專利名稱：平面渦旋型傳熱管束殼管式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種換熱設(shè)備，特別指殼管式換熱器，即殼管式冷凝器或殼管式蒸發(fā)器，具體為平面渦旋型傳熱管束殼管式換熱器。
背景技術(shù)：
目前的換熱設(shè)備種類很多，有殼管式換熱器、套管式換熱器等，其中殼管式換熱器，即殼管式冷凝器或殼管式蒸發(fā)器，又分為臥式、干式等類型，臥式殼管式冷凝器或臥式殼管式蒸發(fā)器中的傳熱管為直列管，殼管式冷凝器或干式殼管式蒸發(fā)器中的傳熱管為U型管。無論是臥式的還是干式的，現(xiàn)有的殼管式換熱器(殼管式冷凝器或殼管式蒸發(fā)器)的結(jié)構(gòu)一般都包括帶有載冷劑進口和載冷劑出口、制冷劑進口和制冷劑出口的筒體，置于筒體內(nèi)的載冷劑進口處的、其上設(shè)有穿孔的前載冷劑變流速板，置于筒體內(nèi)的載冷劑出口處的、其上設(shè)有液孔的后流體法蘭盤，數(shù)個置于筒體內(nèi)的、位于前載冷劑變流速板與后流體法蘭盤之間的、兩個端口分別與制冷劑進口和制冷劑出口相通的傳熱管，位于前載冷劑變流速板與后流體法蘭盤之間的、間隔設(shè)于筒體內(nèi)的、其上開有穿孔的載冷劑變流速板。前載冷劑變流速板上設(shè)有穿孔，后流體法蘭盤上設(shè)有液孔，不過該穿孔和液孔只是用來通過載冷劑。載冷劑可為冷卻水、冷卻鹽水等。傳熱管通過載冷劑變流速板上的穿孔穿過載冷劑變流速板。數(shù)個傳熱管便組成了傳熱管束。
換熱領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一直不斷地在提高換熱設(shè)備的換熱系數(shù)，以此來提高換熱設(shè)備的換熱性能，然而現(xiàn)有的換熱設(shè)備由于結(jié)構(gòu)上的缺陷，存在以下弊端(1)由于組成傳熱管束的每個傳熱管的長度不同，所以流經(jīng)每個傳熱管中的制冷劑的流程是不相同的，而這種情況對提高換熱系數(shù)是不利的；(2)制冷劑在殼管式換熱器中的傳熱管內(nèi)壁，特別是殼管式冷凝器中的傳熱管內(nèi)壁上容易形成膜狀凝結(jié)，也就是液膜，當(dāng)制冷劑蒸氣與液膜反方向流動時，若流速過小，液膜就容易增厚，使熱阻增大，從而降低了換熱系數(shù)；同時，殼管式換熱器中的傳熱管內(nèi)壁也會有油附著其上，形成油膜，也會使熱阻增大，從而降低換熱系數(shù)；(3)載冷劑變流速板的存在雖然增加了載冷劑的流程，但在載冷劑流速過大時，容易在載冷劑變流速板底部形成渦流，使得位于這個部位的傳熱管沒有得到載冷劑的冷卻，從而降低換熱系數(shù)。
實用新型內(nèi)容本實用新型為了解決現(xiàn)有的殼管式換熱器存在的上述缺陷，更進一步提高現(xiàn)有的殼管式換熱器的換熱性能，提供了一種平面渦旋型傳熱管束殼管式換熱器。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了如下技術(shù)方案一種平面渦旋型傳熱管束殼管式換熱器，包括帶有載冷劑進口和載冷劑出口、制冷劑進口和制冷劑出口的筒體，置于筒體內(nèi)的載冷劑進口處的、其上設(shè)有穿孔的前載冷劑變流速板，置于筒體內(nèi)的載冷劑出口處的、其上設(shè)有液孔的后流體法蘭盤，數(shù)個置于筒體內(nèi)的、位于前載冷劑變流速板與后流體法蘭盤之間的、兩個端口分別與制冷劑進口和制冷劑出口相通的傳熱管，位于前載冷劑變流速板與后流體法蘭盤之間的、間隔設(shè)于筒體