專利名稱：帶有整流功能的環(huán)形管殼式熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有整流功能的環(huán)形管殼式熱交換器，特別是置于恒溫液體流場中的管 殼式熱交換器。屬于熱交換裝置。(二)
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的管殼式熱交換器如圖7所示，其整體為類圓柱體，由殼體1'、上蓋體2'、下蓋體3'、芯體組成。上蓋體2'內(nèi)部由隔板ll'分隔，隔板的數(shù)量決定了管程的數(shù)量，圖7 所示為兩管程熱交換器。待換熱介質(zhì)由換熱介質(zhì)輸入管道6'進(jìn)入部分管束，到熱交換器底 部后經(jīng)下蓋體導(dǎo)流改變方向，向上流入剩余的管束，到達(dá)上蓋體后流出換熱介質(zhì)輸出管道7'。 在此過程中，恒溫液體從恒溫液體輸入管道4'進(jìn)入熱交換器，經(jīng)由弓形折流板9'反復(fù)折 流后，多次沖刷管束，與管束內(nèi)換熱介質(zhì)充分換熱，由恒溫液體輸出管道5'流出。恒溫液 體輸入管道4'為直線形結(jié)構(gòu)，垂直于殼體。折流板為弓形結(jié)構(gòu)，多個折流板交錯構(gòu)成迷宮 型結(jié)構(gòu)，反復(fù)改變恒溫液體流動方向。請繼續(xù)參閱圖7，傳統(tǒng)的管殼式熱交換器強(qiáng)調(diào)管束內(nèi)外流體換熱的速度，對管束內(nèi)流體 的溫度精度要求不高，其外形都為類圓柱體， 一般單獨放置，靠抽取恒溫液體工作。在一些 特殊的場合，如利用恒溫槽對流體精確控溫，要求管程流體經(jīng)換熱后其溫度與殼程流體完全 一致，除了抽取恒溫槽液體進(jìn)入殼程外，還須將熱交換器整體置于恒溫槽的液體流場中。抽 取恒溫槽的液體會對液體溫度場造成沖擊，類圓柱體的熱交換器結(jié)構(gòu)更會嚴(yán)重影響攪拌效 果，破壞液體溫度場的穩(wěn)定性及均勻性。傳統(tǒng)的迷宮型折流板結(jié)構(gòu)與圓柱形管束結(jié)合使用， 會造成中間管束周圍液體流動快，沖擊強(qiáng)烈，兩側(cè)管束周圍液體流動慢，甚至有死區(qū)，影響 了換熱效果。(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠放置于恒溫液體流場中的帶有整流功能的環(huán)形管殼式熱交換器，其整體形狀對恒溫槽液體流場的影響小，甚至對液體溫度場的形成有利；熱交換器 的恒溫液體輸入管道能夠加速恒溫槽液體的水平攪拌，提高恒溫槽溫度場性能；管束內(nèi)外流 體換熱均勻，進(jìn)而對管束內(nèi)介質(zhì)的控溫精度提高，以解決按照現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計的熱交換器直接 置于恒溫槽中會破壞其溫度場性能，甚至造成恒溫槽在此情況下不能繼續(xù)使用的問題。本發(fā)明一種帶有整流功能的環(huán)形管殼式熱交換器，具體由殼體、上蓋體、下蓋體、隔板、3恒溫液體輸入管道、恒溫液體輸出管道、換熱介質(zhì)輸入管道、換熱介質(zhì)輸出管道及芯體組成； 該熱交換器整體為環(huán)狀立式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中空；所述的殼體為中空的桶狀夾層結(jié)構(gòu)，恒溫液體 輸入管道是位于殼體外側(cè)下部沿直線逐漸過渡到圓弧并水平伸出，殼體外側(cè)上部有水平伸出 的直線形恒溫液體輸出管道。所述的上蓋體為與殼體配合的環(huán)形槽狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有控制管 程數(shù)的隔板，外側(cè)設(shè)有換熱介質(zhì)輸入管道和換熱介質(zhì)輸出管道。所述的下蓋體也為與殼體配 合的環(huán)形槽狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部也設(shè)有隔板，并與上蓋體的隔板一起決定了管程數(shù)目。所述的芯體 包括管束、折流板及管座；折流板兩兩相對并交錯地套住管束，且均分管束的豎直長度，管 束的頂部與底部安裝管座。所述的芯體置于殼體的夾層內(nèi)，管座與殼體的邊緣焊接為一體， 然后焊接上、下蓋體。
