專利名稱：冷凝器及其熱交換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空調(diào)制冷技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種冷凝器及其熱交換方法。
背景技術(shù)：
一般家用空調(diào)主要包括四個部件壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流部件。 空調(diào)的制冷原理如圖1所示?？照{(diào)通電后，制冷系統(tǒng)內(nèi)制冷劑的低壓蒸汽被 壓縮機吸入并壓縮為高壓蒸汽后排至冷凝器。同時風扇吸入的室外空氣流經(jīng) 冷凝器，帶走制冷劑放出的熱量，使高壓制冷劑蒸汽凝結(jié)為高壓液體。高壓 液體經(jīng)過過濾器、節(jié)流機構(gòu)后噴入蒸發(fā)器，并在相應(yīng)的低壓下蒸發(fā)，吸取周 圍的熱量。同時風扇使空氣不斷進入蒸發(fā)器的肋片間進行熱交換，并將放熱 后變冷的空氣送回室內(nèi)。如此室內(nèi)空氣不斷循環(huán)流動，達到降低溫度的目的。冷凝器是空調(diào)系統(tǒng)中唯一的散熱器件。它是一個熱量轉(zhuǎn)換器，主要功能 是將從壓縮機壓縮出來的高壓高溫的氣體冷媒冷卻成高壓中溫的液體冷媒。冷凝器主要包括冷凝器進口、冷凝器出口、發(fā)卡管、散熱片、進出液管、管 板等。現(xiàn)有冷凝器中的熱交換均采用順流向設(shè)計，其原理如圖2所示。冷凝器 中冷Jf某的流向與室外側(cè)風扇送入的風的方向一致，當熱交換開始時，室外側(cè) 風扇201吸入室外側(cè)風并向冷凝器104吹送，同時冷纟某從冷凝器進口 202流 入冷凝器中的發(fā)卡管203，并從冷凝器出口 204流出冷凝器，其中冷凝器進 口位于進風側(cè)，冷凝器出口位于出風側(cè)。由此可見，整個熱交換過程中，冷 媒的流向與風的方向 一致。采用順流向方式的熱交換效果如圖3所示，包括冷媒溫度曲線301、風 溫度曲線302及熱交換區(qū)303，其中冷媒溫度曲線上的箭頭指向為冷媒的流動方向，由圖3可見。開始時冷J 某處于過熱區(qū)，冷^某與風的溫差大，因此熱 交換性能好；當冷媒溫度逐漸下降，經(jīng)過飽和區(qū)進入過冷區(qū)后，冷媒與風的 溫差越來越小直至最終沒有熱交換，從而導致冷凝器的整體換熱效果變差?，F(xiàn)有技術(shù)中，冷凝器是靠風的冷卻作用達到降低溫度的目的，在現(xiàn)有冷 凝器的設(shè)計中，冷凝器的過熱區(qū)位于進風側(cè)位置，風在熱交換過程中是冷卻 介質(zhì)，經(jīng)過熱交換后溫度持續(xù)升高，因此冷凝器出口溫度接近風的溫度，幾 乎沒有熱交換，限制了冷凝器的冷卻作用，進而導致空調(diào)的制冷能力不大， 而且功率消耗較高，不利于提高空調(diào)的能效比。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是提供一種冷凝器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于冷凝器采 用順向流設(shè)計而導致冷媒在飽和區(qū)后幾乎沒有熱交換，冷凝器整體換熱效果 差的問題，提高冷凝器整體換熱效果。本發(fā)明的另一目的是提供一種冷凝器的熱交換方法，有效提高空調(diào)的能 效比。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種冷凝器，所述冷凝器進口位于冷凝器的出風側(cè)，冷凝器出口位于冷 凝器的進風側(cè)，室外側(cè)風扇吹入的風的方向與冷凝器發(fā)卡管中冷々某流向相反， 冷媒與風通過冷凝器進行熱交換。所述發(fā)卡管包括與冷凝器進口相連的進口發(fā)卡管、與冷凝器出口相連的 出口發(fā)卡管、與進口發(fā)卡管和出口發(fā)卡管分別相連的多個中間發(fā)卡管。所述冷凝器進口與進口發(fā)卡管的一部分或全部位于熱交換的過熱區(qū)。所述冷凝器進口與進口發(fā)卡管的一部分位于熱交換的過熱區(qū)時，進口發(fā) 卡管傾斜放置；或者所述冷凝器進口與進口發(fā)卡管的全部位于熱交換的過熱區(qū)時，進口發(fā)卡 管豎直放置。所述冷凝器出口與出口發(fā)卡管的一部分或全部位于熱交換的過冷區(qū)。
