本發(fā)明涉及一種帶有輔助管的翅片換熱器系統(tǒng)和方法，具體涉及一種在翅片換熱器內(nèi)部設(shè)置輔助管，通過輔助管輸出輔助介質(zhì)；用于改善翅片換熱器的換熱環(huán)境條件、或者參與熱交換，屬于換熱器系統(tǒng)的設(shè)計和制造的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的翅片換熱器中至少包括翅片和換熱管，翅片換熱器通常由多組密集排列的換熱管段組合而成，翅片排列緊密、間隙較?。黄涔ぷ髟硎怯蓳Q熱管簇內(nèi)部循環(huán)運動的換熱工質(zhì)與換熱管簇外部的氣體進(jìn)行熱交換實現(xiàn)換熱功能；其中翅片的作用在于增大換熱面積、增強換熱效果，換熱管簇外部的氣體流通方式包括自然對流和強制對流兩種。

通常情況下翅片換熱器中的各個換熱管段為平行排列，各個翅片也為平行排列、翅片與換熱管段相互垂直。外部氣流通過由相鄰翅片構(gòu)成的氣流通道，與換熱管內(nèi)的換熱工質(zhì)進(jìn)行熱交換。

翅片換熱器應(yīng)用廣泛，如熱泵或空調(diào)的冷凝器/蒸發(fā)器、室內(nèi)風(fēng)機盤管末端、冷庫制冷終端、冷風(fēng)機、熱風(fēng)機等。翅片換熱器的具體分類詳見參考文件1-3。

現(xiàn)有技術(shù)的問題是，當(dāng)應(yīng)用條件比較惡劣時翅片換熱器的性能有很大的衰減：

在翅片換熱器用于制冷用途時，當(dāng)翅片換熱器工作溫度較低時，翅片換熱器表面會產(chǎn)生冷凝水、當(dāng)工作溫度進(jìn)一步降低時進(jìn)而形成霜層；對于翅片換熱器用于室內(nèi)的情況（如室內(nèi)風(fēng)機盤管），若不對冷凝水做適當(dāng)?shù)奶幚順O有可能對室內(nèi)環(huán)境和設(shè)施造成不利影響，而如果形成霜層則會顯著降低換熱器的換熱效率；

在翅片換熱器作為冷凝器使用時，當(dāng)環(huán)境溫度較高時，換熱能力明顯下降。

現(xiàn)有技術(shù)中也給出了一些改善翅片換熱器換熱性能的解決方案：

如申請?zhí)?00810304958.4的中國專利中，采用氣體吹掃的技術(shù)方案，但從外部吹氣能耗較高、精確度低，更有可能將冷凝水珠吹向換熱器內(nèi)部而不是將水珠吹落；

再如申請?zhí)?01310150669.4的中國專利中，提出冷凝水噴淋的技術(shù)方案，但是空調(diào)冷凝水的來源并不穩(wěn)定、從而會影響使用效果；并且由于翅片排列緊密、通常間距為1-4毫米，外部噴灑的冷凝水難以快速、均勻的滲透到換熱器內(nèi)部，因此實際效果并不理想。

參考文件：

1、gbt14296-2008空氣冷卻器與空氣加熱器；

2、jbt7659.4-2013氟代烴類制冷裝置用輔助設(shè)備第4部分：翅片式換熱器；

3、jbt11249-2012翅片管式換熱設(shè)備技術(shù)規(guī)范。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：在翅片換熱器中設(shè)置有一個或多個用于輸入輔助介質(zhì)的輔助管，輔助管穿插分布在各個換熱管之間，輔助管的管壁上設(shè)有若干個孔洞；所述的輔助介質(zhì)是用于改善翅片換熱器的換熱環(huán)境條件、或者參與翅片換熱器的熱交換過程的輔助介質(zhì)；當(dāng)輔助介質(zhì)輸入輔助管后、再通過孔洞輸出、作用于各個孔洞周圍的翅片和換熱管之上、并逐漸從翅片換熱器的內(nèi)部向外部擴散。此時，輔助介質(zhì)均勻的分布在翅片換熱器的內(nèi)部，實現(xiàn)對翅片換熱器換熱性能的改善。

進(jìn)一步的，輔助管4的排列方向與換熱管相一致，輔助管的孔洞的開口方向與翅片之間的氣流通道方向相一致；當(dāng)輔助介質(zhì)通過孔洞輸出時，以翅片之間的氣流通道為導(dǎo)向、作用于各個孔洞周圍的翅片和換熱管之上。通過以上結(jié)構(gòu)可以使得輔助介質(zhì)在翅片換熱器內(nèi)順暢的從內(nèi)部向外部擴散。當(dāng)然，也不排除其他的輔助管的排列方式和孔洞的開孔方式。