其中，所述的折流板間的縱向距離應(yīng)大于恒溫液體輸入管道和恒溫液體輸出管道的外徑。
其中，所述的折流板為馬蹄鐵形，使液體在相對狹窄的循環(huán)通道內(nèi)運動，可均勻地沖刷 管束；其上設(shè)有可使管束貫穿通過的通孔。
其中，所述的恒溫液體輸出管道的根部位于馬蹄鐵形折流板的對稱中心，便于從兩側(cè)對 稱的環(huán)形通道內(nèi)均勻的排出液體；所述的恒溫液體輸入管道的根部位于馬蹄鐵形折流板的對 稱中心位置，便于吸入的液體從中心向?qū)ΨQ的兩側(cè)均勻流動，以利于換熱的均勻性。
其中，上蓋體的頂部、下蓋體的底部可以制成截面為弧形，如"U"形的圓環(huán)體，以便 于熱交換器內(nèi)側(cè)中空部分?jǐn)嚢鑵^(qū)與外側(cè)流體的流動。
其中，所述的熱交換器的各部件選用銅材制造。
本發(fā)明為一種帶有整流功能的環(huán)形管殼式熱交換器，其優(yōu)點及功效在于
1、 本發(fā)明結(jié)合恒溫槽的流場特點設(shè)計熱交換器的形狀，整體為環(huán)狀立式結(jié)構(gòu)，可置于 圓桶狀恒溫槽的中心位置(下蓋體底部可焊接支腳將整體支起)，熱交換器中心可置恒溫槽 的攪拌葉片，能夠起到導(dǎo)流桶的作用，使恒溫槽內(nèi)流體流動更穩(wěn)定、均勻。
2、 本發(fā)明的恒溫液體輸入管道的形狀是根據(jù)恒溫槽內(nèi)希望得到的液體水平流動方向決 定，其方向自熱交換器向外由直線形逐漸過渡到圓弧形，逆著液體水平流動方向伸入恒溫槽 內(nèi)部。由于抽入的液體流量大，流速高，能夠極大地促進(jìn)槽內(nèi)液體的水平攪拌力度，利于水 平方向的溫度均勻性的提高。
3、 本發(fā)明的折流板形狀類似馬蹄鐵形，恒溫槽內(nèi)液體進(jìn)入熱交換器后，沿環(huán)狀通道流 動，均勻地沖擊管束，使恒溫液體與管束內(nèi)介質(zhì)的熱交換更均勻，提高對管束內(nèi)介質(zhì)的控溫 效果。
4、 熱交換器的各部件選用銅材制造，便于內(nèi)部均勻換熱，還能有效抑制恒溫槽內(nèi)液體 的溫度波動，起到溫度濾波器的作用，提高恒溫槽溫度場性能。(四)


圖1A為本發(fā)明實施例的整體形狀側(cè)視圖 圖IB為本發(fā)明實施例的整體形狀俯視圖 圖2為本發(fā)明實施例的分解示意圖 圖3為本發(fā)明實施例的殼體俯視圖 圖4為本發(fā)明實施例的芯體分解示意 圖5為本發(fā)明實施例的上蓋體結(jié)構(gòu)底視圖 圖6為本發(fā)明實施例的折流板俯視圖 圖7為傳統(tǒng)管殼式熱交換器分解示意各標(biāo)號具體如下1、 1' 一殼體 2、 2， 一上蓋體 3、 3，一下蓋體4、 4' 一恒溫液體輸入管道5、 5' —恒溫液體輸出管道6、 6' —換熱介質(zhì)輸入管道7、 7' —換熱介質(zhì)輸出管道8 —管座 9、 9' 一折流板10—管束 11、 11' 一隔板 12—通孔(五) 具體實施例下面結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。請參閱圖1至圖6，本發(fā)明為一種帶有整流功能的環(huán)形管殼式熱交換器，其整體為環(huán)狀 立式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中空，具體由殼體l、上蓋體2、下蓋體3、隔板ll、恒溫液體輸入管道4、 恒溫液體輸出管道5、換熱介質(zhì)輸入管道6、換熱介質(zhì)輸出管道7及芯體組成。