專利名稱：換熱管內(nèi)徑變化的高效殼管式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種換熱管內(nèi)徑變化的高效殼管式換熱器。
背景技術(shù)：
目前，制冷劑在換熱管內(nèi)流動的殼管式換熱器采用多根平行設(shè)置的尺寸相同的換熱管穿過管板的管孔，每根換熱管的兩端分別與封頭內(nèi)的分流室和匯集室連通形成制冷劑的流動通道。由于制冷劑在換熱管內(nèi)與管外流體熱量交換的過程中比容發(fā)生變化，為了適 應(yīng)制冷劑比容的變化，通常通過封頭上的分隔板分隔出與分流室和匯集室連通的不同換熱管數(shù)量，以改變制冷劑流動的總體換熱通道。由于換熱管數(shù)量較多，造成殼體直徑較大。此夕卜，如果換熱管較長、需設(shè)置支撐板，為提高管外流體的對流換熱系數(shù)，又需設(shè)置折流板，結(jié)果使有效的換熱面積減小，為保證換熱面積，換熱器的整體長度增加，外形尺寸增大，占地增多，消耗材料增多，重量增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種能夠強化換熱效果，減小換熱器的尺寸和重量，減少金屬材料消耗的殼管式換熱器。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是—種換熱管內(nèi)徑變化的高效殼管式換熱器，其特征在于，包括圓筒狀的殼體、兩個封頭、兩個管板、多個豎直方向并列設(shè)置的換熱扁管，每根換熱扁管的兩端分別與兩個管板焊接，所述殼體的兩端分別通過管板與相應(yīng)的封頭密封連接，每個封頭與相對應(yīng)的管板之間分別通過隔板分隔有分流室和匯集室；每根換熱扁管內(nèi)部分別設(shè)置有多個豎直方向排列的管內(nèi)通道，每根換熱扁管的管內(nèi)通道兩端分別與分流室和匯集室連通形成制冷劑的流動通道；沿制冷劑比容減小的方向相鄰排列的換熱扁管管內(nèi)通道的直徑逐漸減?。灰欢说姆忸^上設(shè)置有與相應(yīng)分流室連通的制冷劑液體進出口，所述制冷劑液體進出口上連接有制冷劑液體進出接管，另一端的封頭上設(shè)置有與匯集室連通的制冷劑氣體進出口，所述制冷劑氣體進出口上連接有制冷劑氣體接管；所述殼體的上部設(shè)置有向殼體內(nèi)部噴淋的噴頭，所述噴頭的流體進口與管外流體進口接管連接，所述殼體的下部設(shè)置有管外流體出口接管。每根換熱扁管的每個管內(nèi)通道內(nèi)加工有內(nèi)翅。每根換熱扁管的管外加工有波紋。所述管外液體進口接管與噴頭之間設(shè)置有液體分配器，所述噴頭為多個，所述液體分配器的上端與所述管外液體進口接管連接，所述液體分配器的下端分別與每個噴頭的進水端連接。所述殼體與管板、殼體與管外流體的出口接管、殼體與噴頭之間分別為焊接連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是I、本發(fā)明的殼管式換熱器采用具有不同直徑的管內(nèi)通道、并列放置的豎直換熱扁管，管外流體通過位于上部的噴頭噴出，均勻地噴淋在換熱扁管外，能夠強化換熱效果，減小換熱器的尺寸，減少金屬材料的消耗，降低成本，節(jié)約能源。2、本發(fā)明的殼管式換熱器中，每根換熱扁管的內(nèi)部管內(nèi)通道內(nèi)加工有內(nèi)翅，可以強化制冷劑的換熱效果。3、本發(fā)明的殼管式換熱器中，換熱扁管的外表面壓制出波紋，能夠增強換熱管外流體流過的擾動,強化管外流體的換熱。