所述冷凝器出口與出口發(fā)卡管的一部分位于熱交換的過冷區(qū)時，出口發(fā)卡管傾斜放置；或者所述冷凝器出口與出口發(fā)卡管的全部位于熱交換的過冷區(qū)時，出口發(fā)卡 管豎直放置。所述與進口發(fā)卡管相連的中間發(fā)卡管和與出口發(fā)卡管相連的中間發(fā)卡管 豎直放置。所述中間發(fā)卡管或中間發(fā)卡管與進口發(fā)卡管的一部分位于熱交換的飽和區(qū)。所述中間發(fā)卡管或中間發(fā)卡管與出口發(fā)卡管的 一部分位于熱交換的飽和區(qū)。一種冷凝器的熱交換方法，所述冷凝器包括冷凝器進口、發(fā)卡管和冷凝 器出口，其特征在于，所述方法包括冷媒從冷凝器進口流入發(fā)卡管，然后從冷凝器出口流出； 室外側(cè)風沿與冷4某通過冷凝器相反的方向吹入冷凝器； 室外側(cè)風與冷媒通過冷凝器進行熱交換。所述風與冷媒的熱交換具體包括過熱區(qū)熱交換、飽和區(qū)熱交換和過冷區(qū) 熱交換。所述進風側(cè)設(shè)置冷凝器的出口并進行過冷區(qū)的熱交換，出風側(cè)設(shè)置冷凝 器的進口并進行過熱區(qū)的熱交換。由本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見，本發(fā)明中冷凝器熱交換采用對向流方式， 使冷凝器中冷媒的流向與風的方向相反，在冷凝器進口溫度相同的情況下， 冷凝器的出口溫度低于風的溫度，增強了空調(diào)的整體制冷能力，空調(diào)的功率 降低，有效地提高了空調(diào)的能效比。


圖1是空調(diào)器的制冷原理圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中冷凝器的熱交換原理圖3是現(xiàn)有技術(shù)中順流向熱交換示意圖； 圖4是本發(fā)明冷凝器第一實施例的結(jié)構(gòu)圖； 圖5是本發(fā)明冷凝器第二實施例的結(jié)構(gòu)圖； 圖6是本發(fā)明冷凝器第三實施例的結(jié)構(gòu)圖； 圖7是本發(fā)明冷凝器第四實施例的結(jié)構(gòu)圖； 圖8是本發(fā)明中對向流熱交換示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的核心是在冷凝器熱交換過程中，冷凝器中的熱交換采用對向流 設(shè)計，也就是說使室外側(cè)風扇吹入的風的方向與冷凝器發(fā)卡管中冷媒流向相 反。
本發(fā)明冷凝器主要包括冷凝器進口 、與冷凝器進口相連的發(fā)卡管和與發(fā) 卡管相連的冷凝器出口，其中冷凝器進口位于冷凝器的出風側(cè)，冷凝器出口 位于冷凝器的進風側(cè)，冷凝器進口和冷凝器出口與發(fā)卡管的相對位置可以有 多種排列方式。下面以冷凝器中包括七個發(fā)卡管為例，詳細闡述本發(fā)明的實 施例。