所述的殼體 1為中空的桶狀夾層結(jié)構(gòu)，殼體1外側(cè)下部有沿直線逐漸過渡到圓弧并水平伸出的恒溫液體 輸入管道4，殼體1外側(cè)上部有水平伸出的直線形恒溫液體輸出管道5。所述的上蓋體2為 與殼體配合的圓環(huán)槽狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有控制管程數(shù)的隔板ll，外側(cè)設(shè)有換熱介質(zhì)輸入管道6 和換熱介質(zhì)輸出管道7。所述的下蓋體3與上蓋體2的形狀相同，內(nèi)部也設(shè)有隔板，并與上 蓋體的隔板一起決定了管程數(shù)目。本實施例的管程數(shù)為4，管程數(shù)的多少由換熱需求決定。 所述的芯體包括管束10、折流板9及管座8;折流板9兩兩相對并交錯地套住管束并與管 束焊接于一體，且均分管束的豎直長度，管束10貫穿于折流板的通孔12，管束10的上下 頂部安裝管座8。所述的芯體置于殼體l的夾層內(nèi)，管座8與殼體1的邊緣焊接為一體，然 后焊接上、下蓋體。其中，所述的折流板9間的縱向距離應(yīng)大于恒溫液體輸入管道4和恒溫液體輸出管道5 的外徑。其中，所述的折流板9為馬蹄鐵形，使液體在相對狹窄的循環(huán)通道內(nèi)運動，可均勻地沖刷管束；其上設(shè)有可使管束貫穿通過的通孔12。
其中，所述的恒溫液體輸出管道5的根部位于馬蹄鐵形折流板9的對稱中心，便于從兩 側(cè)對稱的環(huán)形通道內(nèi)均勻的排出液體；所述的恒溫液體輸入管道4的根部位于馬蹄鐵形折流 板9的對稱中心，便于吸入的液體從中心向?qū)ΨQ的兩側(cè)均勻流動，以利于換熱的均勻性。
其中，上蓋體的頂部、下蓋體的底部可以制成截面為弧形，如"u"形的圓環(huán)體，以便
于熱交換器內(nèi)側(cè)中空部分?jǐn)嚢鑵^(qū)與外側(cè)流體的流動。
其中，所述的熱交換器的各部件選用銅材制造。殼體l應(yīng)選用銅材，置于恒溫槽后由于
銅壁導(dǎo)熱均勻，能促進(jìn)恒溫槽的溫度均勻性。管束10應(yīng)選用銅管，折流板9、管座8應(yīng)選 用銅材，保證溫度變化過程中不會因不同材料的膨脹系數(shù)差異出現(xiàn)縫隙。
綜上，恒溫液體輸出管道接管道泵，使恒溫液體在管束間高速流動。恒溫液體輸入管道 的方向自熱交換器壁向外由直線逐漸過渡到圓弧形，逆著液體水平流動方向伸入恒溫槽內(nèi) 部，熱交換器工作后吸入液體，可促進(jìn)恒溫槽內(nèi)液體形成水平方向的環(huán)流與攪拌。
工作工程描述
換熱介質(zhì)輸入管道內(nèi)被送入待控溫?fù)Q熱的介質(zhì)，由于上蓋體、下蓋體的隔板控制折流的 方向，在管束內(nèi)做豎直方向運動，經(jīng)過規(guī)定的管程數(shù)后，經(jīng)由換熱介質(zhì)輸出管道流出。
同時，管道泵抽取液體輸出管道內(nèi)的液體做高速流動，由于存在壓力差，使液體輸入管 道強(qiáng)力吸入恒溫液體，在管束旁環(huán)形通道內(nèi)做高速運動，沖刷管束，并在折流板間反復(fù)折流， 形成管束內(nèi)換熱介質(zhì)與管束側(cè)恒溫液體的換熱。
應(yīng)該理解到的是上述實施例是對本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明的限制，任何不超出本 