4、本發(fā)明的殼管式換熱器中，所述殼體與管板、殼體與管外流體的出口接管、殼體與噴頭之間分別為焊接連接，能夠有效地防止泄漏。5、本發(fā)明的殼管式換熱器中，換熱扁管豎直設(shè)置，由于本身具有的剛性，不會發(fā)生下垂變形，不設(shè)置支撐板，管外流體通過噴頭噴入殼管空間，不設(shè)置折流板，不影響換熱面積，外形尺寸小，重量輕。6、本發(fā)明的殼管式換熱器中，每根換熱扁管內(nèi)部管內(nèi)通道的直徑根據(jù)氣體比容的變化而變化，對于水冷卻式冷凝(冷卻)器，在制冷劑氣體凝結(jié)(冷卻)的過程中，隨著比容逐漸減小，換熱管的直徑逐漸縮小，能夠減少金屬消耗，降低產(chǎn)品成本。對于冷卻水的蒸發(fā)器，在制冷劑的蒸發(fā)氣化過程中，隨著比容的逐漸增大，換熱管的直徑隨之增大，能夠減少流動損失，降低壓力比，減少耗功，提高制冷系統(tǒng)的性能。


圖I所示為本發(fā)明換熱管內(nèi)徑變化的高效殼管式換熱器的內(nèi)部軸向剖視圖；圖2所不為A-A首I]視圖；圖3所示為管板結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所示為B-B向視圖；圖5所示為C-C向視圖。圖中1.封頭，2.連接螺栓，3.液體分配器，4.管外流體進口接管，5.噴頭，6.殼體，7.封頭，8.制冷劑氣體接管，9.連接螺栓，10.管板，11.管外流體出口接管，12.管板，13-1，換熱扁管，13-2.換熱扁管，14-1.換熱扁管，14-2.換熱扁管，15-1.換熱扁管，15-2.換熱扁管，16.管內(nèi)通道，17-1.換熱扁管安裝孔，17-2，換熱扁管安裝孔，18-1.換熱扁管安裝孔，18-2.換熱扁管安裝孔，19-1.換熱扁管安裝孔，19-2.換熱扁管安裝孔，20-1.制冷劑液體進出口，20-2.制冷劑液體進出口，21-1.第一隔板，21-2.第一隔板，22-1.第一分流室，22-2.第一分流室，23.第三分流室，24-1.第二分流室，24-2.第二分流室，25-1.第二隔板，25-2.第二隔板，26.制冷劑氣體進出口，27.氣體匯集室，28.制冷劑液體進出接管。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。本發(fā)明換熱管內(nèi)徑變化的高效殼管式換熱器的示意圖如圖I-圖2所示，包括圓筒狀的殼體6、兩個封頭I和7、兩個管板12和10、多個豎直方向并列設(shè)置的換熱扁管,每根換熱扁管均由鋁材擠壓而成，并在內(nèi)部形成多個管內(nèi)通道。每根換熱扁管的兩端分別與兩個管板焊接。所述殼體6的一端通過管板12與封頭I密封連接，具體為殼體6與管板12焊接，管板12與封頭I之間通過連接螺栓2和密封墊密封連接。殼體6的另一端通過管板10與封頭7密封連接，具體為殼體6與管板10焊接，管板10與封頭7通過連接螺栓9和密封墊密封連接。分流室和匯集室的設(shè)置可以采用現(xiàn)有技術(shù)的方法。封頭I與管板12之間通過隔板分隔有至少兩個分流室，封頭7與管板10之間分隔有匯集室和分流室，可以根據(jù)不同的換熱量的大小，調(diào)整兩個封頭內(nèi)隔板的位置，調(diào)整被分隔的豎直換熱扁管的數(shù)量，可以設(shè)置不同的流程數(shù)。每根換熱扁管內(nèi)部分別設(shè)置有多個豎直方向排列的管內(nèi)通道16,每根換熱扁管的管內(nèi)通道兩端分別與分流室和匯集室連通形成制冷劑的流動通道。沿制冷劑比容減小的方向相鄰排列的換熱扁管內(nèi)部管內(nèi)通道的直徑逐漸減小。一端的封頭I上設(shè)置有與相應(yīng)分流室連通的制冷劑液體進出口，所述制冷劑液體進出口上連接有制冷劑液體進出接管28，另一端的封頭7上設(shè)置有與匯集室連通的制冷劑氣體進出口，所述制冷劑氣體進出口上連接有制冷劑氣體接管8。所述殼體6的上部設(shè)置有向殼體內(nèi)部噴淋的噴頭5，所述噴頭5的流體進口與管外流體進口接管4連接，所述殼體6的下部設(shè)置有管外流體出口接管11。所述殼體6與管板12和10、殼體6與管外流體的出口接管11、殼體6與噴頭5之間分別為焊接連接，以便于有效的防止泄漏。為了強化換熱效果，每根換熱扁管的每個管內(nèi)通道內(nèi)加工有內(nèi)翅。每根換熱扁管的管外加工有波紋。