[發(fā)明專利]雙排換熱器和包括該雙排換熱器的汽車保險杠

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200780047337.6
• 申請日: 2007-12-17
• 公開（公告）號: CN101622509A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發(fā)明（設計）人: D·克羅迪克;Y·里亞基
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: F28D1/053
• 分類號: F28D1/053;B62D25/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張群峰;楊松齡

發(fā)明背景

1.發(fā)明領域

本發(fā)明涉及用于流通熱傳遞流體的換熱器，例如冷凝器和蒸發(fā)器。具體地講，本發(fā)明涉及可以用于汽車的換熱器的獨特設計。

2.背景技術

制冷業(yè)在過去幾十年內一直在努力探尋“蒙特利爾議定書”規(guī)定逐步淘汰的臭氧消耗型氯氟烴(CFC)和氫氯氟烴(HCFC)的替代性制冷劑。大部分冷凍劑生產者的解決方案一直是使氫氟烴(HFC)冷凍劑商品化。目前應用最廣泛的新型HFC制冷劑HFC-134a具有零臭氧損耗潛勢，因此不受當前“蒙特利爾議定書”逐步淘汰規(guī)定的影響。

另外的環(huán)保法規(guī)可能會最終導致全球性地逐步淘汰某些HFC制冷劑。目前，汽車業(yè)正面臨與用于移動空調的制冷劑的全球變暖潛能值(GWP)有關的法規(guī)約束。因此，汽車空調市場目前迫切需要找到全球變暖潛能值較低的新型制冷劑。一旦這些法規(guī)在未來得到更廣泛的實施，對可以用于制冷和空調行業(yè)的所有領域的制冷劑的需求將會更迫切。

目前建議的HFC-134a的替代性制冷劑包括HFC-152a、諸如丁烷或丙烷之類的純烴、或諸如CO₂或氨之類的“天然”制冷劑。這些建議的替代物中許多是有毒、易燃和/或能效低的。因此，人們一直在尋找新的替代物，某些替代物可以為共混物，以降低例如毒性或易燃性，或提高能效。

純制冷劑在冷凝和蒸發(fā)過程中并不表現(xiàn)出溫度滑移。然而，制冷劑共混物在冷凝和蒸發(fā)循環(huán)中可以表現(xiàn)出數(shù)開氏(°K)溫度的滑移。圖1為具有溫度滑移(ΔT_cond)的制冷劑共混物的溫度/熵圖。冷凝器側的溫度演變通過下列片段表示：C-D為制冷劑共混物的減溫階段，D-F為具有溫度滑移的冷凝階段，F(xiàn)-G為再冷卻階段。E為冷凝過程的中點，冷凝發(fā)生時間介于D和F之間。

如Y軸所示，介于D和F之間的溫差ΔT_cond從5至7°K變化。同樣，用片段H-A表示的蒸發(fā)階段也存在幾開氏的溫度滑移ΔT_evap，該值通常為5至6°K。圖1所示的其他熱力學演變?yōu)椋浩蜛-B，表示制冷劑共混物在蒸發(fā)壓力下的過熱階段；片段B-C，為制冷劑共混物被壓縮機壓縮的階段；片段F-G，為制冷劑共混物在冷凝器末尾的再冷卻階段；片段G-H，為通過熱膨脹閥門或節(jié)流管的膨脹階段。所有這些演變過程均會在使用相變制冷劑的所有蒸氣壓縮系統(tǒng)中遇到。

圖2示出了純制冷劑的溫度/熵圖，如圖所示，純制冷劑在冷凝和蒸發(fā)階段并不表現(xiàn)出溫度滑移。在圖2中，冷凝階段D′-F′和蒸發(fā)階段H′-A′的演變過程均為恒溫，E′為冷凝階段的中點，其溫度與D和F相同。

圖3為顯示空氣溫度的純制冷劑的溫度曲線圖，其中頂部線段從F’至D’為水平。圖4為制冷劑共混物的溫度曲線圖，示出了圖1中制冷劑共混物減溫、冷凝和再冷卻階段的D-F和F-G演變過程。圖3和圖4均顯示制冷劑冷凝過程中存在溫差，對于純制冷劑，其為T_y-z；對于具有溫度滑移的制冷劑，其為T_w-x。如圖3和圖4所示，對于同一換熱表面，ΔT_y-z大于ΔT_w-x，原因是滑移制冷劑實現(xiàn)了與空氣側溫度的滑移匹配(如圖4中D-F和11-12所示)，而純制冷劑并未實現(xiàn)滑移匹配(如圖3中D’-F’和11-12所示)。

平均熱力學溫度(用開氏度表示)可以用關系式T_w＝h_c-h_g/s_c-s_g來計算，其中h為焓，用kJ/kg表示，s為熵，用kJ/kg.K表示，下標表示圖1和4的點。對于制冷劑共混物處于管內并由管外的空氣進行冷卻的換熱器，平均溫度T_x可類似地通過T_x＝h₁₂-h₁₁/s₁₂-s₁₁來計算。

由于空氣的熱容量和熱導率低，因此換熱性能就差，使得制冷劑-空氣換熱器的設計較為復雜。如本領域所已知，制冷劑-空氣換熱器使用翅片管來增大空氣側的換熱表面，與其中有制冷劑循環(huán)的管的內表面相比，空氣側的換熱表面可以增大到10至100倍。空氣相對于制冷劑流以錯流方式流動。此類換熱器可以是冷凝器或蒸發(fā)器。