提高冷凝液对流换热系数的构件及制冷系统、冷暖空调器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及换热器设计技术领域，尤其涉及一种提高冷凝器冷凝液对流换热系数的构件及制冷系统、冷暖空调器。
【背景技术】
[0002]工业生产中，在冷凝器中凝结的冷凝液通常要进行进一步降温即进行“过冷”操作之后，才能进行外排。冷凝液的“过冷”操作，是冷凝介质生产过程中的重要步骤。
[0003]而在获得了更为广泛应用的蒸汽压缩式制冷系统(例如家用空调器、除湿机和商用空调器)中，冷凝器末端冷凝液(制冷液)的过冷度即冷凝温度与节流装置入口的冷凝液温度的差值，对蒸发器制冷量有着明显的影响；提高制冷系统冷凝器末端制冷剂液体的过冷度，是提高制冷量和制冷能效比的重要手段。
[0004]现以R134a制冷剂为例说明之:
[0005]在由蒸发器、压缩机、冷凝器、节流装置所组成的制冷剂闭路循环系统内，制冷剂在蒸发器里连续不断地重复着由气液两相流到气相流的吸热蒸发，在冷凝器里连续不断地重复着由气相流到液相流的放热冷凝。但是，从制冷剂压焓图可以看出，单位质量制冷剂的低压蒸发吸热“焓差”，大于高压冷凝放热的“焓差”。
[0006]查看制冷剂R134a饱和热力性质表，在10°C、60°C饱和温度下的相变热分别为190kJ/kg、140kJ/kg，相差 50kJ/kg。每 kg 制冷剂 R134a 在 10°C蒸发吸热量 190kJ/kg，比在60°C冷凝放热量140kJ/kg，多出50kJ/kg，这就打破了蒸发器冷凝器的吸放热平衡。
[0007]要重建蒸发器冷凝器的吸放热平衡，实际上主要是通过R134a在冷凝器末端降温放热实现低于冷凝温度的“过冷”，并且在进入蒸发器之前的毛细管(即节流装置)里再发生少量液态R134a吸收多数液态R134a的显热“提前”汽化，来实现蒸发器冷凝器的吸放热平衡。
[0008]因此，提高冷凝器末端管路中的冷凝液对冷凝器管壁的对流换热系数，提高冷凝液的“过冷”度，降低冷凝液在节流装置中的汽化比例，从而提高了冷凝液在蒸发器里的蒸发吸热能力的完整性和有效性，成为了提高家用空调器、除湿机与商用空调器制冷量和制冷能效比的重要技术路径。
[0009]而在空调器、除湿机的冷凝器里，制冷剂气体冷凝为液体后，体积流量大为降低，流速U大为降低，致使冷凝器末端冷凝液与管路内壁的对流传热系数α严重偏低；冷凝器末端冷凝液与管路内壁的对流传热系数α严重偏低，又严重影响冷凝液的过冷效果。
【发明内容】
[0010]为了解决上述问题，本发明提供了一种提高冷凝液对流换热系数的构件，所述构件设置在冷凝器末端管路内，所述构件包括一主杆，所述主杆外表面上设置有若干外槽，所述主杆外槽与所述管路内表面之间形成若干供冷凝液流通的通道。
[0011]较佳地，所述构件为螺旋杆，所述外槽螺旋式设置在所述主杆的外表面上。
[0012]较佳地，所述构件为直槽杆，所述外槽平行于主杆轴向设置在所述主杆外表面上。
[0013]较佳地，所述构件外侧与所述管路内表面之间形成的通道的截面呈扇形或梯形或三角形。
[0014]本发明还提供了一种制冷系统，包括压缩机、蒸发器、节流装置和冷凝器，所述压缩机、蒸发器、节流装置和冷凝器顺序连接形成一供制冷剂流通的循环通道；所述冷凝器末端管路内设置有如上所述的构件。
[0015]较佳地，所述冷凝器末端管路外侧对应的翅片与所述冷凝器外侧其余翅片在物理上断开。
[0016]本发明还提供了一种冷暖空调器，包括压缩机、第一换热器、节流装置和第二换热器，所述压缩机、第一换热器、节流装置和第二换热器顺序连接形成一供制冷剂流通的循环通道；所述压缩机通过四通阀连接所述第一换热器和第二换热器，所述第一换热器或第二换热器作为冷凝器；所述第一换热器和第二换热器靠近所述节流装置一侧的末端管路内设置有如上所述的构件。
[0017]较佳地，所述第一换热器和第二换热器靠近所述节流装置一侧的末端管路外侧对应设置的翅片与外侧其余翅片在物理上断开。
[0018]本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:
[0019]本发明一种提高冷凝器冷凝液对流换热系数的构件及包含该构件的制冷系统、冷暖空调器，通过在冷凝器末端管路内植入一构件；该构件与管路内表面紧密配合，且该构件与管路内表面之间形成若干个供冷凝液流通通道；该构件既为与该构件直接接触的冷凝液向管路内表面输送热量提供了新的热桥通道，又大幅度减少了现有冷凝器末端管路中的冷凝液的流通截面积，大幅提高了冷凝液的流速，从而大幅度提高了冷凝器末端管路内侧冷凝液的雷诺数和冷凝液对管路内壁的对流传热系数；
[0020]本发明还将冷凝器末端管路外侧对应的翅片与冷凝器外侧其余翅片(冷凝器中部、前端管路的翅片)切断，以实现在物理上断开；以切断翅片之间的热桥联系，即切断冷凝器中前部高温区域管路的热量通过翅片向处于低温区的冷凝器末端管路内冷凝液传递，以防止对冷凝器末端管路冷凝液的“深度过冷”产生不利影响。
【附图说明】
[0021]结合附图，通过下文的详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中:
[0022]图1为冷凝器末端冷凝液过冷不足的制冷循环的示意图；
[0023]图2为本发明冷凝器末端管路及管路中嵌入的螺旋杆的示意图；
[0024]图3为本发明冷凝器末端管路及管路中嵌入的螺旋杆的截面图；
[0025]图4为实施例二中冷凝器边板与弯头连接关系示意图；
[0026]图5为实施例二中冷凝器管路截面图；
[0027]图6为实施例二中冷凝器末端制冷剂深度过冷后的制冷循环的示意图；
[0028]图7为现有技术中除湿机的原理不意图；
[0029]图8为实施例二中除湿机的原理示意图；
[0030]图9为实施例三中冷暖空调器的原理示意图。
【具体实施方式】
[0031]参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。
[0032]以R134a制冷剂为例，制冷剂循环系统中，要重建蒸发器冷凝器的吸放热平衡，实际上主要是通过R134a在冷凝器末端降温放热实现低于冷凝温度的“过冷”，并且在进入蒸发器之前的毛细管(即节流装置)里再发生少量液态R134a吸收多数液态R134a的显热“提前”汽化，来实现的。
[0033]具体的，如图1所示，冷凝器末端的冷凝液，进入节流装置后，其压力降低到节流线与制冷剂饱和液线的交点之后，陆续有少量液态制冷剂在节流装置中汽化，而大部分没有汽化的冷凝液通过降温放出自己的显热为少部分液态制冷剂的汽化提供所需要的汽化热；到了节流装置的出口，通常有20%左右的制冷液汽化，制冷剂的“干度”达到0.2，形成20%气体和80%液体混合而成的气液两相流，进入蒸发器。在冷凝压力高、冷凝器末端冷凝液“过冷”操作不足的情况下，甚至有高达30%的制冷液在节流装置中汽化，刚刚流出节流装置制冷剂的“干度”就已经达到0.3，导致进入蒸发器的液态制冷剂比例只有70%，液态制冷剂供应量不足，造成蒸发器制冷量下降。
[0034]所以，提高冷凝器末端冷凝液的“过冷”度，就降低了冷凝液在节流装置中的汽化比例，从而提高了冷凝液在蒸发器里的蒸发吸热能力的完整性和有效性。
[0035]在冷凝器末端，从管路内向管路外看，冷凝液放热“过冷”，在热流自管路内“冷凝液一管路内表面”、“管路内表面一管路外表面”、“管路外表面一翅片一空气”的三段式热传递中，“冷凝液一管路内表面”已经没有制冷剂气体冷凝的相变发生，三段式热传递的总热阻主要集中在“管路内冷凝液一管路内表面”这一阶段。
[0036]由总传热系数K的计算公式1/K = 1/α Ab/λ+Ι/α 2可知，a ^b/λ、a 2中相对较小者，反而对总传热系数K有着较大的影响。在冷凝器末端“管路内冷凝液一管路内表面”这一阶段的a i较小，成为了提高冷凝器末端总传热系数K的关键所在。
[0037]在上述冷凝器末端的热流自管路内“冷凝液一管路内表面”、“管路内表面一管路夕卜表面”、“管路外表面一翅片一空气”的三段式热传递中，管路内“冷凝液一管路内表面”的热阻较大的主要原因是:冷凝液的流速偏低。因为冷凝器中冷凝液的密度是相同压力下制冷剂气体密度的10倍左右，所有单管串联的冷凝器末端冷凝液的流速只有冷凝器进口制冷剂气体流速的1/10左右。
[0038]而且，制冷剂的流速，对于制冷剂的雷诺数Re和对流传热系数α，有着重要影响；在一般家用空调器和除湿机的冷凝器管路末端，冷凝液的雷诺数:Re = d*u*P / μ，Re在20000左右，(式中，d管路内经，u制冷剂流速，P 制冷剂密度