其中，適宜的輔助介質(zhì)的條件是成本低廉、性能可靠、來源穩(wěn)定。因此，輔助介質(zhì)的種類包括空氣、水，也不排除使用其它的介質(zhì)。在不同的應(yīng)用場合下，應(yīng)使用不同的輔助介質(zhì)或輔助介質(zhì)的組合。具體的，按照翅片換熱器的工況分為吸熱工況強化換熱方法和放熱工況強化換熱方法：

第一，吸熱工況強化換熱方法：所述的輔助介質(zhì)為空氣，當(dāng)翅片換熱器作為制冷終端或作為制熱系統(tǒng)的蒸發(fā)器使用時、換熱管內(nèi)的工質(zhì)吸收熱量，翅片和換熱管上會形成凝結(jié)的水，此時將空氣輸送到各個輔助管中、再通過孔洞吹出，將翅片和換熱管上凝結(jié)的水從翅片換熱器中吹出，從而疏通氣流通道、增強換熱效果，并且可以防止翅片換熱器在低溫環(huán)境下工作形成霜層的問題的發(fā)生、防患于未然；

第二，放熱工況強化換熱方法：所述的輔助介質(zhì)為水，當(dāng)翅片換熱器作為制冷系統(tǒng)的冷凝器使用時、換熱管內(nèi)的工質(zhì)釋放熱量，翅片換熱器與外部環(huán)境空氣接觸，當(dāng)環(huán)境溫度升高時、換熱效率降低，此時將水輸送到各個輔助管中、再通過孔洞噴出，使得水附著在翅片和換熱管上參與熱交換、給翅片換熱器降溫，從而增強換熱效果；由于換熱管內(nèi)工質(zhì)溫度較高，滯留在翅片和換熱管上的低溫水珠被加熱、進(jìn)而汽化，從而實現(xiàn)充分換熱（顯熱+潛熱），增強換熱效果；

其中，作為輔助介質(zhì)的水的來源是制冷系統(tǒng)運行時產(chǎn)生的冷凝水、或者是由供水系統(tǒng)自動供水、或者是由人工供水；使用冷凝水的好處是：避免了制冷系統(tǒng)冷凝水的直接排放，冷凝水溫度較低、適宜于在翅片換熱器上進(jìn)行熱交換；但冷凝水的產(chǎn)生與室內(nèi)濕度狀況相關(guān)、并不穩(wěn)定，因此，應(yīng)通過自動供水和人工供水的方式作為輔助；

由于水從輔助管的孔洞噴出直到充分熱交換有一定的時間過程、而且翅片和換熱管上可以附著的水量有限，因此宜采用間歇式噴水運行的方式、以實現(xiàn)充分的熱交換；

進(jìn)一步的，在噴水過程的間歇期，以空氣作為輔助介質(zhì)、將空氣輸送到輔助管中，一方面將輸送管路中的存水排出、以實現(xiàn)充分利用；另一方面通過空氣氣流將之前噴出并附著于翅片和換熱管上的水由內(nèi)往外推送，實現(xiàn)均勻換熱。

其中，翅片換熱器的工況至少為吸熱工況、放熱工況中的一種、或者是兩種的組合。

該系統(tǒng)中還包括輔助介質(zhì)管理系統(tǒng)，輔助介質(zhì)管理系統(tǒng)中包括相互連接的輔助介質(zhì)輸入接口、輔助介質(zhì)輸送裝置、輔助介質(zhì)輸出接口；輔助管與輔助介質(zhì)輸出接口相連接；當(dāng)輔助介質(zhì)輸送裝置工作時，將輔助介質(zhì)由輔助介質(zhì)輸入接口輸送到輔助介質(zhì)輸出接口，再輸送到輔助管中；其中輔助介質(zhì)輸送裝置具有調(diào)節(jié)輔助介質(zhì)的輸送速度與輸送量的功能。

