теплообменник

Формула изобретения

Теплообменник, преимущественно для климатической установки транспортного средства, содержащий змеевик из плоской многоканальной трубки с оребрением, имеющий прямолинейные участки, соединенные между собой калачами, дополнительные теплообменные секции, скрепленные со змеевиком посредством упомянутого оребрения, а также входные и выходные коллекторы, к которым подключены соответственно первый и последний по ходу среды прямолинейные участки змеевика и дополнительные теплообменные секции, отличающийся тем, что последние выполнены в виде змеевика, идентичного упомянутому и таким же образом подключенного к соответствующим коллекторам, при этом витки одного змеевика расположены с поочередным сгибанием витков другого, расстояние между прямолинейными участками каждого внутреннего витка по крайней мере в два раза больше расстояния между этими участками и соседними прямолинейными участками наружного витка, а входной и выходной коллекторы одного из змеевиков дополнительно подключены к калачам с его противоположных сторон.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплообменным устройствам и может быть использовано в климатических установках транспортных средств, а также в других отраслях промышленности.

Известен теплообменник, содержащий змеевик из плоскоовальной многоканальной трубки из алюминиевого сплава, каналы которой соединены с коллекторами и заглушены по торцам в чередующемся порядке, а их стенки выполнены с отверстиями, соединяющими их с соответствующими коллекторами /1/. Однако данный теплообменник сложен в изготовлении и не обеспечивает высокую эффективность теплопередачи из-за больших гидравлических сопротивлений проходу теплоносителя.

В качестве прототипа выбран теплообменник, содержащий змеевик из плоской многоканальной трубки с оребрением, имеющий прямолинейные участки, соединенные между собой калачами, дополнительные теплообменные секции, скрепленные с последний посредством упомянутого оребрения и объединенные общими входным и выходным коллекторами, а также входной и выходной коллекторы, подключенные соответственно к первому и последнему по ходу среды прямолинейным участкам змеевика. Дополнительные теплообменные секции могут быть выполнены пластинчатыми или в виде рядов плоских труб /2/. Однако для данного теплообменника характерны нетехнологичность изготовления, обусловленная необходимостью изготовления сложных входного и выходного коллекторов, объединяющих дополнительные теплообменные секции и требующие соединения с последними посредством сварки, что приводит к значительному увеличению количества сварных соединений в теплообменнике, а также низкий энергетический коэффициент.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, создать теплообменник, обладающий малыми габаритами, технологичностью изготовления и высокой эффективностью теплопередачи.

Технический результат повышение энергетического коэффициента и технологичности изготовления.

Указанный технический результат достигается тем, что в теплообменнике, преимущественно для климатической установки транспортного средства, содержащем змеевик из плоской многоканальной трубки с оребрением, имеющий прямолинейные участки, соединенные между собой калачами, дополнительные теплообменные секции, скрепленные со змеевиком посредством упомянутого оребрения, а также входные и выходные коллекторы, к которым подключены соответственно первый и последний по ходу среды прямолинейные участки змеевика и дополнительные теплообменные секции, с о г л а с н о и з о б р е т е н и ю, последние выполнены в виде змеевика, идентичного упомянутому и таким же образом подключенного к соответствующим коллекторам, при этом витки одного змеевика расположены с поочередным сгибанием витков другого, расстояние между прямолинейными участками каждого внутреннего витка, по крайней мере, в два раза больше расстояния между этими участками и соседними прямолинейными участками наружного витка, а входной и выходной коллекторы одного из змеевиков дополнительно подключены к калачам с его противоположных сторон.

