傳熱管緊湊排列經濟器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種傳熱管緊湊排列經濟器，其包括殼體，所述殼體的兩端分別由第一管板和第二管板封閉，形成一容置空間，該殼體內安裝有多個換熱管，所述換熱管包括傳熱管以及連接于該傳熱管兩端的第一圓管和第二圓管，所述第一圓管、傳熱管和第二圓管一體成型，所述第一圓管、傳熱管和第二圓管的橫截面周長均相等，相鄰換熱管通過傳熱管上的凸起部位實現點接觸以形成自支撐結構，相鄰換熱管的相鄰兩個接觸點之間相對應形成間隙以在容置空間內形成網狀通道。本實用新型通過改變變形換熱管的壓扁率、扭曲比達到對管殼程空間大小的有效控制，使得殼程空間更緊湊，提高殼程制冷劑液體流速，使得管殼程換熱過程更加匹配，減小經濟器體積。
【專利說明】傳熱管緊湊排列經濟器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種熱工設備，尤其涉及傳熱管緊湊排列經濟器。
【背景技術】
[0002]制冷機組廣泛應用于各個領域，經濟器是增設在制冷機組中，它的目的是使高溫高壓的制冷劑液體與低溫低壓的制冷劑蒸汽進行內部換熱，達到制冷劑液體過冷、制冷劑蒸汽過熱的目的，從而增大整個系統的制冷量。當前工業(yè)上使用的經濟器普遍為傳統滿液式換熱器，該類型換熱器殼程和管程質量、流量幾乎相等，但殼程走少量的制冷劑液體，管程走制冷劑蒸汽，兩者體積比為(3-6): 1，即是對于這類傳統傳熱管換熱器的設計來說，殼程空間大小一般比管程空間大得多，這樣導致殼程工質流速很低，使得整臺經濟器的總換熱效率不高，體積龐大，特別對于在船舶、汽車等空間受限的環(huán)境，迫切需要一種小型緊湊化的經濟器。對于經濟器來說，使管程體積大于殼程體積，才能實現經濟器的高效運行，而原有的制造工藝是無法實現管程空間大于殼程空間的，這是由于原來的傳熱管的直徑沒有變化，管板處傳熱管的間距始終為傳熱管直徑的1.25倍。
實用新型內容
[0003]針對上述不足，本實用新型目的在于提供一種能有效利用換熱面積，提高傳熱系數，傳熱管高效緊湊排列的經濟器。
[0004]為實現以上目的，本實用新型采取了的技術方案是:
[0005]傳熱管緊湊排列經濟器，其包括殼體，所述殼體的兩端分別由第一管板和第二管板封閉，形成一容置空間，該殼體內安裝有多個換熱管，第一管板和第二管板的外側分別固定連接一第一封頭和第二封頭，所述換熱管的一端通過第一封頭與固定連接于該第一封頭上的管程進口相連通，其另一端通過第二封頭與固定連接與該第二封頭上的管程出口相連通，所述殼體的上、下兩側分別固定連接有一與容置空間相連通的殼程進口和殼程出口，其中，殼程進口靠近于第二管板，殼程出口靠近于第一管板；所述換熱管包括傳熱管以及連接于該傳熱管兩端的第一圓管和第二圓管，所述第一圓管、傳熱管和第二圓管一體成型，其中，第一圓管固定于第一管板上，第二圓管固定于第二管板上，所述第一圓管、傳熱管和第二圓管的橫截面周長均相等，相鄰換熱管通過傳熱管上的凸起部位實現點接觸以形成自支撐結構，相鄰換熱管的相鄰兩個接觸點之間相對應形成間隙以在容置空間內形成網狀通道。
[0006]所述傳熱管為螺旋扭曲三葉管，所述螺旋扭曲三葉管的橫截面為三葉狀結構，所述三葉狀結構由三個半橢圓和三個圓弧成交錯連接形成的閉合曲線，其中，三個圓弧的頂點位于該三葉狀結構的內接圓上，且三個頂點至內接圓圓心連線所形成的夾角均為120°，相鄰換熱管通過半橢圓相互接觸以形成自支撐結構，相鄰換熱管的圓弧相對應形成間隙以在容置空間內形成網狀通道。傳熱管也可以采用膨脹管。
