專利名稱：工質流動通道尺寸漸變的殼管式換熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及制冷技術領域，特別是涉及一種工質流動通道尺寸漸變的殼管式換熱器。
背景技術：
目前，制冷劑在換熱管內流動的殼管式換熱器采用多根平行設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與管外流體熱量交換的過程中比容發生變化，為了適應制冷劑比容的變化，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量，以改變制冷劑流動的總體換熱通道。由于換熱管數量較多，造成殼體直徑較大。此 夕卜，如果換熱管較長、需設置支撐板，為提高管外流體的對流換熱系數，又需設置折流板，結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。
實用新型內容本實用新型的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，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。為實現本實用新型的目的所采用的技術方案是一種工質流動通道尺寸漸變的殼管式換熱器，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的封頭密封連接，每個封頭與相對應的管板之間分別通過隔板分隔有分流室和匯集室；每根換熱扁管內部分別設置有多個豎直方向排列的管內通道，每根換熱扁管的管內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通道的直徑逐漸減小；一端的封頭上設置有與相應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；所述殼體的上部設置有向殼體內部噴淋的噴頭，所述噴頭的流體進口與管外流體進口接管連接，所述殼體的下部設置有管外流體出口接管。每根換熱扁管的每個管內通道內加工有內翅。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。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是I、本實用新型的殼管式換熱器采用具有不同直徑的管內通道、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，節約能源。2、本實用新型的殼管式換熱器中，每根換熱扁管的內部管內通道內加工有內翅，可以強化制冷劑的換熱效果。3、本實用新型的殼管式換熱器中，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、本實用新型的殼管式換熱器中，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、本實用新型的殼管式換熱器中，換熱扁管豎直設置，由于本身具有的剛性，不會
發生下垂變形，不設置支撐板，管外流體通過噴頭噴入殼管空間，不設置折流板，不影響換熱面積，外形尺寸小，重量輕。6、本實用新型的殼管式換熱器中，每根換熱扁管內部管內通道的直徑根據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(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，降低產品成本。對于冷卻水的蒸發器，在制冷劑的蒸發氣化過程中，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，提高制冷系統的性能。
圖I所示為本實用新型工質流動通道尺寸漸變的殼管式換熱器的內部軸向剖視圖；圖2所不為A-A首I]視圖；圖3所示為管板結構示意圖；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。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。本實用新型工質流動通道尺寸漸變的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置的換熱扁管，每根換熱扁管均由鋁材擠壓而成，并在內部形成多個管內通道。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置可以采用現有技術的方法。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，可以根據不同的換熱量的大小，調整兩個封頭內隔板的位置，調整被分隔的豎直換熱扁管的數量，可以設置不同的流程數。每根換熱扁管內部分別設置有多個豎直方向排列的管內通道16,每根換熱扁管的管內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部管內通道的直徑逐漸減小。一端的封頭I上設置有與相應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的上部設置有向殼體內部噴淋的噴頭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通道內加工有內翅。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內部的換熱扁管分布不意圖如圖2所不,殼體內設置有三組管內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結構相同，換熱扁管14-1與14-2結構相同，換熱扁管15-1與15-2結構相同。換熱扁管13_1內部的管內通道直徑 >換熱扁管14-1內部的管內通道直徑 >換熱扁管15-1內部的管內通道直徑，換熱扁管13-2內部的管內通道直徑>換熱扁管14-2內部的管內通道直徑>換熱扁管15-2內部的管內通道直徑。管板12的示意圖如圖3所示，在管板12上分別設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的結構相同，在管板10上也分別設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相對應的封頭I上開設有制冷劑液體進出口 20-1，與第一分流室22-2相對應的封頭I上開設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，第一分流室22-2與換熱扁管15_1對應，第三分流室23 與換熱扁管 14-1、14-2、13-1、13-2 對應。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相對應的封頭7上開設有制冷劑氣體進出口 26，制冷劑氣體進出口外側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。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上端的對應孔口焊接，并將管外流體出口接管11與殼體6上的對應孔口焊接。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。作為空調系統冷水機組的蒸發器使用時，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。經過截流降壓后的低溫低壓制冷劑，經封頭I上的制冷劑液體進出口 20-1、20-2，進入兩側的第一分流室22-2和22-1，并分別進入換熱扁管15-1和15-2的管內通道內，經第二分流室24_1和24_2，進入換熱扁管14-1和14-2的管內通道內，經第三分流室23進入換熱扁管13-1和13_2的管內通道內，而后經過氣體匯集室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經過液體分配器3、噴頭5進入殼體內。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的管內通道內，吸收管外冷凍水的熱量蒸發成氣體，溫度降低后的冷凍水從管外液體出口流出，為中央空調系統提供冷凍水。作為制冷系統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，經封頭7上的制冷劑氣體接管8進入氣體匯集室27，經氣體匯集室27，分別進入換熱扁管13-1和13-2的管內通道內，經第三分流室23分別進入換熱扁管14-1和14-2的管內通道內，經第二分流室24-1和24-2分別進入豎直換熱扁管15_1和15_2的管內通道內，進入封頭I兩側的第一分流室22-2和22-1，經制冷劑液體進出口 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經過液體分配器3、噴頭5進入殼體內。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的管內通道內，與管外的冷卻水進行熱交換放出熱量，用于常規制冷劑的冷凝或自然工質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。本實用新型實施例中的制冷劑管內流程為三個流程，可以根據不同的換熱量的大小，調整兩個封頭內隔板的位置，調整被分隔的豎直換熱扁管的數量，可以設置不同的流程數。本實用新型的換熱管內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的高溫高壓制冷劑的冷卻冷凝和大型集中中央空調系統制取冷凍水的蒸發器。本實用新型結構簡單，便于制造、安裝和維護。特別適用于較大冷量的制冷系統。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出的是，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種工質流動通道尺寸漸變的殼管式換熱器，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的封頭密封連接，每個封頭與相對應的管板之間分別通過隔板分隔有分流室和匯集室；每根換熱扁管內部分別設置有多個豎直方向排列的管內通道，每根換熱扁管的管內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通道的直徑逐漸減小；一端的封頭上設置有與相應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；所述殼體的上部設置有向殼體內部噴淋的噴頭，所述噴頭的流體進口與管外流體進口接管連接，所述殼體的下部設置有管外流體出口接管。
2.根據權利要求I所述的工質流動通道尺寸漸變的殼管式換熱器，其特征在于，每根換熱扁管的每個管內通道內加工有內翅。
3.根據權利要求I或2所述的工質流動通道尺寸漸變的殼管式換熱器，其特征在于，每根換熱扁管的管外加工有波紋。
4.根據權利要求3所述的工質流動通道尺寸漸變的殼管式換熱器，其特征在于，所述管外液體進口接管與噴頭之間設置有液體分配器，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。
5.根據權利要求4所述的工質流動通道尺寸漸變的殼管式換熱器，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。
專利摘要本實用新型公開了一種工質流動通道尺寸漸變的殼管式換熱器，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置的換熱扁管，每根換熱扁管內部分別有多個豎直方向排列的管內通道，每根換熱扁管的管內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通道的直徑逐漸減小；殼體的上部有向殼體內部噴淋的噴頭。該換熱器采用具有不同直徑的內部管內通道、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，節約能源。
文檔編號F25B39/00GK202719811SQ20122036108
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月24日 優先權日2012年7月24日
發明者寧靜紅, 劉圣春, 郭憲民, 葉慶銀 申請人:天津商業大學