Выполнение дополнительных теплообменных секций в виде змеевика с соответствующими вышеуказанными геометрическими параметрами приводит к уменьшению количества сварных соединений в теплообменнике за счет исключения необходимости изготовления сложных коллекторов, в результате чего повышается технологичность изготовления теплообменника. Размещение прямолинейных участков внутренних витков змеевиков и соседних с ними наружных на соответствующем вышеуказанном расстоянии друг от друга повышает эффективность оребрения, посредством которого скреплены змеевики, а следовательно, и коэффициент теплопередачи, что в конечном итоге приводит к повышению количества теплоты, передаваемой через поверхность теплообменника. Поскольку витки одного змеевика расположены с поочередным сгибанием витков другого, то наружные витки при этом имеют больший радиус гиба калачей, а следовательно, в трубе на этих участках уменьшаются потери давления, что приводит к уменьшению мощности, затрачиваемой на перекачивание теплообменных сред. Дополнительное подключение входного и выходного коллекторов одного из змеевиков к его калачам приводит к снижению гидравлических потерь в каналах теплообменника за счет уменьшения длины пути, проходимого теплообменной средой от ее входа в теплообменник до выхода, что также снижает мощность, затрачиваемую на перекачивание теплообменной среды. Как было показано выше, с одной стороны, отличительные признаки заявляемого решения способствуют увеличению количества теплоты, передаваемой через поверхность теплообменника, а с другой снижению мощности, затрачиваемой на перекачивание теплообменных сред, что в конечном итоге приводит к увеличению энергетического коэффициента, который в соответствии с /3/ определяется отношением количества теплоты, передаваемой через поверхность теплообменника, к мощности, затрачиваемой на перекачивание теплообменных сред.

На фиг. 1 показан предлагаемый теплообменник; на фиг. 2 конструкция коллектора.

Теплообменник состоит из двух идентичных змеевиков 1, выполненных из плоской алюминиевой многоканальной трубки, снабженной оребрением 2, имеющих прямолинейные участки 3 и соединяющие их калачи 4, при этом витки одного из змеевиков расположены с поочередным сгибанием витков другого. Каждый змеевик имеет свой входной 5 и выходной 6 коллекторы. Расстояние Н₁ между прямолинейными участками внутреннего витка в два раза больше расстояния Н₂ между этими участками и соседними прямолинейными участками наружного витка. Входной 5 и выходной 6 коллекторы каждого змеевика подключены соответственно к первому и последнему по ходу среды прямолинейным участкам 3 змеевика. Кроме того, входной 5 коллектор одного из змеевиков дополнительно подключен к калачам 4, находящимся с одной его стороны, а выходной 6 коллектор этого же змеевика к калачам 4 с противоположной его стороны. Конструкции коллекторов 5 и 6 получены расширением плоской трубки с получением конусообразной формы.

Работа теплообменника осуществляется следующим образом (Пример приведен для использовании теплообменника в системе кондиционирования воздуха салона легкового автомобиля.) Поскольку теплообменник компактный, он вместо нагревателя монтируется под панелью приборов. В летнее время года теплообменник работает в режиме охлаждения как испаритель системы кондиционирования воздуха. Для этого по одному из змеевиков 1 через входной 5 и выходной 6 коллекторы циркулирует хладагент системы кондиционирования воздуха, отводящий тепло, при кипении жидкости. При этом по второму змеевику теплоноситель не циркулирует, но его поверхность выполняет функцию оребрения вместе с оребрением 2, а теплоноситель дополнительно аккумулирует холод. Воздух, продуваемый через оребрение 2, направляется в салон автомобиля, обеспечивая там комфортные условия.

В зимнее время года теплообменник работает как нагреватель системы кондиционирования воздуха. Для этого в другой змеевик подается жидкость, охлаждающая двигатель. За счет дополнительного подключения входного 5 и выходного 6 коллекторов одного из змеевиков к его калачам повышается эффективность теплопередачи за счет равномерности раздачи теплоносителя и незначительного гидравлического сопротивления. По первому змеевику хладагент не циркулирует, но его поверхность выполняет функцию дополнительного оребрения. Воздух, продуваемый через оребрение 2, нагревается и повышает температуру в салоне автомобиля.