat exchanger 30 contains at least a first collector or main 32, a second collector or main 34, located at a distance from the first collector 32, and a plurality of tubular segments 36, extending at a distance from each other, parallel to each other and connecting the first collector 3 2 and the second manifold 34. In accordance with the shown non-limiting embodiments, the first manifold 32 and the second manifold 34 are oriented generally horizontally, and the heat exchange tubular segments 36 extend generally vertically between the two manifolds 32, 34. However, within the scope of the present invention and other configurations, such as those in which the first and second highways 32, 34 are substantially vertical.

[0030] Как проиллюстрировано на видах в сечении, показанных на фиг. 3 и 4, каждый из указанного множества трубчатых сегментов 36, проходящих между первым коллектором 32 и вторым коллектором 34, является многопортовым экструдированным (МРЕ, multiport extruded) трубчатым сегментом 36 и содержит по меньшей мере первую теплообменную трубку 38 и вторую теплообменную трубку 40, соединенные перемычкой 42, проходящей по меньшей мере частично между ними. В соответствии с одним вариантом осуществления перемычка 42, расположенная на самых дальних от центра трубчатых сегментах 36, содержит множество отверстий.[0030] As illustrated in the sectional views shown in FIG. 3 and 4, each of said plurality of tubular segments 36 extending between the first collector 32 and the second collector 34, is a multiport extruded (MPE, multiport extruded) tubular segment 36 and contains at least a first heat exchange tube 38 and a second heat exchange tube 40 connected jumper 42, passing at least partially between them. In accordance with one embodiment, the jumper 42, located on the tubular segments 36 furthest from the center, contains a plurality of holes.

[0031] Внутренний проточный канал каждой теплообменной трубки 38, 40 может быть разделен внутренними стенками на множество раздельных проточных каналов 44а, 44b, которые проходят по длине трубчатых сегментов 36 и устанавливают связь по текучей среде между соответствующими первым и вторым коллекторами 32, 34. Внутренние проточные каналы первых теплообменных трубок 38 могут быть разделены на различное количество раздельных проточных каналов 44, чем внутренние проточные каналы вторых теплообменных трубок 40. Проточные каналы 44а, 44b могут иметь поперечное сечение любой формы, такое как, например, круглое поперечное сечение, прямоугольное поперечное сечение, трапецеидальное поперечное сечение, треугольное поперечное сечение или другое некруглое поперечное сечение. Указанное множество теплообменных трубчатых сегментов 36, содержащих раздельные проточные каналы 44а, 44b, может быть образовано с использованием известных технологий, таких как, например, экструзия.[0031] The internal flow passage of each heat exchange tube 38, 40 may be divided by internal walls into a plurality of separate flow passages 44a, 44b that extend along the length of the tubular segments 36 and establish fluid communication between the respective first and second collectors 32, 34. Internal The flow channels of the first heat exchange tubes 38 can be divided into different numbers of separate flow channels 44 than the internal flow channels of the second heat exchange tubes 40. The flow channels 44a, 44b can have transverse th section of any shape, such as, for example, a circular cross section, a rectangular cross-section, trapezoidal cross-section, a triangular cross-section or other non-circular cross-section. The specified set of heat exchanging tubular segments 36 containing separate flow channels 44a, 44b can be formed using known technologies, such as, for example, extrusion.

[0032] Каждая первая теплообменная трубка 38 и вторая теплообменная трубка 40 имеет соответствующие передний край 46а, 46b, задний край 48а, 48b, первую поверхность 50а, 50b и вторую поверхность 52а, 52b (фиг. 3). Передний край 46а, 46b каждой теплообменной трубки 38, 40 расположен выше по потоку соответствующего заднего края 48а, 48b относительно воздушного потока А через теплообменник 30.[0032] Each first heat exchange tube 38 and second heat exchange tube 40 has a corresponding front edge 46a, 46b, a rear edge 48a, 48b, a first surface 50a, 50b, and a second surface 52a, 52b (Fig. 3). The front edge 46a, 46b of each heat exchange tube 38, 40 is located upstream of the corresponding rear edge 48a, 48b relative to the air flow A through the heat exchanger 30.