發(fā)明實質(zhì)精神范圍的發(fā)明創(chuàng)造，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種帶有整流功能的環(huán)形管殼式熱交換器，具體由殼體、上蓋體、下蓋體、隔板、恒溫液體輸入管道、恒溫液體輸出管道、換熱介質(zhì)輸入管道、換熱介質(zhì)輸出管道及芯體組成；其特征在于該熱交換器整體為環(huán)狀立式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中空；所述的殼體為中空的桶狀夾層結(jié)構(gòu)，恒溫液體輸入管道是位于殼體外側(cè)下部并且是沿直線逐漸過渡到圓弧并水平伸出，殼體外側(cè)上部有水平伸出的直線形恒溫液體輸出管道；所述的上蓋體為與殼體配合的環(huán)形槽狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有控制管程數(shù)的隔板，外側(cè)設(shè)有換熱介質(zhì)輸入管道和換熱介質(zhì)輸出管道；所述的下蓋體也為與殼體配合的環(huán)形槽狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部也設(shè)有隔板，并與上蓋體的隔板一起決定了管程數(shù)目；所述的芯體包括管束、折流板及管座；折流板兩兩相對并交錯地套住管束，且均分管束的豎直長度，管束的頂部與底部安裝管座；所述的芯體置于殼體的夾層內(nèi)，管座與殼體的邊緣焊接為一體，然后焊接上、下蓋體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有整流功能的環(huán)形管殼式熱交換器，其特征在于所述的 折流板間的縱向距離應(yīng)大于恒溫液體輸入管道和恒溫液體輸出管道的外徑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有整流功能的環(huán)形管殼式熱交換器，其特征在于所述的 折流板為馬蹄鐵形，其上設(shè)有使管束貫穿通過的通孔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有整流功能的環(huán)形管殼式熱交換器，其特征在于所述的 恒溫液體輸出管道的根部位于馬蹄鐵形折流板的對稱中心；所述的恒溫液體輸入管道的根部位于馬蹄鐵形折流板的對稱中心。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有整流功能的環(huán)形管殼式熱交換器，其特征在于所述的 上蓋體的頂部、下蓋體的底部可以制成截面為弧形，如"U"形的圓環(huán)體。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有整流功能的環(huán)形管殼式熱交換器，其特征在于所述的 熱交換器的各部件選用銅材制造。
全文摘要
一種帶有整流功能的環(huán)形管殼式熱交換器，由殼體、上蓋體、下蓋體、隔板及芯體等組成；該熱交換器整體為環(huán)狀立式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中空；所述的殼體為中空的桶狀夾層結(jié)構(gòu)，恒溫液體輸入管道位于殼體外側(cè)下部，沿直線逐漸過渡到圓弧并水平伸出，殼體外側(cè)上部有水平伸出的直線形恒溫液體輸出管道。上蓋體為與殼體配合的環(huán)形槽狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有控制管程數(shù)的隔板，外側(cè)設(shè)有換熱介質(zhì)輸入管道和換熱介質(zhì)輸出管道。下蓋體與上蓋體形狀相同，內(nèi)部有隔板。所述的芯體包括管束、折流板及管座；折流板兩兩相對并交錯地套住管束，且均分管束的豎直長度，管束的頂部與底部安裝管座。所述的芯體置于殼體的夾層內(nèi)，管座與殼體的邊緣焊接為一體，然后焊接上、下蓋體。
文檔編號F28D7/10GK101285656SQ20081011282
公開日2008年10月15日 申請日期2008年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日
發(fā)明者孟曉風(fēng), 張衛(wèi)軍, 明 楊 申請人:北京航空航天大學(xué)