專利名稱：常溫高壓單管程管殼式氣體冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種應(yīng)用于制冷空調(diào)與供暖設(shè)備中的熱交換器。
背景技術(shù)：
由于CFCs(氯氟烴)與HCFCs(氫氯氟烴)等制冷劑對臭氧層有破壞作用以及產(chǎn)生溫室效應(yīng)，目前世界各國從事此方面的科學(xué)家正在抓緊研究其替代工作。其中二氧化碳以其優(yōu)良的環(huán)保特性和良好的傳熱性質(zhì)被重新引入到制冷熱泵行業(yè)中來。前國際制冷學(xué)會主席Gustav Lorentzen教授于90年代初期最早提出采用跨臨界循環(huán)，以CO2為制冷劑是解決CFC替代的根本性方法。但是在實際的技術(shù)應(yīng)用中實現(xiàn)CO2跨臨界循環(huán)，存在一定的問題。因為普通換熱器的結(jié)構(gòu)是管板將換熱管簇固定，穿入殼體，然后通過密封墊和螺栓將端蓋、管板、和殼體法蘭鎖緊固定。工質(zhì)由端蓋的入口管進(jìn)入，經(jīng)固定管板流入各換熱管道。如果管側(cè)或殼側(cè)換熱工質(zhì)壓力較大時，將容易在管板兩側(cè)(端蓋與管板；管板與殼體)法蘭連接處泄漏。如果使用高溫高壓換熱器則換熱器的端蓋和封頭需要設(shè)計得較厚。對于CO2跨臨界循環(huán)而言，管側(cè)流動的是CO2工質(zhì)，換熱管的系統(tǒng)壓力相對較高，而殼側(cè)基本是常壓，因此采用高溫高壓換熱器則造成系統(tǒng)設(shè)備的總成本提高。針對二氧化碳跨臨界循環(huán)在常溫高壓(一般溫度低于300℃，壓力高于10Mpa)下的運行設(shè)計出適用于高壓氣體的新型換熱裝置，是使該循環(huán)走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種適用于CO2跨臨界循環(huán)系統(tǒng)中高壓氣體冷卻的新型換熱裝置一常溫高壓單管程管殼式氣體冷卻器，在以CO2為工質(zhì)的制冷、熱泵設(shè)備中提高其系統(tǒng)的安全性，防止泄漏，提高效率。
本實用新型的結(jié)構(gòu)原理如附圖1、附圖2所示。常溫高壓單管程管殼式氣體冷卻器具有殼體(1)，換熱管(2)，折流板(3)等。換熱管(2)的入口管段與出口管段均設(shè)計成集成管箱(5、6)，前集成管箱(5)和后集成管箱(6)均含有干管(7)和支管(8)，集成管箱(5、6)分別與前、后傳統(tǒng)式的固定管板合并成一個整體并且作為換熱器的端蓋與封頭。前后集成管箱(5、6)通過緊固螺栓(4)分別與換熱器殼體(1)兩端連接。由于集成管箱既作為換熱器的端蓋與封頭，又將管程流體的入口與出口管段的各換熱管組成一體并形成工質(zhì)的分配段與匯集段，因此可承受較大工質(zhì)側(cè)的壓力，并使工質(zhì)具有良好的流動通道，一改以往工質(zhì)由入口管進(jìn)入端蓋后再經(jīng)固定管板流入各換熱管道的流程結(jié)構(gòu)。此舉降低了對于換熱器的安全壓力等級要求，而且便于檢驗時打壓。在二氧化碳跨臨界循環(huán)氣體冷卻器中不發(fā)生相變，工質(zhì)密度變化不大故可采用單管程逆流管殼式氣體冷卻器。另外單管程設(shè)計可以防止由于換熱管彎曲而造成管內(nèi)高壓工質(zhì)對管壁壓力不勻?qū)е旅摵?，而且可使氣體在管內(nèi)流動阻力減小。殼側(cè)流體與普通熱交換器流程相同，流體自入口經(jīng)折流板(3)繞流后由殼側(cè)出口流出。