[0033] Первые теплообменные трубки 38 и вторые теплообменные трубки 40 являются по существу различными или ассиметричными. В соответствии с показанным неограничивающим вариантом осуществления вторые теплообменные трубки 40 являются более широкими и имеют большее количество раздельных проточных каналов 44, чем первая теплообменная трубка 38, что приводит к большему проходному поперечному сечению. Хотя вторая теплообменная трубка 40, как показано на фиг. 3, шире, чем первая теплообменная трубка 38, другие конфигурации, такие как те, где, например, указанное множество первых теплообменных трубок 38 имеет большее проходное поперечное сечение, чем указанное множество вторых теплообменных трубок 40, находятся в пределах объема настоящего изобретения. Коэффициент асимметрии между первыми теплообменными трубками 38 и вторыми теплообменными трубками 40 может зависеть от любого из множества параметров теплообменника, такого как емкость.[0033] The first heat exchange tubes 38 and the second heat exchange tubes 40 are essentially different or asymmetric. In accordance with the shown non-limiting embodiment, the second heat exchange tubes 40 are wider and have more separate flow channels 44 than the first heat exchange tube 38, which leads to a larger cross-section through passage. Although the second heat exchange tube 40, as shown in FIG. 3, wider than the first heat exchange tube 38, other configurations, such as those where, for example, said plurality of first heat exchange tubes 38 have a larger flow cross-section than the plurality of second heat exchange tubes 40, are within the scope of the present invention. The asymmetry factor between the first heat exchange tubes 38 and the second heat exchange tubes 40 may depend on any of a variety of heat exchanger parameters, such as capacity.

[0034] Ссылаясь на фиг. 5, каждый трубчатый сегмент 36 теплообменника 30 содержит по меньшей мере один изгиб 60 таким образом, что теплообменник 30 имеет многопроходную конфигурацию относительно воздушного потока А. Изгиб 60 в целом выполнен вокруг оси, проходящей по существу перпендикулярно продольной оси или раздельным проточным каналам 44а, 44b трубчатых сегментов 36. В показанном варианте осуществления изгиб 60 является ленточным изгибом; однако другие типы изгибов находятся в пределах объема настоящего изобретения. В соответствии с показанным неограничивающим вариантом осуществления изгиб 60 выполнен в приблизительной средней точке трубчатых сегментов 36 между противоположными первым и вторым коллекторами 32, 34.[0034] Referring to FIG. 5, each tubular segment 36 of heat exchanger 30 contains at least one bend 60 such that heat exchanger 30 has a multi-pass configuration with respect to the air flow A. The bend 60 is generally made around an axis extending substantially perpendicular to the longitudinal axis or separate flow channels 44a, 44b tubular segments 36. In the embodiment shown, bend 60 is a tape bend; however, other types of bends are within the scope of the present invention. In accordance with the shown non-limiting embodiment, bending 60 is made at an approximate midpoint of the tubular segments 36 between opposing first and second collectors 32, 34.

[0035] Изгиб 60 по меньшей мере частично задает первую секцию или пластину 62 и вторую секцию или пластину 64 указанного множества трубчатых сегментов 36. Как показано на этом чертеже, изгиб 60 может быть выполнен таким образом, что первая пластина расположена под тупым углом относительно второй пластины 64. Альтернативно, или в дополнение, изгиб 60 также может быть выполнен таким образом, что первая пластина 62 расположена либо под острым углом, либо по существу параллельно второй пластине 64. Изгиб 60 обеспечивает возможность образования теплообменника 30, имеющего обычную форму А-образной или V-образной катушки. В вариантах осуществления изобретения, где первая пластина 62 и вторая пластина 64 расположены по существу параллельно, длины первой пластины 62 и второй пластины 64 могут изменяться для смещения положения первого коллектора 32 относительно второго коллектора 34. Альтернативно, свободные концы первой пластины 62 и второй пластины 64 могут располагаться под углом или раскрываться друг от друга таким образом, чтобы размещать коллекторы 32, 34.[0035] Bending 60 at least partially defines the first section or plate 62 and the second section or plate 64 of the indicated plurality of tubular segments 36. As shown in this drawing, the bend 60 can be designed in such a way that the first plate is at an obtuse angle relative to the second plates 64. Alternatively, or in addition, bending 60 can also be designed in such a way that the first plate 62 is located either at an acute angle or substantially parallel to the second plate 64. Bending 60 provides the possibility of formation of heat transfer Single 30 having a conventional A-shaped form or V-shaped coil. In embodiments of the invention, where the first plate 62 and the second plate 64 are substantially parallel, the lengths of the first plate 62 and the second plate 64 may vary to offset the position of the first collector 32 relative to the second collector 34. Alternatively, the free ends of the first plate 62 and the second plate 64 can be angled or unfold from each other in such a way as to place the collectors 32, 34.