所述管外液體進口接管4與噴頭5之間設(shè)置有液體分配器3，所述噴頭為多個，所述液體分配器3的上端與所述管外液體進口接管4連接，所述液體分配器的下端分別與每個噴頭的進水端連接。以下以制冷劑管內(nèi)流程為三個流程的殼管式換熱器為實施例進行詳細說明。殼體6內(nèi)部的換熱扁管分布不意圖如圖2所不,殼體內(nèi)設(shè)置有三組管內(nèi)通道豎直 排列的換熱扁管13-1與13-2、14-1與14-2、15-1與15_2，換熱扁管13_1與13_2結(jié)構(gòu)相同，換熱扁管14-1與14-2結(jié)構(gòu)相同，換熱扁管15-1與15-2結(jié)構(gòu)相同。換熱扁管13-1內(nèi)部的管內(nèi)通道直徑 >換熱扁管14-1內(nèi)部的管內(nèi)通道直徑 >換熱扁管15-1內(nèi)部的管內(nèi)通道直徑，換熱扁管13-2內(nèi)部的管內(nèi)通道直徑>換熱扁管14-2內(nèi)部的管內(nèi)通道直徑>換熱扁管15-2內(nèi)部的管內(nèi)通道直徑。管板12的示意圖如圖3所示，在管板12上分別設(shè)置有連接螺栓孔和多個豎直換熱扁管孔17-1、17-2、18-1、18-2、19-1和19-2，管板10與管板12的結(jié)構(gòu)相同，在管板10上也分別設(shè)置有連接螺栓孔和多個豎直換熱扁管孔。封頭I部分的示意圖如圖4所示，封頭I和管板12之間通過第一隔板21-1和21-2分隔成兩個第一分流室22-1、22-2以及一個第三分流室23，與第一分流室22-1相對應(yīng)的封頭I上開設(shè)有制冷劑液體進出口 20-1，與第一分流室22-2相對應(yīng)的封頭I上開設(shè)有制冷劑液體進出口 20-2，制冷劑液體進出口 20-1、20-2上分別焊接有制冷劑液體進出接管28。第一分流室22-1與換熱扁管15-2對應(yīng)，第一分流室22-2與換熱扁管15_1對應(yīng)，第三分流室23 與換熱扁管 14-1、14-2、13-1、13-2 對應(yīng)。封頭7部分的示意圖如圖5所示，封頭7和管板10之間通過第二隔板25-1和25_2分隔成兩個第二分流室24-1、24-2以及一個氣體匯集室27，與氣體匯集室27相對應(yīng)的封頭7上開設(shè)有制冷劑氣體進出口 26，制冷劑氣體進出口外側(cè)連接有制冷劑氣體接管8。第二分流室24-1與換熱扁管14-1、15-1，第二分流室24-2與換熱扁管14_2、15_2相對應(yīng)。
豎直換熱扁管15-1穿過管板12上的豎直換熱扁管孔17-1及對應(yīng)的管板10上的豎直換熱扁管孔連通第一分流室22-2和第二分流室24-1，豎直換熱扁管15-2穿過管板12上的豎直換熱扁管孔17-2及對應(yīng)的管板10上的豎直換熱扁管孔連通第一分流室22-1和第二分流室24-2。豎直換熱扁管14-1穿過管板12上的豎直換熱扁管孔18-1及對應(yīng)的管板10上的豎直換熱扁管孔連通第二分流室24-1和第三分流室23，豎直換熱扁管14-2穿過管板12上的豎直換熱扁管孔18-2及對應(yīng)的管板10上的豎直換熱扁管孔連通第二分流室24-2和第三分流室23。豎直換熱扁管13-1 穿過管板12上的豎直換熱扁管孔19_1及對應(yīng)的管板10上的豎直換熱扁管孔連通第三分流室23和氣體匯集室27，豎直換熱扁管13-2穿過管板12上的豎直換熱扁管孔19-2及對應(yīng)的管板10上的豎直換熱扁管孔連通第三分流室23和氣體匯集室27。每根換熱扁管分別與管板12和管板10上的豎直換熱扁管孔焊接。組裝時，將管外流體進口接管4與液體分配器3焊接，液體分配器3再與噴頭5焊接好后，噴頭再與殼體6上端的對應(yīng)孔口焊接，并將管外流體出口接管11與殼體6上的對應(yīng)孔口焊接。