一種汽車空調製冷設備的製作方法

2023-06-10 07:24:26

本發明涉及的是一種汽車空調製冷技術領域的裝置，具體是一種汽車空調製冷設備。

背景技術：

微通道技術在製冷領域應用廣泛，特別是用在汽車空調中。與傳統的管片式蒸發器相比，微通道蒸發器具有換熱係數高，體積小、重量輕，製冷劑充注量少和成本大大降低等優勢。但是，微通道蒸發器存在著兩相製冷劑分配均勻性問題。具體表現在：微通道扁管出口過熱度分布不均，分配到各路扁管中的製冷劑的流量和幹度存在著較大差異，例如一部分微通道扁管出口處製冷劑過熱度偏高，相對的，一部分扁管出口處甚至還存在著未完全汽化的液態製冷劑，未能充分利用液態製冷劑的相變潛熱，導致整個蒸發器的換熱性能下降。

國內外學者對微通道蒸發器分液不均問題做了許多研究，但是大多數流量分配技術主要基於對扁管中製冷劑流量的均勻性調整，而非對兩相製冷劑幹度進行調整。於是，無論怎樣對蒸發器結構和尺寸進行設計和優化，都無法避免入口乾度、流量對蒸發器中製冷劑流量均勻分配的制約；並且在實際產品應用中，流量分配的控制需要進行多次的實驗調整，才能使蒸發器取得較為理想的換熱效果。

現有技術中，有通過調節扁管所對應衝壓孔的尺寸，平衡各路扁管壓降已達到分液均勻的目的，但是未從根本上解決進入蒸發器製冷劑幹度對流量分配的影響。也有壓縮機排出的高溫高壓氣體經冷凝器冷凝為高壓液體，然後進入回熱器利用節流後的閃發氣體過冷，兩相製冷劑在氣液分離器中分離出氣相製冷劑，通入到回熱器中吸收高壓液體的熱量並達到過熱狀態；通過此方法使氣液兩相製冷劑的分配轉化為液相製冷劑的分配，改善了分液不均現象並提高了蒸發器的換熱效率，但是系統中添加了中間回熱器，氣液分離器和若干複雜管路，降低了蒸發壓力，也無法匹配微通道蒸發器性能高效，結構緊湊的特點。

技術實現要素：

本發明針對現有技術的不足，提供了一種用於汽車空調製冷設備，其具體為一種微通道蒸發器，該裝置極大地改善了兩相製冷劑流量分配不均的問題，同時降低了蒸發器的壓降，在結構緊湊在的前提下實現蒸發器換熱性能的提升。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括：

蒸發器，包括一根分配管和一根集液管；節流孔板，將分配管分為第一腔室和第二腔室；若干均勻平行排列的微通道扁管裝嵌在分配管和集液管之間，相鄰的扁管之間設置有用於散熱的翅片。大部分扁管與第一腔室相連通，最後一路扁管與第二腔室相連通；一個小型的氣液分離管裝嵌在分配管內部，進入蒸發器的兩相製冷劑在分離管內氣液分離。

所述的分離管為圓筒形，一端與分配管入口相連通，另一端與節流孔板相連通且在分離管側壁設有若干通道以供液相製冷劑流入第一腔室。分離管中心裝嵌有旋流板，兩相製冷劑依靠離心力的作用進行氣液分離。

所述的節流孔板中心設有貫穿孔，且孔口中心與分離管中心相對齊，其本身可以起到平衡壓降的作用；貫穿孔為錐形孔，目的是阻礙液相製冷劑流入第二腔室並引導液相製冷劑流向分離管壁，以保證分離效果。

所述的一種分離氣液兩相製冷劑的方法，其中：

當兩相製冷劑流入分分離管，其管內流態為環流。在旋流板螺旋型流道提供的離心力作用下，液相製冷劑流向分離管內壁並通過分離管側壁的通道流入第一腔室，最終被均勻地分配到大部分扁管中；氣相製冷劑則沿位於分離管中心的旋流板上升，通過貫穿孔流入到第二腔室並沿最後一路扁管流入集液管。

當製冷系統啟動後，經過節流的兩相製冷劑進入分配管，氣液分離出的液相製冷劑被均勻地分配到大部分扁管中，在其中流動換熱，以達到製冷的效果。由於進入扁管中的製冷劑為單一的液相製冷劑，避免了集管中兩相流壓力場分布不均引起的製冷劑分液不均現象，使得各扁管中流量分配均勻。

本發明的分配管內裝嵌有分離管和節流孔板，依靠分離管使兩相製冷劑氣液分離，節流孔板控制氣相製冷劑旁通，該設計能大大解決幹度對製冷劑流量分配均勻性的影響，同時降低蒸發器的壓降，在結構緊湊的前提下實現蒸發器換熱性能的提升。