[0036] Как изложено ранее, теплообменник 30 содержит многопроходную конфигурацию, как результат выполненного в нем изгиба 60. В одном варианте осуществления, показанном на фиг. 6, теплообменник 30 выполнен таким образом, что как первая теплообменная трубка 38, так и вторая теплообменная трубка 40 трубчатого сегмента 36 в первой пластине 62 задают первый проход относительно воздушного потока А. Аналогично, как первая теплообменная трубка 38, так и вторая теплообменная трубка 40 во второй пластине 64 того же трубчатого сегмента 36 задают последующий проход относительно воздушного потока. Хотя на показанном чертеже текучая среда или хладагент имеет противоположную ориентацию потока относительно направления указанного воздушного потока, другие варианты осуществления, в которых хладагент имеет параллельную ориентацию потока, также находятся в пределах объема настоящего изобретения.[0036] As previously stated, the heat exchanger 30 comprises a multi-pass configuration as the result of a bend 60 implemented therein. In one embodiment shown in FIG. 6, the heat exchanger 30 is designed in such a way that both the first heat exchange tube 38 and the second heat exchange tube 40 of the tubular segment 36 in the first plate 62 define the first passage relative to the air flow A. Similarly, both the first heat exchange tube 38 and the second heat exchange tube 40 in the second plate 64 of the same tubular segment 36, a subsequent passage is defined relative to the air flow. Although in the drawing shown, the fluid or refrigerant has an opposite flow orientation with respect to the direction of said air flow, other embodiments in which the refrigerant has a parallel flow orientation are also within the scope of the present invention.

[0037] В другом варианте осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 7 и 8, первая теплообменная трубка 38 и вторая теплообменная трубка 40 в той же первой пластине 62 или второй пластине 64 выполнены в качестве различных проходов в пределах траектории потока хладагента теплообменника 30. Например, как показано на фиг. 7, теплообменник 30 может быть выполнен таким образом, что хладагент последовательно протекает через первую теплообменную трубку 38 как первой пластины 62, так и второй пластины 64 до протекания через вторую теплообменную трубку 40 второй пластины 64 и первой пластины 62. Однако, другие конфигурации потока, такие как те, где хладагент протекает через вторые теплообменные трубки 40 до протекания через первые теплообменные трубки 38, как показано на фиг. 8, также находятся в пределах объема настоящего изобретения. Дополнительно, хладагент может входить в теплообменник 30 в той же пластине, что и воздушный поток, как показано в вариантах осуществления, показанных на фиг. 7 и 8, или альтернативно, может входить в теплообменник в различной пластине, чем воздушный поток.[0037] In another embodiment, as illustrated in FIG. 7 and 8, the first heat transfer tube 38 and the second heat transfer tube 40 in the same first plate 62 or second plate 64 are made as different passages within the coolant flow path of the heat exchanger 30. For example, as shown in FIG. 7, the heat exchanger 30 can be designed in such a way that the refrigerant flows sequentially through the first heat exchange tube 38 of both the first plate 62 and the second plate 64 before the second plate 64 and the first plate 62 flow through the second heat exchange tube 40. such as those where the refrigerant flows through the second heat exchange tubes 40 before flowing through the first heat exchange tubes 38, as shown in FIG. 8 are also within the scope of the present invention. Additionally, the refrigerant may enter heat exchanger 30 in the same plate as the air flow, as shown in the embodiments shown in FIG. 7 and 8, or alternatively, may enter the heat exchanger in a different plate than the air flow.