殼體6與管板12和管板10焊接，將換熱扁管15-1和15-2由管板12上的豎直換熱扁管孔17-1和17-2插入，并穿過管板10上的對應(yīng)豎直換熱扁管孔，連通第一分流室22-2、22-1與第二分流室24-1、24-2，并分別與管板焊接。將換熱扁管14_1、14_2由管板12上的豎直換熱扁管孔18-1、18-插入，并穿過管板10上的對應(yīng)豎直換熱扁管孔，連通第二分流室24-1與第三分流室23以及二分流室24-2與第三分流室23，并分別與管板焊接，將換熱扁管13-1、13-2插入管板12上的豎直換熱扁管孔19-1、19-2，并穿過管板10上的對應(yīng)豎直換熱扁管孔，連通第三分流室23與氣體匯集室27，并分別與管板焊接。封頭I上的制冷劑液體進出口 20-1、20-2上焊接制冷劑液體進出接管，封頭7上的制冷劑氣體進出口26上焊接制冷劑氣體接管8。之后，將管板12上的連接螺栓孔與封頭I上的連接螺栓孔對準，經(jīng)連接螺栓2緊密連接，并通過密封墊密封，將管板10上的連接螺栓孔與封頭7上的連接螺栓孔對準，經(jīng)連接螺栓9緊密連接，并通過密封墊密封，完成組裝過程。作為空調(diào)系統(tǒng)冷水機組的蒸發(fā)器使用時，冷凍水回水與管外流體進口接管4連接，冷凍水供水與管外流體出口接管11連接；將制冷劑液體進出接管28與制冷系統(tǒng)的熱力膨脹閥的出口連接，制冷劑氣體接管8與制冷壓縮機的回氣管連接。經(jīng)過截流降壓后的低溫低壓制冷劑，經(jīng)封頭I上的制冷劑液體進出口 20-1、20-2，進入兩側(cè)的第一分流室22-2和22-1，并分別進入換熱扁管15-1和15-2的管內(nèi)通道內(nèi)，經(jīng)第二分流室24-1和24_2，進入換熱扁管14-1和14-2的管內(nèi)通道內(nèi)，經(jīng)第三分流室23進入換熱扁管13-1和13-2的管內(nèi)通道內(nèi)，而后經(jīng)過氣體匯集室27及制冷劑氣體接管8回到制冷壓縮機。管外冷凍水從管外流體進口接管4經(jīng)過液體分配器3、噴頭5進入殼體內(nèi)。低溫低壓的制冷劑在換熱扁管15-1和15-2、14-1和14-2以及13-1和13_2的管內(nèi)通道內(nèi)，吸收管外冷凍水的熱量蒸發(fā)成氣體，溫度降低后的冷凍水從管外液體出口流出，為中央空調(diào)系統(tǒng)提供冷凍水。作為制冷系統(tǒng)的冷凝器或冷卻器使用時，冷卻水進水與管外流體進口接管4連接，冷卻水出水與管外流體出口接管11連接，將制冷劑液體進出接管28與制冷系統(tǒng)的熱力膨脹閥的進口連接，制冷劑氣體接管8與制冷壓縮機的排氣管連接。制冷壓縮機排出的高溫高壓制冷劑氣體，經(jīng)封頭7上的制冷劑氣體接管8進入氣體匯集室27，經(jīng)氣體匯集室27，分別進入換熱扁管13-1和13-2的管內(nèi)通道內(nèi)，經(jīng)第三分流室23分別進入換熱扁管14-1和14-2的管內(nèi)通道內(nèi)，經(jīng)第二分流室24-1和24-2分別進入豎直換熱扁管15_1和15_2的管內(nèi)通道內(nèi)，進入封頭I兩側(cè)的第一分流室22-2和22-1，經(jīng)制冷劑液體進出口 20-1、20-2流出冷凝器或冷卻器。管外的冷卻水從管外流體進口接管4經(jīng)過液體分配器3、噴頭5進入殼體內(nèi)。高溫高壓的制冷劑在換熱扁管15-1和15-2、14-1和14-2以及13-1和13_2的管內(nèi)通道內(nèi)，與管外的冷卻水進行熱交換放出熱量，用于常規(guī)制冷劑的冷凝或自然工質(zhì)CO2的冷卻。管外的冷卻水溫度升高后從管外液體出口接管流出。本發(fā)明實施例中的制冷劑管內(nèi)流程為三個流程，可以根據(jù)不同的換熱量的大小，調(diào)整兩個封頭內(nèi)隔板的位置，調(diào)整被分隔的豎直換熱扁管的數(shù)量，可以設(shè)置不同的流程數(shù)。