CN102374799A - 壳管式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种壳管式换热器，包括一端板、一管箱和一芯体组，所述芯体组包括一管板和若干U型内螺纹换热管，所述管箱的下半部分内设有一分液板，所述分液板、所述管箱和所述端板形成一封闭空间，该分液板上设置若干分液管，所述分液管的第一端和所述U型内螺纹换热管为密封连接。本发明采用了分液板和分液管的组合，使得制冷剂分液均匀，充分利用每根换热管的换热面积。通过使用螺旋折流板结构从而增加了载冷剂的湍流性，提高了传热系数，大大改善了换热效果。

Description

壳管式换热器

技术领域

本发明涉及一种空调系统使用的换热器，特别是涉及一种壳管式换热器。

背景技术

壳管式换热器由壳体、换热管管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，另一种在管外流动。通常在壳体内安装若干折流板可以提高管外流体的传热系数，而且折流板还可以提高管内流体的速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。

图1为目前中央空调系统使用的传统壳管式换热器。冷热两种流体分别为制冷剂和载冷剂。在制冷剂侧，制冷剂由进口11直接以液体形态流入管箱1内，然后进入换热管2。经过吸热后，制冷剂从出口12排出。在实际操作中，往往由于受重力影响，下部的换热管输入的是充足的液体，上部则是气体。这样就会导致液体分配不均匀从而降低了换热效率。而在载冷剂侧，载冷剂由进口41进入壳管4内，经过冲击折流板3以上下或左右穿过换热管2来实现换热，再由载冷剂出口42排出。传统的壳管式换热器的折流板3为“弓形”，这样的结构使得载冷剂在壳体内会出现多处“死区”。由于载冷剂以90°的换向角度正面冲击折流板3，导致水阻的增加，载冷剂紊流状态不稳定，且易造成载冷剂中杂质的沉积，这些因素都会大大降低壳管式换热器的换热效率。

传统的壳管式换热器制冷剂分液不均，载冷剂流动状态不稳定，使得单位体积的传热面积较小，传热效率较低，难以满足生产要求。提高换热器的换热效率是节约能源、降低工程投资的关键，因此改善壳管式换热器的结构有着重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术传热表面传热性能低的缺陷，提供一种壳管式换热器。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种壳管式换热器，包括一端板、一管箱和一芯体组，所述芯体组包括一管板和若干U型内螺纹换热管，其特点在于，所述管箱的下半部分内设有一分液板，所述分液板、所述管箱和所述端板形成一封闭空间，该分液板上设置若干分液管，所述分液管的第一端和所述U型内螺纹换热管为密封连接。

较佳地，所述分液管的直径小于所述U型内螺纹换热管的直径，所述分液管的第一端插入所述U型内螺纹换热管。

较佳地，所述分液板上布置若干直径与所述分液管直径对应的开口，所述分液管的第二端插入所述开口后与所述分液板紧固连接。

较佳地，其特征在于，所述分液管和所述分液板为焊接连接，所述分液板和所述管箱为焊接连接。

较佳地，所述芯体组还包括一导杆、一螺旋折流板，所述导杆设置于所述管板中间，所述螺旋折流板的一端和该管板紧固连接后沿着该导杆螺旋状环绕。

较佳地，所述螺旋折流板的每层螺旋面设有若干对直径与所述U型内螺纹换热管的直径对应的开口，所述U型内螺纹换热管的两端依次插入对应的所述螺旋折流板上的所述开口。

较佳地，所述分液管和所述U型内螺纹换热管的材料为铜、不锈钢或铝合金。

本发明的积极进步效果在于：本发明采用了分液板和分液管的组合，使得制冷剂分液均匀，充分利用每根换热管，充分利用每根换热管的换热面积。通过使用螺旋折流板结构从而增加了载冷剂的湍流性，提高了传热系数，大大改善了换热效果。