[0038] В зависимости от направления воздушного потока А относительно теплообменника 30 и того, какая пластина выполнена в качестве впускного отверстия для хладагента в теплообменник 30, поток через первую теплообменную трубку 38 имеет первую конфигурацию, а поток через вторую теплообменную трубку 40 имеет вторую конфигурацию, отличную от первой конфигурации. Как показано в проиллюстрированном неограничивающем варианте осуществления на фиг. 7, при воздушном потоке А, протекающем от первой пластины 62 ко второй пластине 64, поток в первой теплообменной трубке 38 параллелен направлению воздушного потока А, а поток во второй теплообменной трубке 40 противоположен направлению воздушного потока А. В вариантах осуществления, где хладагент сначала обеспечивается во вторые теплообменные трубки 40, как показано на фиг. 8, поток во вторых теплообменных трубках 40 параллелен направлению воздушного потока А, а поток в первых теплообменных трубках 38 противоположен направлению воздушного потока А.[0038] Depending on the direction of air flow A relative to heat exchanger 30 and which plate is designed as an inlet for refrigerant to heat exchanger 30, the flow through the first heat exchange tube 38 has the first configuration, and the flow through the second heat exchange tube 40 has the second configuration, different from the first configuration. As shown in the illustrated non-limiting embodiment of FIG. 7, with air flow A flowing from the first plate 62 to the second plate 64, the flow in the first heat exchange tube 38 is parallel to the air flow direction A, and the flow in the second heat transfer tube 40 is opposite to the air flow direction A. In embodiments where the refrigerant is first provided into the second heat exchange tubes 40, as shown in FIG. 8, the flow in the second heat exchange tubes 40 is parallel to the direction of the air flow A, and the flow in the first heat exchange tubes 38 is opposite to the direction of the air flow A.

[0039] Для минимизации образования инея на теплообменнике 30 траектория потока хладагента через теплообменник 30 может быть выполнена таким образом, что жидкость или двухфазная часть хладагента протекает через теплообменную трубку, имеющую меньшее проходное поперечное сечение, а парообразная часть хладагента протекает через теплообменную трубку, имеющую большее проходное поперечное сечение. Например, в варианте осуществления, показанном на фиг. 8, вторая теплообменная трубка 40 имеет меньшее проходное поперечное сечение, чем первая теплообменная трубка 38. Воздушный поток выполнен с возможностью протекания от первой пластины 62 ко второй пластине 64, а жидкий или двухфазный хладагент входит во вторые теплообменные трубки 40 первой пластины 62. К тому моменту времени, когда хладагент достигает первых теплообменных трубок 38 первой пластины 62, хладагент является перегретым паром, который имеет температуру выше температуры насыщения. В результате, количество теплопередачи, происходящей между воздушным потоком А и первыми теплообменными трубками 38 первой пластины 62 ограничено. В таких вариантах осуществления жидкость или паро-жидкостная смесь во вторых теплообменных трубках 40 имеет менее 20% пара по массе, а пар или паро-жидкостная смесь в первых теплообменных трубках 38 имеет по меньшей мере 50% пара по массе.[0039] To minimize the formation of frost on the heat exchanger 30, the flow path of the refrigerant through the heat exchanger 30 can be designed in such a way that the liquid or two-phase part of the refrigerant flows through the heat exchange tube having a smaller through-flow cross-section flow cross section. For example, in the embodiment shown in FIG. 8, the second heat exchange tube 40 has a smaller flow cross section than the first heat exchange tube 38. The air flow is arranged to flow from the first plate 62 to the second plate 64, and the liquid or two-phase refrigerant enters the second heat exchange tubes 40 of the first plate 62. To that the point in time when the refrigerant reaches the first heat exchange tubes 38 of the first plate 62, the refrigerant is superheated steam, which has a temperature above the saturation temperature. As a result, the amount of heat transfer occurring between the air flow A and the first heat exchange tubes 38 of the first plate 62 is limited. In such embodiments, the liquid or vapor-liquid mixture in the second heat exchange tubes 40 has less than 20% steam by mass, and the steam or vapor-liquid mixture in the first heat exchange tubes 38 has at least 50% steam by mass.

[0040] В других вариантах осуществления, хладагент сначала обеспечивается в первые теплообменные трубки 38, затем во вторые теплообменные трубки 40, как показано на фиг. 7. В таких вариантах осуществления первые теплообменные трубки 38 могут иметь проходное поперечное сечение меньше, чем у вторых теплообменных трубок 40 таким образом, что жидкость или паро-жидкостная смесь в первых теплообменных трубках 38 имеет менее 20% пара по массе, а пар или паро-жидкостная смесь во вторых теплообменных трубках 40 имеет по меньшей мере 50% пара по массе.[0040] In other embodiments, the refrigerant is first provided to the first heat exchange tubes 38, then to the second heat exchange tubes 40, as shown in FIG. 7. In such embodiments, the first heat exchange tubes 38 may have a flow cross-section smaller than that of the second heat exchange tubes 40 so that the liquid or vapor-liquid mixture in the first heat exchange tubes 38 has less than 20% steam by mass, and steam or vapor The liquid mixture in the second heat exchange tubes 40 has at least 50% steam by weight.