本發(fā)明冷凝器第一實施例的結(jié)構(gòu)如圖4所示。發(fā)卡管包括與冷凝器進口 401相連的進口發(fā)卡管402、與冷凝器出口 405相連的出口發(fā)卡管404、與進 口發(fā)卡管和出口發(fā)卡管分別相連的五個中間發(fā)卡管。冷凝器進口 401與進口 發(fā)卡管的一部分位于過熱區(qū)205,冷凝器進口位于所述進口發(fā)卡管的下方， 進口發(fā)卡管傾斜排列；冷凝器出口 405與出口發(fā)卡管的一部分位于過冷區(qū) 207，冷凝器出口位于所述出口發(fā)卡管上方，出口發(fā)卡管傾斜排列；進口發(fā)卡 管的一部分、中間發(fā)卡管和出口發(fā)卡管的一部分位于飽和區(qū)，所述中間發(fā)卡 管分別與進口發(fā)卡管的一部分和出口發(fā)卡管的一部分相連，五個中間發(fā)卡管 的排列方式為一個豎直發(fā)卡管與三個依次排列的傾斜發(fā)卡管相連，所述三個 排列的依次傾斜發(fā)卡管再與一個豎直發(fā)卡管相連。在整個熱交換過程中，室 外側(cè)風扇201吸入室外側(cè)風并向冷凝器104吹送，同時冷媒從冷凝器的進口
401流入進口發(fā)卡管402，經(jīng)過飽和區(qū)后從與冷凝器出口 405相連的出口發(fā)卡 管404流入冷凝器出口，并從冷凝器出口流出冷凝器，其中冷凝器進口位于 出風側(cè)，冷凝器出口位于進風側(cè)。冷i某的流向與風的方向相反，整個熱交換 過程包括冷媒在過熱區(qū)205與風的熱交換，冷媒在飽和區(qū)與風的熱交換和冷 媒在過冷區(qū)207與風的熱交換，其中飽和區(qū)是冷凝器中除過熱區(qū)和過冷區(qū)的 部分。
本發(fā)明冷凝器第二實施例的結(jié)構(gòu)如圖5所示。發(fā)卡管包括與冷凝器進口 401相連的進口發(fā)卡管402、與冷凝器出口 405相連的出口發(fā)卡管404、與進 口發(fā)卡管和出口發(fā)卡管分別相連的五個中間發(fā)卡管。冷凝器進口與進口發(fā)卡 管402位于過熱區(qū)，冷凝器進口位于所述進口發(fā)卡管的下方，進口發(fā)卡管豎 直排列；冷凝器出口與出口發(fā)卡管的一部分位于過冷區(qū)，冷凝器出口位于所 述出口發(fā)卡管上方，出口發(fā)卡管傾斜排列；中間發(fā)卡管和出口發(fā)卡管的一部 分位于飽和區(qū)，所述中間發(fā)卡管分別與進口發(fā)卡管和出口發(fā)卡管的一部分相 連，五個中間發(fā)卡管的排列方式為兩個依次排列的豎直發(fā)卡管與兩個依次排 列的傾斜發(fā)卡管相連，所述兩個依次排列的傾斜發(fā)卡管再與一個豎直發(fā)卡管 相連。
本發(fā)明冷凝器第三實施例的結(jié)構(gòu)如圖6所示。發(fā)卡管包括與冷凝器進口 401相連的進口發(fā)卡管402、與冷凝器出口 405相連的出口發(fā)卡管404、與進 口發(fā)卡管和出口發(fā)卡管分別相連的五個中間發(fā)卡管。冷凝器進口與進口發(fā)卡 管位于過熱區(qū)，冷凝器進口位于所述進口發(fā)卡管的下方，進口發(fā)卡管豎直排 列；冷凝器的出口與出口發(fā)卡管位于過冷區(qū)，冷凝器出口位于所述出口發(fā)卡 管上方，出口發(fā)卡管豎直排列；中間發(fā)卡管位于飽和區(qū)，所述中間發(fā)卡管分 別與進口發(fā)卡管和出口發(fā)卡管向連，五個中間發(fā)卡管的排列方式為兩個依次 排列的豎直發(fā)卡管與一個傾斜發(fā)卡管相連，所述傾斜發(fā)卡管再與兩個依次排 列的豎直發(fā)卡管相連。
本發(fā)明冷凝器第四實施例的結(jié)構(gòu)如圖7所示。發(fā)卡管包括與冷凝器進口 401相連的進口發(fā)卡管402、與冷凝器出口 405相連的出口發(fā)卡管404、與進
口發(fā)卡管和出口發(fā)卡管分別相連的五個中間發(fā)卡管。冷凝器進口與進口發(fā)卡 管的一部分位于過熱區(qū)，冷凝器進口位于所述進口發(fā)卡管的下方，進口發(fā)卡
管傾斜排列；冷凝器的出口與出口發(fā)卡管位于過冷區(qū)，冷凝器出口位于所述 出口發(fā)卡管上方，出口發(fā)卡管豎直排列；進口發(fā)卡管的一部分和中間發(fā)卡管 位于飽和區(qū)，所述中間發(fā)卡管分別與進口發(fā)卡管的一部分和出口發(fā)卡管相連， 五個中間發(fā)卡管的排列方式為一個豎直發(fā)卡管與兩個依次排列的傾斜發(fā)卡管 相連，所述兩個依次排列的傾斜發(fā)卡管再與兩個依次排列的豎直發(fā)卡管相連。