附图说明

图1为传统壳管式换热器的总装配结构示意图。

图2为本发明实施例的总装配结构示意图。

图3为本发明实施例的左视图。

图3a为图3中沿A-A的剖面图。

图4为图3a中B放大图。

图5为本发明实施例的分液板和分液管的组合示意图。

图6为本发明实施例的芯体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

本实施例以本发明作为制冷中的“干式单冷蒸发器”为例，如图2所示，整个壳管式换热器系统分为两种工质行程：制冷剂行程和载冷剂行程。

在制冷剂行程中：低温低压的制冷剂液体由布置于一端板1下部的制冷剂进口11进入管箱2的下半部分，该管箱2下半部分内设有一分液板3，该分液板3、该管箱2下半部分和该端板1形成一个较狭小的空间21，在该空间21内将液体均匀分配给设置于分液板上的若干分液管4(如图5)。如图3和图4所示，每根分液管4的第一端一一对应每根U型内螺纹换热管6，且密封连接。优选地，每根分液管4的直径小于对应的每根U型内螺纹换热管6的直径，将每根分液管4的第一端插入对应的每根U型内螺纹换热管6内。所述若干分液管4的第二端插入布置在该分液板3上的直径对应的若干开口31内，且紧固连接。优选地，所述若干分液管4和该分液板3为焊接连接，该分液板3和该管箱2为焊接连接，其制作简单、成本低、实用性大。制冷剂通过所述若干分液管4流入一一对应的所述若干U型内螺纹换热管6。低温低压的制冷剂液体在所述若干U型内螺纹换热管6内吸收被冷却物体的热量后充分蒸发，然后经过该管箱2的上半部分从该端板1上部的制冷剂出口12排出。整个过程使所述每根U型内螺纹换热管6的换热达到最佳状态。

在载冷剂行程中：载冷剂由布置于壳体9前端的载冷剂进口91进入壳体，在一螺旋折流板7的导流下，载冷剂在壳体内呈螺旋紊流形态与所述U型内螺纹换热管6相邻之间的空隙交错穿插流动并放热，然后经过壳体9后端的载冷剂出口92排出。如图6所示，该螺旋折流板7的一端和一管板5紧固连接后沿着设置于该管板5中间的一导杆8螺旋状环绕。采用定距管固定该螺旋折流板7的边缘距离，其长短取决于蒸发器水流量、筒体内径、换热管大小及密度。定距管外部是一个塑料套壳，内部为垂直固定于管板上的螺纹孔内的钢丝拉杆，从而固定定距管位置并加强芯体结构。此结构紧凑，可与壳体分离，便于清洗和维护。优选地，该螺旋折流板7的每层螺旋面设有若干对直径与所述若干U型内螺纹换热管6的直径对应的开口71，所述若干U型内螺纹换热管6的两端依次插入对应的该螺旋折流板7上的所述若干对开口71内。由此形成的旋转式的水流形态紊流持续稳定，污垢不易沉积，污垢系数的降低提高了换热效率。通过上述两个行程可完成两种工质之间的热量交换。本实施例也适用于本发明作为热泵运用。

当然，除上述实施例之外，本发明还可以在导杆上设置多个螺旋折流板，或设计U型内螺纹换热管的排列形状，如三角形或正方形，从而达到不同的换热效果。此外，分液管和U型内螺纹换热管可选择换热性能良好的材料，如铜、不锈钢和铝合金等，从而提高换热效果。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种壳管式换热器，包括一端板、一管箱和一芯体组，所述芯体组包括一管板和若干U型内螺纹换热管，其特征在于，所述管箱的下半部分内设有一分液板，所述分液板、所述管箱和所述端板形成一封闭空间，该分液板上设置若干分液管，所述分液管的第一端和所述U型内螺纹换热管为密封连接。

2.如权利要求1所述的壳管式换热器，其特征在于，所述分液管的直径小于所述U型内螺纹换热管的直径，所述分液管的第一端插入所述U型内螺纹换热管。

3.如权利要求1所述的壳管式换热器，其特征在于，所述分液板上布置若干直径与所述分液管直径对应的开口，所述分液管的第二端插入所述开口后与所述分液板紧固连接。

4.如权利要求1所述的壳管式换热器，其特征在于，所述分液管和所述分液板为焊接连接，所述分液板和所述管箱为焊接连接。

5.如权利要求1所述的壳管式换热器，其特征在于，所述芯体组还包括一导杆、一螺旋折流板，所述导杆设置于所述管板中间，所述螺旋折流板的一端和该管板紧固连接后沿着该导杆螺旋状环绕。

6.如权利要求5所述的壳管式换热器，其特征在于，所述螺旋折流板的每层螺旋面设有若干对直径与所述U型内螺纹换热管的直径对应的开口，所述U型内螺纹换热管的两端依次插入对应的所述螺旋折流板上的所述开口。

7.如权利要求1-6任意一项所述的壳管式换热器，其特征在于，所述分液管和所述U型内螺纹换热管的材料为铜、不锈钢或铝合金。

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