[0041] Присутствие перегретого пара и уменьшение количества теплопередачи между воздушным потоком А и текучей средой R в проходе хладагента, где воздушный поток изначально контактирует с теплообменником, приводят к сниженной скорости нарастания инея и улучшенной стойкости к образованию инея. В результате, образование инея и, следовательно, количество циклов разморозки, требуемое для поддержания эксплуатационной эффективности теплообменника 30, уменьшаются. Поскольку эксплуатационная эффективность теплообменника 30 улучшена (благодаря более низкому количеству циклов разморозки и увеличенной теплопередаче во второй пластине), размер теплообменника 30, требуемого для конкретного применения, также может быть уменьшен. Альтернативно, размер других компонентов, таких как компрессор, может быть уменьшен, что в свою очередь будет вызывать даже более высокую температуру испарения, дальнейшее снижение циклов разморозки, а также рост производительности системы.[0041] The presence of superheated steam and a decrease in the amount of heat transfer between the air flow A and the fluid R in the refrigerant passage, where the air flow initially contacts the heat exchanger, leads to a reduced frost growth rate and improved resistance to frost formation. As a result, the formation of frost and, therefore, the number of defrost cycles required to maintain the operating efficiency of the heat exchanger 30, is reduced. Since the operating efficiency of the heat exchanger 30 is improved (due to the lower number of defrost cycles and the increased heat transfer in the second plate), the size of the heat exchanger 30 required for a particular application can also be reduced. Alternatively, the size of other components, such as a compressor, can be reduced, which in turn will cause an even higher evaporation temperature, a further decrease in defrost cycles, and an increase in system performance.

[0042] Несмотря на то, что настоящее изобретение подробно показано и описано со ссылкой на примерные варианты его осуществления, как изображены на чертежах, специалистам в данной области техники следует понимать, что без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения могут быть выполнены различные изменения. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение не ограничивается конкретным раскрытым вариантом (вариантами) осуществления, и что изобретение будет включать в себя все варианты осуществления, попадающие под объем сопутствующей формулы изобретения. В частности, аналогичные принципы и соотношения могут быть расширены до монтируемых на крышу применений и вертикальных автономных модулей.[0042] Although the present invention is shown and described in detail with reference to exemplary embodiments thereof, as depicted in the drawings, those skilled in the art should understand that various changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Thus, it is assumed that the present invention is not limited to the specific embodiment (s) disclosed, and that the invention will include all embodiments that fall within the scope of the accompanying claims. In particular, similar principles and relationships can be extended to roof-mounted applications and vertical stand-alone modules.

Claims (22)

