[其他]旋转热管空调器

说明书

本发明涉及一种新的蒸汽压缩式制冷空调器。是特别适合民用的空调器。

现有的蒸汽压缩式制冷空调器是普遍使用的空调机组，它主要由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器四大部分用管道连接组成。

通常采用的空冷式换热器结构，一般都配有两个风扇，用于强化蒸发器和冷凝器空气侧的传热，蒸发器和冷凝器是静止的盘管式带有散热片的结构，对于制冷量为1.7-7KW的空调器，压缩机为活塞式。（例如目前市场上出售的窗式空调器）上述空调器一般存在下述一些问题：

1、制冷剂完成一个循环的路程长，沿程和局部摩擦损失大;

2、活塞式压缩机机械摩擦损失大;

3、压缩机的进排气阀相当于两个节流阀，增加了能量损失;

4、活塞式压缩机必需的润滑油必然混入制冷剂，增加了换热器的热阻;

5、润滑油分离器增加了阻力损失;

6、节流过程中的能量损失;

7、制冷剂混入的润滑油使设计参数发生迁移，整机性能变坏。

8、活塞式压缩机属于非连续工作装置，冲击振动大;

9、活塞环和活塞易磨损，磨损物易造成堵塞;

10、蒸发器和冷凝器的传热效率低;

11、结构复杂，体积大，加工成本高。

由于上述原因，空调器价格高、耗电大、可靠性差。特别从我国国情出发，这种空调器在今后相当长的时间内难以普及，从查阅的世界专利文献和发表的文献、杂志来看，过去近十余年世界空调技术的发展以及将来发展的方向，降低能耗，改善部件性能，提高可靠性是空调制冷领域一个极其重要的研究课题。

60年代，国外出现了一种新型高效传热元件-热管，由于它的超导热性，获得了迅速发展。

1969年美国国家宇航局（NASA）研究了一种结构简单，传热强度更大的新型热管-旋转热管，格雷（Gray）第一次提出了把旋转热管应用于空调器的设想（CD-10304-12）。不过他只是把旋转热管单纯作为一个冷凝器使用。虽然这个热管空调器的原理是符合热力学基本定律，但是要具体实施存在下述困难：

1、工作过程包括两个互相独立的热力循环，这样在同样的情况下，传热温差大致增加一倍，势必加重压缩机负荷、增加电耗。

2、由于轴流式压气机单级压比的限制，所以必须采用多级压缩机，轴向长度大，加工成本高，可靠性差;

3、由于2，必然存在动密封问题，制冷剂的泄漏难以避免，加工维护困难;

4、空心叶片加工成本高;

5、毛细管按装困难;

6、由于冷凝传热系数不可能很高，没有风扇，光靠转盘表面诱导，而且室外空气侧的传热系数很低，室外转盘相应要很大。使整个机组笨重，材耗大。

7、采用冷凝压缩，液击现象不可避免，而且汽体与液体比容比为10'数量级，压气机难以设计。

由于上述原因，自1969年8月发表，至今未能具体实施。一九八三年十二月，中国建筑科学研究院出版的：“热管在建筑节能方面的应用”一书，也引用了格雷的这个空调器设想。

本发明的目的是提供一种空调器，它不仅在节能方面有大的突破，而且造价低，耗电省，体积小，更适于民用，以便在一般生活水平的普通家庭普及，并在普通交通工具，例如汽车、火车、轮船上推广应用。

本发明是这样实现的：汽态制冷剂进入单级离心压缩后变成高温高压汽体，经过主轴和冷凝段上的均布孔，流入旋转热管冷凝段冷凝成液体，在离心分力的作用下，沿着倾斜壁面汇入装在主轴上的均布毛细管，冷凝段的大端有一个台阶，一则防止冷凝液进入压缩机，二则起收集冷凝液作用，经过毛细管的节流作用，液态制冷剂降压降温，高速从毛细管出口喷出，在蒸发段中吸收空调空间的热量，蒸发汽化，重新进入压缩机，完成一个循环。

本发明针对现有空调机存在的问题和格雷先生提出的旋转热管技术应用于空调的设想，把旋转热管的冷凝段作为冷凝器，其蒸发段作为蒸发器，整个工作过程只包括一个热力循环;整个机组没有附加管道;可采用单级离心压缩;不存在动密封问题，避免了泄漏;离心式压缩机是连续性工作装置，没有机械摩擦;从而又省去了润滑油;旋转热管的蒸发段和冷凝段套上冲有均布孔和凸起的波纹的散热片，其中孔的作用：1.破坏边界层2.加强空气流通和湍流度，而波纹的作用：（1）空气的扰动和相对速度;（2）加大传热面积。两者的效果，进一步提高了空气侧传热系数，省去了两个独立的电扇。