進(jìn)一步的，輔助管的一端與輔助介質(zhì)輸出接口相連接、另一端封閉，使得輔助介質(zhì)可以全部通過輔助管上的各個孔洞排出。

本發(fā)明的有益效果是：

1、輔助介質(zhì)由內(nèi)而外發(fā)揮作用，不會受到外界因素的干擾；

2、內(nèi)置式輔助管使得輔助介質(zhì)可以精確覆蓋整個翅片換熱器，均勻的發(fā)揮作用；

3、與現(xiàn)有的由外而內(nèi)輸送輔助介質(zhì)的方式相比，效率更高、能耗更低；

4、結(jié)合不同的輔助介質(zhì)，可以實現(xiàn)對應(yīng)不同運行模式的不同的強化功能。

附圖說明

附圖1：帶有輔助管的翅片換熱器結(jié)構(gòu)的正向透視圖；

附圖2：帶有輔助管的翅片換熱器的a-a向剖視圖和輔助管局部放大圖；

附圖3：預(yù)留輔助管位置的翅片換熱器結(jié)構(gòu)的正向透視圖；

附圖4：現(xiàn)有技術(shù)的翅片換熱器結(jié)構(gòu)的正向透視圖；

附圖5：輔助管結(jié)構(gòu)正向局部剖視圖（結(jié)構(gòu)一）；

附圖6：輔助管結(jié)構(gòu)正向局部剖視圖（結(jié)構(gòu)二）；

附圖7：輔助介質(zhì)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（制冷/制熱）；

其中：圖1、2、5、6中的箭頭方向指示了輔助介質(zhì)流動的方向；圖5、6中陰影部分為輔助管4的管壁。

具體實施方式

實施例1：

通常在制造翅片換熱器1時，換熱管3采取均勻的排列方式并與翅片2連接、固定。采用本發(fā)明的技術(shù)方案時，在組裝翅片2和換熱管3的過程中，在排列換熱管3時留出若干個空位（如圖2所示），然后將輔助管4設(shè)置在這些空位中（如圖1所示）。通過這樣的設(shè)計，可以在不增加換熱器制造難度的前提下，將輔助管4添加到翅片換熱器1之中、并與原有結(jié)構(gòu)融為一體、通過輔助管4上的孔洞5即可實現(xiàn)自內(nèi)而外的輸出輔助介質(zhì)。

輔助管4上的孔洞5的結(jié)構(gòu)形式分為兩種：

第一，每個孔洞5各自對應(yīng)一段由相鄰翅片2構(gòu)成的氣流通道，使得輔助介質(zhì)作用于各個翅片2之上；該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于翅片2之間間隔較大的情況，此時孔洞5采用圓孔或方孔以及類似的結(jié)構(gòu)（如圖5所示）；

第二，每個孔洞5跨越多段翅片2和多段由相鄰翅片2構(gòu)成的氣流通道，使得輔助介質(zhì)作用于相對應(yīng)的各個翅片2之上；該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于翅片2排列比較密集的情況，采用此結(jié)構(gòu)可以降低制造精度要求、減少制造成本，此時孔洞5采用細(xì)長型孔的結(jié)構(gòu)（如圖6所示）。

當(dāng)內(nèi)部空間允許時，在孔洞5上安裝用于調(diào)節(jié)輔助介質(zhì)噴出的方向和角度的噴頭，以達(dá)到精確的輸出效果。

為達(dá)到較好的換熱效果，換熱管3通常與翅片2緊密的連接在一起，而輔助管4的主要作用不是直接參與熱交換。因此，輔助管4可以采用可插拔的安裝方式，輔助管4與翅片2之間設(shè)有間隙，輔助管4通過外部框架進(jìn)行安裝固定，可以單獨取出進(jìn)行清潔、調(diào)整、修理或者更換。這樣做，使得輔助管4具有很好的靈活性。

實施例2：

本實施例中輔助介質(zhì)輸送裝置8為活塞缸，其中至少包括活塞8a、活塞缸體8b、活塞運動控制裝置8c；

首先，輔助介質(zhì)輸入接口7開啟、輔助介質(zhì)輸出接口9關(guān)閉，由活塞運動控制裝置8c控制活塞8a逆向移動將輔助介質(zhì)吸入活塞缸體8b內(nèi)；然后輔助介質(zhì)輸入接口7關(guān)閉、輔助介質(zhì)輸出接口9開啟，由活塞運動控制裝置8c控制活塞8a正向移動將輔助介質(zhì)推送進(jìn)入輔助管4、再通過孔洞5輸出；然后，依此過程往復(fù)運行；

其中，由活塞運動控制裝置8c調(diào)節(jié)活塞8a的移動速度從而實現(xiàn)對輔助介質(zhì)的輸送速度的調(diào)節(jié)；由活塞運動控制裝置8c調(diào)節(jié)活塞8a的移動距離從而實現(xiàn)對輔助介質(zhì)的輸送量的調(diào)節(jié)；