采用本發(fā)明冷凝器對向流熱交換的方法后，圖5、圖6和圖7所述的冷 凝器中的熱交換過程與圖4中所述的冷凝器熱交換過程近似，不再贅述。
參照本發(fā)明圖4第一實施例的結(jié)構(gòu)圖，對冷凝器的熱交換原理進行如下 描述。當熱交換開始時，室外側(cè)風扇201吸入室外側(cè)風并向冷凝器104吹送， 同時冷媒從冷凝器的進口 401流入冷凝器中的進口發(fā)卡管402，經(jīng)過多個中 間發(fā)卡管后流入出口發(fā)卡管404，并從冷凝器出口 405流出冷凝器，其中冷 凝器進口位于出風側(cè)，冷凝器出口位于進風側(cè)。由此可見，在整個熱交換過 程中，冷々某的流向與風的流向相反。整個熱交換過程包括冷J 某在過熱區(qū)205 與風的熱交換，冷媒在飽和區(qū)與風的熱交換和冷媒在過冷區(qū)207與風的熱交 換，其中飽和區(qū)是冷凝器中除過熱區(qū)和過冷區(qū)的部分。
采用本發(fā)明對向流方法的熱交換效果如圖8所示，包括冷媒溫度曲線 301、風溫度曲線302及熱交換區(qū)303,其中冷媒溫度曲線上的箭頭指向為冷 媒的流動方向，由圖8可見。開始時，冷媒處于過熱區(qū)，冷媒與風的溫差大， 熱交換性能好；由于風的方向與冷媒的流向相反，且冷凝器的出口位置及過 冷區(qū)在進風側(cè)，當冷媒溫度下降經(jīng)過飽和區(qū)進入過冷區(qū)后，冷凝器中的冷媒 與風仍然存在熱交換，從而使冷凝器在過冷區(qū)、飽和區(qū)和過熱區(qū)都存在有效 的熱交換，提高了冷凝器的整體換熱效果。
使用本發(fā)明冷凝器對向流設(shè)計后，與原來冷凝器順向流設(shè)計的能效比測 試對比如表1所示。
其中，空調(diào)能效比=空調(diào)制冷能力/空調(diào)功率
表l:新老冷凝器能效比測試對比
冷凝器出口 溫度(°c )空調(diào)器制冷 能力(W)空調(diào)器功 率(W)空調(diào)器能效 比(W/W)
原冷凝器 設(shè)計方案3915206602.3
新冷凝器 設(shè)計方案3815456422.4
冷凝器的主要作用是降低冷媒的溫度,在冷凝器進口溫度相同的情況下，
使用原冷凝器設(shè)計方案，冷凝器的出口溫度為39°C，而使用本發(fā)明的設(shè)計方
案，冷凝器的出口溫度為38°c，比原來出口溫度降低了 rc，提高了冷凝器
的效果。
使用原冷凝器設(shè)計方案，空調(diào)制冷能力為1520W,空調(diào)功率為660W, 空調(diào)能效比為2.3;使用本發(fā)明冷凝器設(shè)計方案，空調(diào)制冷能力為1545W, 空調(diào)功率為642W，空調(diào)能效比為2.4，空調(diào)能效比提高了O.l。由此可見，使 用本發(fā)明的冷凝器對向流設(shè)計方案，能夠使空調(diào)的制冷能力增大，功率P爭低， 達到了提高能效比的目的。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾， 這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種冷凝器，其特征在于，所述冷凝器進口位于冷凝器的出風側(cè)，冷凝器出口位于冷凝器的進風側(cè)，室外側(cè)風扇吹入的風的方向與冷凝器發(fā)卡管中冷媒流向相反，冷媒與風通過冷凝器進行熱交換。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凝器，其特征在于，所述發(fā)卡管包括與冷凝 器進口相連的進口發(fā)卡管、與冷凝器出口相連的出口發(fā)卡管、與進口發(fā)卡管和 出口發(fā)卡管分別相連的多個中間發(fā)卡管。