1. Теплообменник, содержащий:1. A heat exchanger containing: первый коллектор;first collector; второй коллектор, отделенный от первого коллектора;a second collector separated from the first collector; множество теплообменных трубчатых сегментов, расположенных на расстоянии друг от друга, параллельно друг другу и соединяющих по текучей среде первый коллектор и второй коллектор, причем указанное множество теплообменных трубчатых сегментов содержит изгиб, задающий первую пластину и вторую пластину теплообменных трубчатых сегментов, при этом первая пластина расположена под углом ко второй пластине, каждый из указанного множества теплообменных трубчатых сегментов содержит по меньшей мере первую теплообменную трубку и вторую теплообменную трубку, по меньшей мере частично соединенные перемычкой, проходящей между ними, первая теплообменная трубка и вторая теплообменная трубка являются асимметричными таким образом, что проходное поперечное сечение первой теплообменной трубки отличается от проходного поперечного сечения второй теплообменной трубки;a plurality of heat exchanging tubular segments spaced apart from each other, parallel to each other and fluidly connecting the first collector and the second collector, the specified plurality of heat exchanging tubular segments comprising a bend defining the first plate and the second plate of the heat exchanging tubular segments, the first plate being located at an angle to the second plate, each of said plurality of heat exchanging tubular segments comprises at least a first heat exchange tube and a second heat exchange The first heat exchanger tube and the second heat exchanger tube are asymmetric so that the flow cross-section of the first heat exchange tube is different from the flow cross-section of the second heat exchange tube; причем текучая среда выполнена с возможностью последовательного протекания через первые теплообменные трубки первой пластины, первые теплообменные трубки второй пластины, вторые теплообменные трубки второй пластины и вторые теплообменные трубки первой пластины.wherein the fluid is arranged to sequentially flow through the first heat exchange tubes of the first plate, the first heat exchange tubes of the second plate, the second heat exchange tubes of the second plate and the second heat exchange tubes of the first plate. 2. Теплообменник по п. 1, в котором воздушный поток через теплообменник перемещается от первой пластины ко второй пластине.2. The heat exchanger of claim 1, wherein the air flow through the heat exchanger moves from the first plate to the second plate. 3. Теплообменник по п. 1, в котором воздушный поток через теплообменник перемещается от второй пластины к первой пластине.3. The heat exchanger of claim 1, wherein the air flow through the heat exchanger moves from the second plate to the first plate. 4. Теплообменник по п. 1, в котором проходное поперечное сечение первых теплообменных трубок меньше, чем проходное поперечное сечение вторых теплообменных трубок.4. The heat exchanger of claim 1, wherein the flow cross section of the first heat exchange tubes is smaller than the flow cross section of the second heat exchange tubes. 5. Теплообменник по п. 4, в котором текучая среда в первых теплообменных трубках содержит жидкость или парожидкостную смесь, содержащую менее 20% пара по массе.5. The heat exchanger of claim 4, wherein the fluid in the first heat exchange tubes contains a liquid or vapor-liquid mixture containing less than 20% steam by mass. 6. Теплообменник по п. 4, в котором текучая среда во вторых теплообменных трубках содержит пар или парожидкостную смесь, содержащую по меньшей мере 50% пара по массе.6. The heat exchanger of claim 4, wherein the fluid in the second heat exchange tubes comprises a vapor or vapor-liquid mixture containing at least 50% steam by mass. 7. Теплообменник по п. 1, в котором проходное поперечное сечение первых теплообменных трубок больше, чем проходное поперечное сечение вторых теплообменных трубок.7. The heat exchanger of claim 1, wherein the flow cross-section of the first heat exchange tubes is larger than the flow cross-section of the second heat exchange tubes. 8. Теплообменник по п. 7, в котором текучая среда во вторых теплообменных трубках содержит жидкость или парожидкостную смесь, содержащую менее 20% пара по массе.8. The heat exchanger of claim 7, wherein the fluid in the second heat exchange tubes contains a liquid or vapor-liquid mixture containing less than 20% steam by mass. 9. Теплообменник по п. 7, в котором текучая среда в первых теплообменных трубках содержит пар или парожидкостную смесь, содержащую по меньшей мере 50% пара по массе.9. The heat exchanger of claim 7, wherein the fluid in the first heat exchange tubes comprises a vapor or vapor-liquid mixture containing at least 50% steam by mass. 10. Теплообменник, содержащий:10. A heat exchanger containing: первый коллектор;first collector; второй коллектор, отделенный от первого коллектора;a second collector separated from the first collector; множество теплообменных трубчатых сегментов, расположенных на расстоянии друг от друга, параллельно друг другу и соединяющих по текучей среде первый коллектор и второй коллектор, причем указанное множество теплообменных трубчатых сегментов содержит изгиб, задающий первую секцию теплообменных трубчатых сегментов и вторую секцию теплообменных трубчатых сегментов, при этом первая секция расположена под углом ко второй секции, каждый из указанного множества теплообменных трубчатых сегментов содержит по меньшей мере первую теплообменную трубку и вторую теплообменную трубку, по меньшей мере частично соединенные перемычкой, проходящей между ними;a plurality of heat exchanging tubular segments spaced apart from each other, parallel to each other and fluidly connecting the first collector and the second collector, the plurality of heat exchanging tubular segments comprising a bend defining the first section of heat exchanging tubular segments and the second section of heat exchanging tubular segments, The first section is located at an angle to the second section, each of the specified set of heat exchanging tubular segments contains at least the first heat exchange th tube and a second heat exchange tube, at least partially connected by a bridge extending therebetween; причем текучая среда выполнена с возможностью последовательного протекания через первые теплообменные трубки и вторые теплообменные трубки теплообменника таким образом, что текучая среда в первых теплообменных трубках является жидкостью, а текучая среда во вторых теплообменных трубках является паром.wherein the fluid is arranged to sequentially flow through the first heat exchange tubes and the second heat exchange tubes of the heat exchanger in such a way that the fluid in the first heat exchange tubes is liquid and the fluid in the second heat exchange tubes is steam. 11. Теплообменник по п. 10, в котором первая теплообменная трубка и вторая теплообменная трубка являются асимметричными таким образом, что проходное поперечное сечение первой теплообменной трубки отличается от проходного поперечного сечения второй теплообменной трубки.11. The heat exchanger of claim 10, wherein the first heat exchange tube and the second heat exchange tube are asymmetrical such that the flow cross section of the first heat exchange tube is different from the flow cross section of the second heat transfer tube. 12. Теплообменник по п. 11, в котором проходное поперечное сечение первых теплообменных трубок меньше, чем проходное поперечное сечение вторых теплообменных трубок.12. The heat exchanger of claim 11, wherein the flow cross-section of the first heat exchange tubes is smaller than the flow cross-section of the second heat exchange tubes. 13. Теплообменник по п. 10, в котором воздушный поток через теплообменник перемещается от первой секции ко второй секции.13. The heat exchanger of claim 10, wherein the air flow through the heat exchanger moves from the first section to the second section. 14. Теплообменник по п. 10, в котором воздушный поток через теплообменник перемещается от второй секции к первой секции.14. The heat exchanger of claim 10, wherein the air flow through the heat exchanger moves from the second section to the first section.
RU2017121846A 2014-11-26 2015-11-20 Micro-channel heat exchanger resistant to frost formation RU2693946C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462084752P 2014-11-26 2014-11-26
US62/084,752 2014-11-26
PCT/US2015/061902 WO2016085817A2 (en) 2014-11-26 2015-11-20 Frost tolerant microchannel heat exchanger