本實用新型的有益效果在于，與普通換熱器相比沒有單獨的管板，管側(cè)可承受較高的壓力但重量輕，適用于氣體的冷卻。本實用新型設(shè)計了前后集成管箱與換熱管簇相連接，降低了對于換熱器的安全壓力等級要求，有效防止流體和熱量的泄漏，可滿足對于CO2跨臨界循環(huán)特性的要求。另外本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護(hù)簡便易行，是一種較為理想的耐高壓熱交換設(shè)備。


圖1為常溫高壓單管程管殼式氣體冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為集成管箱A-A側(cè)剖面示意圖。圖中1-殼體；2-換熱管；3-折流板；4-緊固螺栓；5-前集成管箱；6-后集成管箱；7-干管；8-支管。
具體實施方式
本實用新型的具體實施過程管殼直徑約為0.4M，長度1.6M，管內(nèi)換熱面積9M2。先在一塊厚度大約5cm的金屬板(集成管箱)上打出不貫通的干管(7)并打出管側(cè)流體進(jìn)口，然后在干管的垂直方向上根據(jù)實際需要打出數(shù)個與干管相通的支管(8)。在金屬板的另一面打出與支管(8)相通的固定管板以便與換熱管(2)焊接。后集成管箱的加工與前集成管箱相同。折流板(3)預(yù)先與換熱管焊好。殼體(1)的加工與普通管殼式換熱器略有不同，沒有封頭，在殼體的后端留出與集成管箱相連接的內(nèi)法蘭。換熱管簇與前后集成管箱裝配成一個整體穿入殼體中，用緊固螺栓及密封墊分別與換熱器殼體(1)兩端的法蘭連接鎖緊。使用時將換熱器管程的流體入口與壓縮機相連，出口與膨脹閥(或膨脹機)相連。高壓流體進(jìn)入集成管箱(1)經(jīng)干管(7)均勻流入支管(8)即進(jìn)入換熱管道(2)，經(jīng)過與殼側(cè)的流體換熱后匯集到干管出口流出。
權(quán)利要求1.常溫高壓單管程管殼式氣體冷卻器，具有殼體(1)，換熱管(2)，折流板(3)等，其特征是換熱管(2)的入口與出口管段均設(shè)計成集成管箱(5、6)，前集成管箱(5)和后集成管箱(6)均含有干管(7)和支管(8)，集成管箱(5、6)分別與前、后傳統(tǒng)式的固定管板合并成一個整體并且作為換熱器的端蓋與封頭。
2.按照權(quán)利要求1所述的常溫高壓單管程管殼式氣體冷卻器，其特征是前后集成管箱(5、6)通過緊固螺栓(4)分別與換熱器殼體(1)兩端連接。
專利摘要本實用新型涉及一種應(yīng)用于制冷空調(diào)與供暖設(shè)備中耐高壓的熱交換設(shè)備。常溫高壓單管程管殼式氣體冷卻器具有殼體、換熱管、折流板等，與普通換熱器不同的是換熱管的入口與出口管段均設(shè)計成集成管箱。由于前后集成管箱分別與前后固定管板合為一體并作為換熱器的端蓋與封頭，又將管程流體的入口與出口管段與各換熱支管組成一體并形成工質(zhì)的分配和匯集段，因此可承受較大工質(zhì)側(cè)的壓力，適用于氣體的冷卻。并使工質(zhì)具有良好的流動通道，一改以往工質(zhì)由入口管進(jìn)入端蓋后再經(jīng)固定管板流入各換熱管道的流程結(jié)構(gòu)。有效減少流體和熱量的泄漏，可滿足對于CO
文檔編號F28D7/16GK2603925SQ0324057
公開日2004年2月18日 申請日期2003年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月14日
發(fā)明者馬一太, 管海清, 楊昭, 張云憲, 楊俊蘭, 盧葦 申請人:天津大學(xué)