附圖說明

圖1為實施例一蒸發器的簡略結構示意圖。

圖2為實施例一分配管內具體結構示意圖

圖3為翅片表面凸起結構

圖4為旋流板上開孔結構

圖5為節流孔板部位結構

具體實施方式

現在，將詳細介紹本發明的實施例，在附圖中示出了這些實施例的示例。然而，本發明可具體化為多個不同的形式，並且不應解釋為限制於這裡所提出的實施例。

實施例1，參見附圖1-5：

如圖1所示，本發明提供了一種蒸發器，包括：一根分配管1、一根集液管2和若干微通道扁管3，其中：所述的分配管1和集液管2豎直且相隔一定距離地平行放置，若干均勻平行排列的微通道扁管3裝嵌在分配管1與集液管2之間。每根扁管3的兩端分別與分配管1與集液管2相連通，且扁管內設有若干個均勻分布供製冷劑流動的微通道，微通道的水力半徑為0.5mm。相鄰的扁管之間設有用於散熱的翅片6；參見圖3，翅片6表面具有陣列排布的散熱凸起，該凸起包括傾斜段21、弧形段22，沿空氣流動方向，傾斜段21位於上遊，傾斜段21與翅片6表面的角度為30-40°；各凸起之間間距x，凸起長度y，且x＝0.35-0.45y，通過研究發現該比例下配置能有效減少紊流、回流，從而增加空氣流動的散熱效果。翅片6與扁管3之間通過導熱性粘合劑連接。

如圖2所示，所述的分配管1為圓筒形，進入蒸發器的兩相製冷劑在分配管中被均勻地分配到各微通道扁管3。分配管1內裝嵌有節流孔板5和分離管4，其中：

所述的節流孔板5將分配管分隔為第一腔室7和第二腔室8。節流孔板5中心設有貫穿孔9，該貫穿孔直徑為2-10mm，且孔口中心與分離管中心相對齊，其本身可以起到平衡氣體流道和液體流道壓降的作用；貫穿孔9為錐形孔，錐形孔與節流孔板5之間圓弧過渡，目的是阻礙液相製冷劑流入第二腔室8並引導液相製冷劑流向分離管側壁10，以保證分離效果。

所述的分離管4為圓筒形，一端與分配管入口17相連通，另一端與節流孔板5相連通，且在分離管側壁10上設有若干通道19以供液相製冷劑流入第一腔室7。分離管4中心裝嵌有旋流板11，兩相製冷劑依靠離心力的作用進行氣液分離。

所述的集液管2為圓筒形，旁通的閃發氣體和換熱汽化的氣相製冷劑在集液管2中匯合一併流出蒸發器。

所述的微通道扁管3的一端14插入到分配管1，大部分第一扁管12與第一腔室7相連通，最後一路第二扁管13與第二腔室8相連通。

所述的微通道扁管3的另一端15插入到集液管2，所有扁管與集液管腔室16相連通。

參見圖4，旋流板11為螺旋形葉片式結構，在每個1/2p螺距範圍內的葉片表面設置有多個開孔，如三個，徑向內側2個，徑向外側1個，23為旋流板11軸線，24為開孔軸線，且開孔為錐形通孔，沿製冷劑流動方向(參見圖2，從下向上)，錐形孔下部大、上部小，且開孔軸線與旋流板軸線較佳地為夾角為40-45°。沿製冷劑流動方向，開孔離旋流板11軸線的徑向距離逐漸變小，此配置能有效破碎、分離氣泡，增益分離效果。

參見圖5，旋流板11的直徑k大於貫穿孔9的下部直徑h，以保證氣液的有效分離。分離管壁10上部具有錐形口25，錐形口25的位置位於貫穿孔9的底端之下，旋流板11的頂端之上。貫穿孔9內壁上均布有多個導流均勻葉片26，該導流均勻葉片26呈倒梯形，能有效對氣相製冷劑進行導流，均勻氣相製冷劑的流態分布。

製冷系統工作時，經膨脹閥節流後產生的氣液兩相製冷劑進入蒸發器。兩相製冷劑從分配管入口17流入分離管4，其管內流態為環流。在旋流板11螺旋型流道提供的離心力作用下，液相製冷劑的旋轉半徑相比氣相製冷劑要大很多。氣相製冷劑沿位於分離管4中心的旋流板11上升；液相製冷劑則偏向分離管側壁10並通過側壁的通道19流入第一腔室，從而實現氣液分離。通過貫穿孔5的氣相製冷劑流入到第二腔室8並沿最後一路扁管13流入集液管2；液相製冷劑在第一腔室7中被均勻地分配到大部分扁管12並在其中流動換熱，汽化後流入集液管2。兩股氣體在集液管2中匯合後從集液管出口18流出。

本發明所採用的分配管內嵌節流孔板和分離管的設計通過旁通氣相製冷劑獲得良好的製冷劑流量分配效果，在結構緊湊的前提下大幅度地提升了蒸發器的換熱性能。在本發明的實施例中，根據需要和實際情況，可以適當調節分離管和節流孔板的位置，以保證氣液分離效果。同時可調節氣路扁管和液路扁管的數量，以平衡壓降和製冷劑流量。

凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。