內(nèi)的、其上開有穿孔的載冷劑變流速板；傳熱管為平面渦旋型管，數(shù)個平面渦旋型管直立于前載冷劑變流速板與后流體法蘭盤之間，一端封閉、另一端與制冷劑出口相連通的集液管貫穿所有平面渦旋型管的中心孔及前載冷劑變流速板，平面渦旋型管的內(nèi)端口與集液管相通，后流體法蘭盤的盤板中部設(shè)有通過接管與制冷劑進口相連通的均壓室，均壓室內(nèi)的后流體法蘭盤的盤板上設(shè)有數(shù)個制冷劑通過孔，液孔環(huán)繞均壓室的外部設(shè)置，平面渦旋型管的外端口通過引管與制冷劑通過孔相連通；中部設(shè)有中心孔、中心孔周圍設(shè)有穿孔的載冷劑變流速板間隔設(shè)置于平面渦旋型管間，集液管穿過載冷劑變流速板的中心孔。制冷劑流經(jīng)所述平面渦旋型傳熱管束殼管式換熱器后，流經(jīng)每個傳熱管中的制冷劑的流程為同程。所謂平面渦旋型管，是指整個管體在一個平面內(nèi)螺旋而成，整個管體的空間高度相同。
為了更好地提高換熱性能，可使每個平面渦旋型管的長度加上從其內(nèi)端口處的集液管至制冷劑出口處的集液管的長度，再加上與其外端口相連接的引管的長度、均壓室的寬度以及從與均壓室連接處的接管至制冷劑進口處的接管的長度相等，即每個平面渦旋型管的長度加上從其內(nèi)端口處的集液管至制冷劑出口處的集液管的長度，再加上與其外端口相連接的引管的長度、均壓室的寬度以及從與均壓室連接處的接管至制冷劑進口處的接管的長度相等。
為了調(diào)整制冷劑的流速并且進一步確保制冷劑流經(jīng)各傳熱管的同程，可在均壓室內(nèi)的后流體法蘭盤板上設(shè)置錐型導(dǎo)流器，制冷劑通過孔設(shè)置于均壓室內(nèi)的錐型導(dǎo)流器的周圍的后流體法蘭盤板上。即均壓室內(nèi)的后流體法蘭盤板上設(shè)置有錐型導(dǎo)流器，制冷劑通過孔設(shè)置于均壓室內(nèi)的錐型導(dǎo)流器的周圍的后流體法蘭盤板上。這樣，錐型導(dǎo)流器就會對進入均壓室內(nèi)的制冷劑進行速度和路徑的分配，調(diào)整了流速并確保了制冷劑流經(jīng)各傳熱管為同程。
本實用新型是在多年探索實驗的基礎(chǔ)上得出的，將傳熱管制作成平面渦旋型管，可以使制冷劑在管內(nèi)流動過程中形成多次環(huán)流從而產(chǎn)生離心力，該離心力可以破壞傳熱管內(nèi)壁的油膜，絕對限制了液膜增厚，提高了換熱系數(shù)，更主要的是，本實用新型實現(xiàn)了制冷劑流經(jīng)每個傳熱管中的流程相同，提高了換熱設(shè)備的換熱性能。而且，將后流體法蘭盤設(shè)計成了雙流體法蘭盤(即同時有兩種流體通過法蘭)，更加保證了制冷劑流經(jīng)每個傳熱管中的流程相同，從而更穩(wěn)定地提高了換熱系數(shù)。載冷劑變流速板的設(shè)計也徹底杜絕了載冷劑變流速板底部形成的渦流，使得位于這個部位的傳熱管也得到了冷卻水的冷卻，從而提高了換熱系數(shù)。經(jīng)把使用本實用新型的空調(diào)機組與FQR-010型空氣源熱泵空調(diào)機組在同樣的環(huán)境下，在輸入功率相同的情況下，進行檢測，本實用新型的換熱性能比現(xiàn)有技術(shù)提高約20％左右，因此，本實用新型產(chǎn)生了本領(lǐng)域技術(shù)人員所意想不到的效果。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖3為平面渦旋型管結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為載冷劑變流速板結(jié)構(gòu)示意圖；具體實施方式