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷凝器，其特征在于，所述冷凝器進口與進口 發(fā)卡管的 一部分或全部位于熱交換的過熱區(qū)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷凝器，其特征在于，所述冷凝器進口與進口 發(fā)卡管的一部分位于熱交換的過熱區(qū)時，進口發(fā)卡管傾斜放置；或者所述冷凝器進口與進口發(fā)卡管的全部位于熱交換的過熱區(qū)時，進口發(fā)卡管 豎直放置。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷凝器，其特征在于，所述冷凝器出口與出口 發(fā)卡管的一部分或全部位于熱交換的過冷區(qū)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷凝器，其特征在于，所述冷凝器出口與出口 發(fā)卡管的一部分位于熱交換的過冷區(qū)時，出口發(fā)卡管傾斜放置；或者所述冷凝器出口與出口發(fā)卡管的全部位于熱交換的過冷區(qū)時，出口發(fā)卡管 豎直放置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷凝器，其特征在于，所述與進口發(fā)卡管相連 的中間發(fā)卡管和與出口發(fā)卡管相連的中間發(fā)卡管豎直放置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷凝器，其特征在于，所述中間發(fā)卡管或中間發(fā)卡管與進口發(fā)卡管的一部分位于熱交換的飽和區(qū)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷凝器，其特征在于，所述中間發(fā)卡管或中間 發(fā)卡管與出口發(fā)卡管的一部分位于熱交換的飽和區(qū)。
10、 一種冷凝器的熱交換方法，所述冷凝器包括冷凝器進口、發(fā)卡管和冷凝器出口，其特征在于，所述方法包括冷媒從冷凝器進口流入發(fā)卡管，然后從冷凝器出口流出； 室外側(cè)風沿與冷纟某通過冷凝器相反的方向吹入冷凝器； 室外側(cè)風與冷士某通過冷凝器進行熱交換。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述風與冷媒的熱交換 具體包括過熱區(qū)熱交換、飽和區(qū)熱交換和過冷區(qū)熱交換。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述進風側(cè)設(shè)置冷凝器 的出口并進行過冷區(qū)的熱交換，出風側(cè)設(shè)置冷凝器的進口并進行過熱區(qū)的熱交
全文摘要
本發(fā)明公開了一種冷凝器，所述冷凝器包括冷凝器進口、與冷凝器進口相連的發(fā)卡管和與發(fā)卡管相連的冷凝器出口，其中冷凝器進口位于冷凝器的出風側(cè)，冷凝器出口位于冷凝器的進風側(cè)；本發(fā)明還公開了一種冷凝器熱交換的方法，所述冷凝器的熱交換采用對向流設(shè)計，室外側(cè)風扇從進風側(cè)將風吹入冷凝器，冷媒從冷凝器進口流入發(fā)卡管并從冷凝器出口流出，室外側(cè)風通過冷凝器的方向與冷凝器發(fā)卡管中冷媒流向相反，風與冷媒通過冷凝器進行熱交換。
文檔編號F25B39/04GK101118107SQ20061009957
公開日2008年2月6日 申請日期2006年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月1日
發(fā)明者丁大偉, 于鑫鵬, 王若峰, 谷東照, 陽畢飛 申請人:海爾集團公司;青島海爾空調(diào)器有限總公司