CN1003390B - 换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热器，其组成包括一个壳体（１０），其上配有第一种换热介质（Ｍ１）的流入管道（１１）及流出管道（１２），至少有一条装在壳体（１０）内的蛇形管（１４），该蛇形管具有数段基本平行的直管段（１４′），以及与上述第一种介质（Ｍ１）进行热交换的第二种介质（Ｍ２）的进口（１６）及出口（１７），壳体（１０）内有数块开有喷孔（１９）的隔板（１８），安装在每一直管段（１４′）的前方，并与蛇形管直管段轴线的距离不大于喷孔直径的１０倍。

Description

换热器

本发明所涉及的是一种换热器，其组成包括：一个外壳，至少一条蛇形管，以及数块隔板，壳体上面设有第一种换热介质的进口和出口;该蛇形管具有基本上相互平行的数段直管段，以及位于外壳的两个相对壁面附近的回弯管段，并设有与上述第一种介质进行热交换的第二种介质的进口与出口，沿着第一种介质流动方向看，隔板设置在蛇形管每一直管段的前方。

大多数形式的换热器，都存在着一个共同的问题，就是热量分配的不均匀。这种不均匀的热量分布可以看作是某种旁路作用，即换热表面没有得到很好地利用。西德公开说明书DE-OS3012961公开了一种换热器，该换热器由壳体和蛇形管组成，壳体上设有一种换热介质的流入管道和流出管道，蛇形管由基本上彼此平行的数段直管段和位于壳体两个相对壁面附近的弯曲段组成，该蛇形管上设有用来与上述介质进行热交换的另一种介质的进、出口，沿着前一种介质的流向，在每一直管段的前方都有一块导流隔板。但是，该换热器只是将一种内管对中地套在外管里的换热器进行折叠的变型，对内管外部介质加压，使其沿内管外壁方向流动，其工作效率不高。

本发明的目的，正是为了要给出一种新型的换热器，它通过在隔板上设置喷孔而消除了，或者无论如何也是可观地减少了这种热量分布不均匀的缺陷，提高了换热效率。

为达到上述目的，本说明书开始部分所描述的换热器的隔板上开有若干个喷孔，且此隔板的大小与壳体平行于蛇形管直管段的内腔横截面面积相当，使隔板几乎挡住了第一种介质流过的壳体内腔的横截面，从而使第一种介质几乎只从隔板上的喷孔中通过;蛇形管直管段的轴线到隔板的距离最好不大于隔板上喷孔直径的10倍。

适宜的做法，是将若干根蛇形管并联在一起，装入壳体内，直管段部分要彼此平行并靠近，蛇形管采用的是随圆形截面管，放置时其横截面的长轴方向应与所述的第一种介质的流向平行。

下面结合附图对本发明作详细描述，这些图示意地表示了本发明的几个实施例。

图1是本发明换热器的局剖正视图。

图2是图1所示换热器壳体及其内部蛇形管的局部图。

图3是本发明另一种实施例一多根蛇形管并联设置的换热器的俯视图。

图4是沿图3中Ⅳ-Ⅳ线的纵剖图。

图5是本发明第三种实施例的局部剖视图。

图6表示第一种介质在换热器内绕流过数条平行蛇形管的情况。

图1所示为本发明的一个实施方案，它包括一个长的箱状壳体，各面基本为平面，但二端壁上带有若干折皱。壳体的截面形状呈矩形。壳体上部由第一种介质M1的流入管道11所封闭，而下部由该介质的流出管道12所封闭。流入管道11上装有吊板22，而流出管道12上也装有相似的吊板23。利用这二块吊板，便可将换热器固定。例如，将其固定在墙上或其它的基础结构上。流入管道11在其朝向壳体内部的一侧，开有若干较大直径的孔13。介质M1通过流入管道11给入，由此经孔13进入壳体10，如箭头所示。在流出管道12朝向壳体10内部的一面，也开有相应的孔，介质经流出管道12离开换热器，亦如箭头所示。流入管道11和流出管道12的右端部，都收缩成了较细的管径。在这些细管的端部可以安装恒温调节器，或放气阀等装置。对于底部的管子，还可以在此安装泄水阀。