一種平面渦旋型傳熱管束殼管式換熱器，包括帶有載冷劑進口1和載冷劑出口2、制冷劑進口3和制冷劑出口4的筒體5，置于筒體5內(nèi)的載冷劑進口1處的、其上設(shè)有穿孔10的前載冷劑變流速板7，置于筒體5內(nèi)的載冷劑出口2處的、其上設(shè)有液孔6的后流體法蘭盤8，數(shù)個置于筒體5內(nèi)的、位于前載冷劑變流速板7與后流體法蘭盤8之間的、兩個端口分別與制冷劑進口3和制冷劑出口4相通的傳熱管9，位于前載冷劑變流速板7與后流體法蘭盤8之間的、間隔設(shè)于筒體5內(nèi)的、其上開有穿孔10的載冷劑變流速板19；傳熱管9為平面渦旋型管，數(shù)個平面渦旋型管直立于前載冷劑變流速板7與后流體法蘭盤8之間，一端封閉、另一端與制冷劑出口4相連通的集液管11貫穿所有平面渦旋型管的中心孔12及前載冷劑變流速板7，平面渦旋型管的內(nèi)端口13與集液管11相通，后流體法蘭盤8的盤板中部設(shè)有通過接管14與制冷劑進口3相連通的均壓室15，均壓室15內(nèi)的后流體法蘭盤8的盤板上設(shè)有數(shù)個制冷劑通過孔16，液孔6環(huán)繞均壓室15的外部設(shè)置，平面渦旋型管的外端口17通過引管18與制冷劑通過孔16相連通；中部設(shè)有中心孔18、中心孔18周圍設(shè)有穿孔10的載冷劑變流速板19間隔設(shè)置于平面渦旋型管間，集液管11穿過載冷劑變流速板19的中心孔18。
每個平面渦旋型管的長度加上從其內(nèi)端口13處的集液管11至制冷劑出口4處的集液管11的長度，再加上與其外端口17相連接的引管18的長度、均壓室15的寬度以及從與均壓室15連接處的接管14至制冷劑進口3處的接管14的長度相等為了強化換熱器的換熱效率，可在傳熱管9的外壁間隔設(shè)置數(shù)個環(huán)狀壁面繞流器22，如銅環(huán)、尼龍環(huán)等。
為了調(diào)整制冷劑的流速并且進一步確保制冷劑流經(jīng)各傳熱管的同程，可在均壓室15內(nèi)的后流體法蘭盤8的盤板上設(shè)置錐型導(dǎo)流器20，制冷劑通過孔16設(shè)置于均壓室15內(nèi)的錐型導(dǎo)流器20的周圍的后流體法蘭盤8的盤板上。即均壓室15內(nèi)的后流體法蘭盤8的盤板上設(shè)置有錐型導(dǎo)流器20，制冷劑通過孔16設(shè)置于均壓室15內(nèi)的錐型導(dǎo)流器20的周圍的后流體法蘭盤8的盤板上。
當(dāng)將上述平面渦旋型傳熱管束殼管式換熱器作為冷凝器使用時，由于冷凝器的作用是將高溫高壓氣態(tài)制冷劑冷凝成液態(tài)制冷劑，所以為了使液態(tài)制冷劑進一步過冷，提高其傳熱效果，可使集液管11通過一立體螺旋型過冷器21與制冷劑出口4相連通。這樣就能確保換熱性能。所謂立體螺旋型管，是指管體在螺旋的同時，其空間高度也在升高。
權(quán)利要求1.一種平面渦旋型傳熱管束殼管式換熱器，包括帶有載冷劑進口(1)和載冷劑出口(2)、制冷劑進口(3)和制冷劑出口(4)的筒體(5)，置于筒體(5)內(nèi)的載冷劑進口(1)處的、其上設(shè)有液孔(10)的前載冷劑變流速板(7)，置于筒體(5)內(nèi)的載冷劑出口(2)處的、其上設(shè)有液孔(6)的后流體法蘭盤(8)，數(shù)個置于筒體(5)內(nèi)的、位于前載冷劑變流速板(7)與后流體法蘭盤(8)之間的、兩個端口分別與制冷劑進口(3)和制冷劑出口(4)相通的傳熱管(9)，位于前載冷劑變流速板(7)與后流體法蘭盤