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017121846A RU2017121846A (en) 2018-12-26
RU2017121846A3 RU2017121846A3 (en) 2019-05-17
RU2693946C2 true RU2693946C2 (en) 2019-07-08

Family

ID=54771215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017121846A RU2693946C2 (en) 2014-11-26 2015-11-20 Micro-channel heat exchanger resistant to frost formation

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20170356700A1 (en)
EP (1) EP3224565B1 (en)
CN (1) CN107003073A (en)
RU (1) RU2693946C2 (en)
WO (1) WO2016085817A2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110345799A (en) * 2018-04-08 2019-10-18 浙江盾安热工科技有限公司 Flat tube component and heat exchanger comprising the flat tube component
US20190376697A1 (en) * 2018-06-08 2019-12-12 Johnson Controls Technology Company Over-bent coil arrangements for climate management systems
US11236946B2 (en) 2019-05-10 2022-02-01 Carrier Corporation Microchannel heat exchanger

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0654645A2 (en) * 1993-11-24 1995-05-24 Showa Aluminum Corporation Heat exchanger
JP2001082832A (en) * 1999-09-08 2001-03-30 Zexel Valeo Climate Control Corp Evaporator
RU2319094C2 (en) * 2001-11-30 2008-03-10 Модайн Мэньюфэкчеринг Компани Heat exchanger for supercritical cooling of working medium in transcritical cooling cycle
CN201652995U (en) * 2010-05-20 2010-11-24 三花丹佛斯（杭州）微通道换热器有限公司 Micro-channel heat exchanger
WO2013116178A2 (en) * 2012-02-02 2013-08-08 Carrier Corporation Multiple tube bank heat exchanger assembly and fabrication method
CN103411446A (en) * 2013-08-28 2013-11-27 杭州三花微通道换热器有限公司 Heat exchanger