并且，活塞缸可以連接一個或多個不同的輔助介質(zhì)輸入接口7，當(dāng)連接多個不同的輔助介質(zhì)輸入接口7時，通過活塞8a的往復(fù)運動配合各個輔助介質(zhì)輸入接口7和輔助介質(zhì)輸出接口9的開啟或關(guān)閉，分別將不同的輔助介質(zhì)吸入活塞缸體8b中、或者分別將不同的輔助介質(zhì)排出活塞缸體8b并輸送到輔助管4中。其中，各個輔助介質(zhì)輸入接口7和輔助介質(zhì)輸出接口9分別通過控制閥或控制開關(guān)進(jìn)行開啟或關(guān)閉。

采用活塞缸結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于：結(jié)構(gòu)簡單、適合輸送不同性質(zhì)的介質(zhì)（例如氣體、液體、固液混合物質(zhì)、顆粒狀或泡末狀物質(zhì)等），活塞8a輸送的速度和距離都可以靈活設(shè)置，從而改變輔助介質(zhì)的輸送速度和輸送量。另外，采用活塞缸結(jié)構(gòu)輸送輔助介質(zhì)時，中途活塞8a反向移動時會造成輸出停頓，但并不影響系統(tǒng)的運行。并且，某些情況下中途輸出停頓的時間還可以發(fā)揮特定的作用。

當(dāng)同時使用多種輔助介質(zhì)時，可將輔助介質(zhì)輸入接口7分開設(shè)置，上述接口分別與輔助介質(zhì)輸送裝置相連接。當(dāng)輔助介質(zhì)為空氣時，將輔助介質(zhì)輸入接口7與室內(nèi)環(huán)境連通，抽取室內(nèi)空氣為系統(tǒng)所用。

如圖7所示，以制冷/制熱兩用型空氣源熱泵或空調(diào)的室外機中的翅片換熱器1為例，輔助介質(zhì)輸入接口7分為水輸入接口7a和空氣輸入接口7b，分別與活塞缸體8b連接?？諝廨斎虢涌?b與室內(nèi)環(huán)境連通，抽取室內(nèi)空氣為系統(tǒng)所用。

在制熱模式中，室外機中的翅片換熱器1作為蒸發(fā)器使用，關(guān)閉水輸入接口7a、連接空氣輸入接口7b，當(dāng)翅片2和換熱管3上形成凝結(jié)的水時，通過輔助介質(zhì)輸送裝置8輸送空氣，將空氣輸送到輔助管4中，進(jìn)而由孔洞5吹出，將冷凝水從翅片換熱器中吹出。此時，輔助介質(zhì)輸送裝置8可采用間歇輸送的運行模式，當(dāng)從孔洞5吹出空氣后，翅片2和換熱管3上的冷凝水在氣流的作用下匯聚、融合，形成較大的水珠，此時稍做停頓，較大的水珠在地心引力的作用下自動向下運動、最終從翅片換熱器1中流出。這樣間歇式吹氣的運行模式更加節(jié)能，如果是一次性將冷凝水吹出翅片換熱器1則需要采用更大的吹氣能量。

在制冷模式中，室外機中的翅片換熱器1作為冷凝器使用，此時首先連接水輸入接口7a、關(guān)閉空氣輸入接口7b，通過輔助介質(zhì)輸送裝置8輸送水，將水輸送到輔助管4中，進(jìn)而由孔洞5噴出，使得水附著在翅片2和換熱管3上參與熱交換；然后再關(guān)閉水輸入接口7a、連接空氣輸入接口7b，通過輔助介質(zhì)輸送裝置8輸送空氣，將空氣輸送到輔助管4中，進(jìn)而由孔洞5吹出；一方面將輸送管路中的存水排出、以實現(xiàn)充分利用；另一方面通過空氣氣流將之前噴出并附著于翅片2和換熱管3上的水由內(nèi)往外推送，實現(xiàn)均勻換熱；然后，上述兩個過程交替運行。

本實施例中，優(yōu)先采用室內(nèi)空氣作為輔助介質(zhì)，因為與室外空氣相比較時，室內(nèi)空氣的潔凈度較高、相對濕度較低、空氣溫度較適宜，性能可靠。并且由于空氣使用量不大，從室內(nèi)抽氣不會對室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生影響。

當(dāng)然，本發(fā)明創(chuàng)造并不局限于上述實施方式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。