(8)之間的、間隔設(shè)于筒體(5)內(nèi)的、其上開有穿孔(10)的載冷劑變流速板(19)；其特征在于傳熱管(9)為平面渦旋型管，數(shù)個平面渦旋型管直立于前載冷劑變流速板(7)與后流體法蘭盤(8)之間，一端封閉、另一端與制冷劑出口(4)相連通的集液管(11)貫穿所有平面渦旋型管的中心孔(12)及前載冷劑變流速板(7)，平面渦旋型管的內(nèi)端口(13)與集液管(11)相通，后流體法蘭盤(8)的盤板中部設(shè)有通過接管(14)與制冷劑進口(3)相連通的均壓室(15)，均壓室(15)內(nèi)的后流體法蘭盤(8)的盤板上設(shè)有數(shù)個制冷劑通過孔(16)，液孔(6)環(huán)繞均壓室(15)的外部設(shè)置，平面渦旋型管的外端口(17)通過引管(18)與制冷劑通過孔(16)相連通；中部設(shè)有中心孔(18)、中心孔(18)周圍設(shè)有穿孔(10)的載冷劑變流速板(19)間隔設(shè)置于平面渦旋型管間，集液管(11)穿過載冷劑變流速板(19)的中心孔(18)。
2.如權(quán)利要求1所述平面渦旋型傳熱管束殼管式換熱器，其特征在于每個平面渦旋型管的長度加上從其內(nèi)端口(13)處的集液管(11)至制冷劑出口(4)處的集液管(11)的長度，再加上與其外端口(17)相連接的引管(18)的長度、均壓室(15)的寬度以及從與均壓室(15)連接處的接管(14)至制冷劑進口(3)處的接管(14)的長度相等
3.如權(quán)利要求1或2所述平面渦旋型傳熱管束殼管式換熱器，其特征在于傳熱管(9)的外壁間隔設(shè)置數(shù)個環(huán)狀壁面繞流器(22)。
4.如權(quán)利要求1或2所述平面渦旋型傳熱管束殼管式換熱器，其特征在于均壓室(15)內(nèi)的后流體法蘭盤(8)的盤板上設(shè)置有錐型導(dǎo)流器(20)，制冷劑通過孔(16)設(shè)置于均壓室(15)內(nèi)的錐型導(dǎo)流器(20)的周圍的后流體法蘭盤(8)的盤板上。
5.如權(quán)利要求3所述平面渦旋型傳熱管束殼管式換熱器，其特征在于均壓室(15)內(nèi)的后流體法蘭盤(8)的盤板上設(shè)置有錐型導(dǎo)流器(20)，制冷劑通過孔(16)設(shè)置于均壓室(15)內(nèi)的錐型導(dǎo)流器(20)的周圍的后流體法蘭盤(8)的盤板上。
6.如權(quán)利要求1或2或5所述平面渦旋型傳熱管束殼管式換熱器，其特征在于集液管(11)通過一立體螺旋型過冷器(21)與制冷劑出口(4)相連通。
專利摘要本實用新型為平面渦旋型傳熱管束殼管式換熱器，包括筒體，前載冷劑變流速板，后流體法蘭盤，傳熱管，載冷劑變流速板；傳熱管為平面渦旋型管，集液管貫穿所有平面渦旋型管的中心孔，平面渦旋型管與集液管相通，后流體法蘭盤的盤板中部設(shè)有均壓室，均壓室內(nèi)設(shè)有數(shù)個制冷劑通過孔，平面渦旋型管的外端口與制冷劑通過孔相連通。本實用新型可以使制冷劑在管內(nèi)流動過程中產(chǎn)生離心力，絕對限制了液膜增厚，提高了換熱系數(shù)，更主要的是，本實用新型實現(xiàn)了制冷劑流經(jīng)每個傳熱管中的流程相同，從而更穩(wěn)定地提高了換熱系數(shù)，提高了換熱設(shè)備的換熱性能。
文檔編號F28D1/047GK2800211SQ200520024379
公開日2006年7月26日 申請日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者鄭引河, 鄭燕 申請人:鄭引河, 鄭燕