[发明专利]涡旋增强热交换器

说明书

一种管和翅片热交换器包括：多个热交换管，其构造成使制冷剂穿过其流动；多个翅片，其定位成使得多个热交换管穿过多个翅片中的多个管开口；以及从多个翅片的翅片表面延伸的多个涡旋发生器。多个涡旋发生器布置成在热交换管处限定喷嘴状通道。

相关申请的交叉引用

本申请要求受益于2019年9月5日提交的编号为No. 62/896,131的美国申请，该申请通过引用以其全部被并入在本文中。

技术领域

示例性实施例关于加热、通风、空调和制冷(HVAC＆R)系统的领域。更具体地，本公开涉及用于HVAC＆R系统的管和翅片热交换器(或称为管翅片式热交换器，即tube and finheat exchangers)的构造。

背景技术

当前，许多HVAC＆R系统在其蒸发器区段中利用圆管板翅片(RTPF)热交换器。由于结霜和其它设计考虑，这些热交换器通常利用初步的翅片设计，而没有增强以改进热能交换性能和效率，并且因此需要较大的翅片表面积以满足性能要求。

通常，这样的蒸发器需要较大的流动深度以管理出口空气温度，并且明显较大、过度沉重并且较高成本。在结霜条件下由于阻塞，要求表面中断的大多数常见翅片增强策略诸如切口(lances)和百叶窗几何结构变得无效。

发明内容

在一个实施例中，管和翅片热交换器包括多个热交换管，其构造成使制冷剂穿过其流动；多个翅片，其定位成使得多个热交换管穿过多个翅片中的多个管开口；以及从多个翅片的翅片表面延伸的多个涡旋发生器。多个涡旋发生器布置成在热交换管处限定喷嘴状通道。

附加地或备选地，在该实施例或其它实施例中，多个涡旋发生器中的一个或多个涡旋发生器在形状上是三角形或矩形中的一个。

附加地或备选地，在该实施例或其它实施例中，多个涡旋发生器相对于穿过热交换器的空气流的大体方向以非零攻角(或迎角，即angle of attack)定位。

附加地或备选地，在该实施例或其它实施例中，攻角在5度和70度之间。

附加地或备选地，在该实施例或其它实施例中，从翅片表面起的涡旋发生器高度与多个翅片中的相邻翅片之间的跨度的比在0.01与1之间。

附加地或备选地，在该实施例或其它实施例中，涡旋发生器具有流向长度与从翅片表面起的高度的大于1的纵横比(aspect ratio)。

附加地或备选地，在该实施例或其它实施例中，涡旋发生器的最上游端在多个热交换管中的相关管的上游。

附加地或备选地，在该实施例或其它实施例中，多个热交换管以多个流向延伸的排布置。

附加地或备选地，在该实施例或其它实施例中，涡旋发生器定位在每个流向延伸的排的交替的热交换管处。

附加地或备选地，在该实施例或其它实施例中，涡旋发生器仅定位在多个流向延伸的排中的流向延伸的排的最上游的热交换管处。

附加地或备选地，在该实施例或其它实施例中，热交换器是蒸发器。

在另一个实施例中，加热、通风、空调和制冷(HVAC＆R)系统包括压缩机；冷凝器，其流体地连接到压缩机；和蒸发器，其流体地连接到压缩机和冷凝器。蒸发器或冷凝器中的一个或多个被构造为管和翅片热交换器并且包括：多个热交换管，其构造用于使制冷剂穿过其流动；多个翅片，其位于使得多个热交换管穿过多个翅片中的多个管开口；和从多个翅片的翅片表面延伸的多个涡旋发生器。多个涡旋发生器布置成在热交换管处限定喷嘴状通道。

附加地或备选地，在该实施例或其它实施例中，多个涡旋发生器中的一个或多个涡旋发生器在形状上是三角形或矩形中的一个。