[0007]所述第一圓管、第二圓管分別焊接或脹接于第一管板、第二管板上。[0008]所述換熱管為銅管。
[0009]所述銅管的外表面設有翅片強化結構。
[0010]所述傳熱管由光滑圓管經冷軋加工而成。
[0011 ] 所述換熱管、殼體、第一封頭、第二封頭進行熱浸鋅處理。
[0012]所述內接圓和圓弧的半徑比為(0.2?2):1。
[0013]所述傳熱管的導程與圓弧的半徑的比例為(10?100):1。
[0014]所述傳熱管的水力直徑與第一圓管的直徑之比例為(0.5?0.9):1。
[0015]本實用新型傳熱管緊湊排列經濟器由開有進出口的封頭、換熱器殼體以及殼體內的多根變形換熱管組成，殼體兩端連接管板，換熱管兩端與管板密封連接。換熱器殼體內不設置折流板，管束依靠換熱管管壁上的凸出部分實現自支撐，并形成特殊的螺旋形通道，力口強對流體邊界層的擾動，提高換熱效率。流體在殼程為完全縱向流，與管殼程流體呈現為純逆流的換熱形式，換熱面積得到充分利用，同時殼程的壓降也大幅降低。
[0016]本實用新型與現有技術相比，具有如下優(yōu)點:
[0017]1、流體在殼程為完全縱向流，與管殼程流體呈現為純逆流的換熱形式，換熱面積得到充分利用，換熱系數可提高20?30%，同時殼程的壓降也大幅降低。
[0018]2、可通過改變變形換熱管的壓扁率(指螺旋扭曲管)或膨脹率(指膨脹管)，調節(jié)管程和殼程內外體積比，將傳熱管兩端的圓管直徑和傳熱管直徑比做成1/1.25，這樣，兩頭按照常規(guī)焊接或脹接于管板上，傳熱管之間就相互碰撞在一起，達到對管殼程空間大小的有效控制，使得殼程空間更緊湊，提高殼程制冷劑液體流速，使得管殼程換熱過程更加匹配，減小經濟器體積。
[0019]3、由于不設置折流板，換熱管可布滿整個容置空間內，進一步減小了經濟器的體積。
[0020]4、換熱管的傳熱管部分由于其連續(xù)的螺旋線以及變徑部分的自支撐結構，減小了換熱管間的跨距，使得換熱管的固有頻率避開了流體的激振頻率，避免了因共振引起的破損，從而延長了設備的壽命，降低了維修費用。
[0021]5、由于流體的有效沖刷，也減少了污垢的沉積，使該經濟器長期運行在高效狀態(tài)，達到了節(jié)能的目的。
[0022]6、采用表面具有翅片結構的銅管，使銅管的表面形成多孔結構，既減薄銅管外液相厚度，同時又增加對流換熱速率，進一步提高換熱效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型傳熱管緊湊排列經濟器的結構示意圖；
[0024]圖2為采用三葉狀的換熱管的結構示意圖；
[0025]圖3為圖1的A-A剖視圖；
[0026]圖4為圖3中單個換熱管的剖視圖。
[0027]其中:1、殼體；2、管板；3、管板；4、封頭；5、封頭；6、殼程進口 ；7、殼程出口 ；8、管程進口 ；9、管程出口 ；10、換熱管;101、傳熱管;1011、半橢圓；1012、圓弧；102、圓管；103、圓管；11、內接圓?！揪唧w實施方式】
[0028]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型的內容做進一步詳細說明。
[0029]實施例:
[0030]請參照圖1所示，傳熱管緊湊排列經濟器，其包括殼體1，所述殼體I的兩端分別由管板2和管板3封閉，形成一容置空間，該殼體I內安裝有多個換熱管10，管板2和管板3的外側分別固定連接封頭4和封頭5，換熱管10的一端焊接于管板2上，并通過封頭4與固定連接在封頭4上的管程進口 8相連通，換熱管10的另一端焊接于管板3上，并通過封頭5與固定連接在封頭5上的管程出口 9相連通。殼體I的上、下兩側分別固定連接有一與容置空間相連通的殼程進口 6和殼程出口 7，其中，殼程進口 6靠近于管板3，殼程出口 7靠近于管板2。
[0031]請參照圖2所示，換熱管10包括傳熱管101以及連接于該傳熱管101兩端的圓管102和圓管103，圓管102、傳熱管101和圓管103 —體成型，換熱管10為光滑圓形銅管，在本實用新型較佳的實施例中，傳熱管101采用螺旋扭曲管結構，當然，也可以是膨脹管結構。換熱管10的中間部分的傳熱管可以通過冷軋?zhí)幚硇纬陕菪でY構，兩端不經過處理。圓管102、傳熱管101和圓管103的周長均相等。銅管的表面設置多個翅片結構，相鄰翅片之間形成孔結構，其既減薄銅管外液相厚度，同時又增加對流換熱速率。其中，圓管102的端部焊接于管板2上，圓管103的端部焊接于管板3上。相鄰換熱管10通過傳熱管101的凸起部分相互接觸形成多個接觸點，實現換熱管10的自支撐結構，相鄰換熱管10的相鄰接觸點之間對應形成一定的間隙，在殼程中形成網狀的通道，相鄰換熱管的圓弧相對應形成間隙以在容置空間內形成網狀通道，提高殼程制冷劑液體流速。
[0032]請參照圖3和圖4所示，在本實用新型中，傳熱管101采用螺旋扭曲三葉管結構，即其橫截面為三葉狀結構，三葉狀結構由三個半橢圓1011和三個圓弧1012成交錯連接形成的閉合曲線，其中，三個圓弧1012的頂點位于該三葉狀結構的內接圓11上，且三個頂點至內接圓11圓心連線所形成的夾角a均為120° ,相鄰換熱管10通過半橢圓1011相互接觸以形成自支撐結構，相鄰換熱管的圓弧1012相對應形成間隙以在容置空間內形成網狀通道。內接圓的半徑R和圓弧的半徑r比為(0.2?2):1，當二者的比例越小，說明傳熱管101越扁，則殼程空間就越大，反之，則殼程空間越小，通過調整二者的比例，可對管、殼程空間大小的有效控制。同時，傳熱管101的扭曲比可通過傳熱管101的導程與圓弧1012的半徑的比例進行調節(jié)，在本實用新型中，二者比例為(10?100):1。為了保證傳熱管中制冷劑蒸汽流動的穩(wěn)定性，可通過傳熱管101的水力直徑與圓管102 (或圓管103)的直徑之比例進行調節(jié)，在本實用新型中，二者比例為(0.5?0.9):1。
[0033]工作原理:制冷劑液體從殼程進口 6進入，從殼程出口 7流出，制冷劑蒸汽從管程進口 8進入，從管程出口 9流出，實現純逆流流動換熱。由公式Q=KA Atm(其中Q為熱負荷，K為總傳熱系數，A為經濟器的總傳熱面積，Δ tm為進行換熱的制冷劑液體和制冷劑蒸汽之間的平均溫差)可知，采用純逆流流動換熱的方式，換熱有效度顯著提高。同時，殼程壓降大幅下降。換熱管10管內外特殊的螺旋型通道，使得流體在流動過程中產生明顯旋轉，增強了流體的湍動程度，有效地強化了換熱。換熱器10管、殼程空間大小可通過換熱管的壓扁率來調節(jié)，使得管殼程兩側制冷劑流體的流速更加匹配，提高換熱效率，減小經濟器體積。
[0034]上列詳細說明是針對本實用新型可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本實用新型的專利范圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更，均應包含于本案的專利范圍中。