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5279360A (en) * 1985-10-02 1994-01-18 Modine Manufacturing Co. Evaporator or evaporator/condenser
DE3813339C2 (en) * 1988-04-21 1997-07-24 Gea Happel Klimatechnik Heat exchangers for motor vehicles and process for its manufacture
JP3048614B2 (en) * 1990-09-26 2000-06-05 昭和アルミニウム株式会社 Heat exchanger
US5314013A (en) * 1991-03-15 1994-05-24 Sanden Corporation Heat exchanger
JPH10288476A (en) * 1997-04-10 1998-10-27 Sanden Corp Heat-exchanger
JP2004125352A (en) * 2002-10-07 2004-04-22 Denso Corp Heat exchanger
KR20070091200A (en) * 2005-02-02 2007-09-07 캐리어 코포레이션 Multi-channel flat-tube heat exchanger
JP2007232287A (en) * 2006-03-01 2007-09-13 Calsonic Kansei Corp Heat exchanger and integral type heat exchanger
US8544454B2 (en) * 2006-03-16 2013-10-01 Behr Gmbh & Co. Kg Heat exchanger for a motor vehicle
US7921904B2 (en) * 2007-01-23 2011-04-12 Modine Manufacturing Company Heat exchanger and method
WO2012071196A2 (en) * 2010-11-22 2012-05-31 Carrier Corporation Multiple tube bank flattened tube finned heat exchanger
ES2729602T3 (en) * 2013-01-28 2019-11-05 Carrier Corp Heat exchange unit with several tube banks with a manifold assembly

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0654645A2 (en) * 1993-11-24 1995-05-24 Showa Aluminum Corporation Heat exchanger
JP2001082832A (en) * 1999-09-08 2001-03-30 Zexel Valeo Climate Control Corp Evaporator
RU2319094C2 (en) * 2001-11-30 2008-03-10 Модайн Мэньюфэкчеринг Компани Heat exchanger for supercritical cooling of working medium in transcritical cooling cycle
CN201652995U (en) * 2010-05-20 2010-11-24 三花丹佛斯（杭州）微通道换热器有限公司 Micro-channel heat exchanger
WO2013116178A2 (en) * 2012-02-02 2013-08-08 Carrier Corporation Multiple tube bank heat exchanger assembly and fabrication method
CN103411446A (en) * 2013-08-28 2013-11-27 杭州三花微通道换热器有限公司 Heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016085817A2 (en) 2016-06-02
CN107003073A (en) 2017-08-01
RU2017121846A (en) 2018-12-26
US20170356700A1 (en) 2017-12-14
WO2016085817A3 (en) 2016-07-14
EP3224565A2 (en) 2017-10-04
EP3224565B1 (en) 2023-12-27
RU2017121846A3 (en) 2019-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9494368B2 (en) Heat exchanger and air conditioner
EP2865967B1 (en) Heat pump
RU2722930C2 (en) Multi-stroke microchannel heat exchanger with multiple bent plates
US9651317B2 (en) Heat exchanger and air conditioner
US10520237B2 (en) Refrigeration cycle comprising a common condensing section for two separate evaporator-compressor circuits
US8307669B2 (en) Multi-channel flat tube evaporator with improved condensate drainage
JP6109303B2 (en) Heat exchanger and refrigeration cycle apparatus
US9752803B2 (en) Heat pump system with a flow directing system
EP3156752B1 (en) Heat exchanger
WO2016013100A1 (en) Heat exchanger and air-conditioning and refrigerating apparatus with heat exchanger
JP2006284134A (en) Heat exchanger
US20140352352A1 (en) Outdoor heat exchanger and air conditioner
JP6253814B2 (en) Heat exchanger and refrigeration cycle apparatus
RU2693946C2 (en) Micro-channel heat exchanger resistant to frost formation
CN111448438A (en) Heat exchanger
JP2016148480A (en) Heat exchanger
JP5627635B2 (en) Air conditioner
CN107631520B (en) Cross-type fin heat exchanger, dual-system heat pump unit and defrosting method thereof
US20220349632A1 (en) Microchannel heat exchanger drain
JP4983878B2 (en) Heat exchanger, refrigerator equipped with this heat exchanger, and air conditioner
WO2008079121A1 (en) Heat exchanger with blow-off condensate collecting screen
JP2015087038A (en) Heat exchanger and refrigeration cycle device
JPWO2020178966A1 (en) Gas header, heat exchanger and refrigeration cycle equipment
CN218296215U (en) Heat exchanger and air conditioner
WO2016036732A1 (en) Frost tolerant microchannel heat exchanger for heat pump and refrigeration applications