本發(fā)明的換熱管內(nèi)徑變化的高效殼管式換熱器，可以用于冷庫等大型制冷系統(tǒng)的高溫高壓制冷劑的冷卻冷凝和大型集中中央空調(diào)系統(tǒng)制取冷凍水的蒸發(fā)器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，便于制造、安裝和維護。特別適用于較大冷量的制冷系統(tǒng)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出的是，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種換熱管內(nèi)徑變化的高效殼管式換熱器,其特征在于,包括圓筒狀的殼體、兩個封頭、兩個管板、多個豎直方向并列設(shè)置的換熱扁管，每根換熱扁管的兩端分別與兩個管板焊接，所述殼體的兩端分別通過管板與相應(yīng)的封頭密封連接，每個封頭與相對應(yīng)的管板之間分別通過隔板分隔有分流室和匯集室；每根換熱扁管內(nèi)部分別設(shè)置有多個豎直方向排列的管內(nèi)通道，每根換熱扁管的管內(nèi)通道兩端分別與分流室和匯集室連通形成制冷劑的流動通道；沿制冷劑比容減小的方向相鄰排列的換熱扁管管內(nèi)通道的直徑逐漸減小；一端的封頭上設(shè)置有與相應(yīng)分流室連通的制冷劑液體進出ロ，所述制冷劑液體進出口上連接有制冷劑液體進出接管，另ー端的封頭上設(shè)置有與匯集室連通的制冷劑氣體進出口，所述制冷劑氣體進出口上連接有制冷劑氣體接管；所述殼體的上部設(shè)置有向殼體內(nèi)部噴淋的噴頭，所述噴頭的流體進ロ與管外流體進ロ接管連接，所述殼體的下部設(shè)置有管外流體出口接管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱管內(nèi)徑變化的高效殼管式換熱器，其特征在干，每根換熱扁管的每個管內(nèi)通道內(nèi)加工有內(nèi)翅。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的換熱管內(nèi)徑變化的高效殼管式換熱器，其特征在于，每根 換熱扁管的管外加工有波紋。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的換熱管內(nèi)徑變化的高效殼管式換熱器，其特征在于，所述管外液體進ロ接管與噴頭之間設(shè)置有液體分配器，所述噴頭為多個，所述液體分配器的上端與所述管外液體進ロ接管連接，所述液體分配器的下端分別與每個噴頭的進水端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的換熱管內(nèi)徑變化的高效殼管式換熱器，其特征在于，所述殼體與管板、殼體與管外流體的出口接管、殼體與噴頭之間分別為焊接連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種換熱管內(nèi)徑變化的高效殼管式換熱器，旨在提供一種能夠強化換熱效果，減小換熱器的尺寸和重量，減少金屬材料消耗的換熱器。包括殼體、兩個封頭、兩個管板、多個豎直方向并列設(shè)置的換熱扁管，每根換熱扁管內(nèi)部分別有多個豎直方向排列的管內(nèi)通道，每根換熱扁管的管內(nèi)通道兩端分別與分流室和匯集室連通形成制冷劑的流動通道；沿制冷劑比容減小的方向相鄰排列的換熱扁管管內(nèi)通道的直徑逐漸減?。粴んw的上部有向殼體內(nèi)部噴淋的噴頭。該換熱器采用具有不同直徑的內(nèi)部管內(nèi)通道、并列放置的豎直換熱扁管，管外流體通過噴頭噴淋在換熱扁管外，能夠強化換熱效果，減小換熱器的尺寸，減少金屬材料的消耗，降低成本，節(jié)約能源。
文檔編號F28F1/42GK102735077SQ201210258209
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者劉圣春, 葉慶銀, 寧靜紅, 郭憲民 申請人:天津商業(yè)大學(xué)