【權利要求】
1.傳熱管緊湊排列經濟器，其特征在于，其包括殼體(1)，所述殼體(I)的兩端分別由第一管板(2)和第二管板(3)封閉，形成一容置空間，該殼體(I)內安裝有多個換熱管(10)，第一管板(2)和第二管板(3)的外側分別固定連接一第一封頭(4)和第二封頭(5)，所述換熱管(10)的一端通過第一封頭(4)與固定連接于該第一封頭(4)上的管程進口(8)相連通，其另一端通過第二封頭(5)與固定連接與該第二封頭(5)上的管程出口(9)相連通，所述殼體(I)的上、下兩側分別固定連接有一與容置空間相連通的殼程進口(6)和殼程出口( 7 )，其中，殼程進口( 6 )靠近于第二管板(3 )，殼程出口( 7 )靠近于第一管板(2 );所述換熱管(10)包括傳熱管(101)以及連接于該傳熱管(101)兩端的第一圓管(102)和第二圓管(103)，所述第一圓管(102)、傳熱管(101)和第二圓管(103) —體成型，其中，第一圓管(102)固定于第一管板(2)上，第二圓管(103)固定于第二管板(3)上，所述第一圓管(102)、傳熱管(101)和第二圓管(103)的橫截面周長均相等，相鄰換熱管(10)通過傳熱管(101)上的凸起部位實現點接觸以形成自支撐結構，相鄰換熱管(10)的相鄰兩個接觸點之間相對應形成間隙以在容置空間內形成網狀通道。
2.根據權利要求1所述的傳熱管緊湊排列經濟器，其特征在于，所述傳熱管(101)為螺旋扭曲三葉管，所述螺旋扭曲三葉管的橫截面為三葉狀結構，所述三葉狀結構由三個半橢圓(1011)和三個圓弧(1012)成交錯連接形成的閉合曲線，其中，三個圓弧(1012)的頂點位于該三葉狀結構的內接圓(11)上，且三個頂點至內接圓(11)圓心連線所形成的夾角均為120°，相鄰換熱管(10)通過半橢圓(1011)相互接觸以形成自支撐結構，相鄰換熱管(10)的圓弧(1012)相對應形成間隙以在容置空間內形成網狀通道。
3.根據權利要求2所述的傳熱管緊湊排列經濟器，其特征在于，所述第一圓管(102)、第二圓管(103)分別焊接或脹接于第一管板(2)、第二管板(3)上。
4.根據權利要求2所述的傳熱管緊湊排列經濟器，其特征在于，所述換熱管(10)為銅管。
5.根據權利要求4所述的傳熱管緊湊排列經濟器，其特征在于，所述銅管的外表面設有翅片強化結構。
6.根據權利要求4所述的傳熱管緊湊排列經濟器，其特征在于，所述傳熱管(101)由光滑圓管經冷軋加工而成。
7.根據權利要求1所述的傳熱管緊湊排列經濟器，其特征在于，所述換熱管(10)、殼體(I)、第一封頭(4)、第二封頭(5)進行熱浸鋅處理。
8.根據權利要求2所述的傳熱管緊湊排列經濟器，其特征在于，所述內接圓(11)和圓弧(1012)的半徑比為(0.2?2):1。
9.根據權利要求2或8所述的傳熱管緊湊排列經濟器，其特征在于，所述傳熱管(101)的導程與圓弧(1012)的半徑的比例為(10?100):lo
10.根據權利要求9所述的傳熱管緊湊排列經濟器，其特征在于，所述傳熱管(101)的水力直徑與第一圓管(102)的直徑之比例為(0.5?0.9):1。
【文檔編號】F28F1/08GK203758321SQ201420112435
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權日:2014年3月12日
【發(fā)明者】朱冬生, 劉世杰, 莫遜, 胡明軍, 綦尤訓 申請人:中國科學院廣州能源研究所, 廣東恒基金屬制品實業(yè)有限公司