蛇形管14是与壳体10固连在一起的。该蛇形管由一条管组成。例如，可采用带肋片的铜管来制作。正如图中所示，蛇形管具有若干段直管段14′，各段直管间由回弯管14″连在一起。连接于同一回弯管的二直管段离开回弯管延伸时稍许有些倾斜，如图中所示。但也可以平行地伸展。例如图5中即是此种情况。上述的直管段也可以只在大体的方向上平行，而各自成正弦曲线状弯曲。回弯管段14″置于壳体的波纹状外壁上的凸出部分15内。为了形成前边提到的直管段的倾斜，这些凸出部分15应彼此相对有少许的偏移。第二种介质M2通过入流口16给人到蛇形管内，而经出流口17离开，如箭头所示。正如图上所画的，蛇形管的直径比起连接口16和17来，要小许多。因此，这二个接口处都带有一段渐缩管。这里所描述的换热器，是按照逆流式的工作原理运行的。

就介质M1流经壳体10的流向而言，蛇形管的每一段直管段的上游方向都装有一块隔板18。按照图1，这些隔板交替地固定于壳体的二相对的波纹壁面上。固定点位于各波谷的内侧。然后，整个隔板延伸穿过壳体10直达蛇形管的回弯处。在该处，隔板的端部都在设计时留出了一段空隙或是开了一个孔，以便让回弯管段从中穿过，隔板的尺寸大小可以基本上覆盖整个壳体的横截面积，如图3所示，该图中表示了一种方法，即将隔板上的若干个凸出缘20插入壳体壁上的开口内，以此将隔板固定于壳体之中。仍如图3所示，隔板上开有大量的喷孔19，其形状可以是图中所画的圆形，也可以是长的，或其它任何适宜的截面形状。这里，至关重要的是隔板与沿直管段中心轴线所作横截面之间的距离，该距离以不大于喷孔直径的10倍较为合适。

以上所描述的换热器，其工作方式如下：

欲在其间进行换热的二介质M1和M2，其流道分别连接于流入管道11和流出管道12，以及入流口16和出流口17。于是，介质M2流过管14;而介质M1由管11通过开孔13流入壳体内部，被均匀分配于壳体的整个宽度上，如图1中所示。当介质M1流出孔13时，遇到了第一块隔板18，其上开有大量的喷孔19。该介质以向下散射流的形式从喷孔19喷出。由于隔板到直管段的管中心轴线间距离不大于喷孔直径的10倍左右，所以喷出的介质便将该直管段“包围”了起来，这一点极为优越，它使换热过程达到最佳状态，喷孔19之间的孔距大小，恰好使得从孔中喷出的一股股介质射流在蛇形管直段的上边界表面上彼此交汇混合，当介质M1通过第1层直管段后，又会碰到下一块隔板18，其设计形式与安装方式与第一块完全相同，从而将介质流又分配于下邻的直管段上。其余依此类推。图1中，画出了12段带有隔板的直管段，每一段管14′的上方都开有一排喷孔19。

图1所示的换热器，只有一条蛇形管14，这在一般情况下已经足够了，但是，当需要较大换热能力时，也可以采用如图3和图4中所示的方法，将多条蛇形管并联在一起。安装是，过些管的直管段彼此平行并相互靠近，并如前述实施方案中那样，在隔板18上开出排数与管子数目相应的喷孔19（见图3），并将这些喷孔对准各直管段，隔板18的长边上伸出直角凸缘20。该凸缘装入壳体10的平壁面上与之相配的孔中，以此将隔板18固定于壳体10内。凸缘20可用任意一种方法封死在孔中，例如用软焊，粘接，或熔焊等。由于管上带有肋片，所以并联在一起的相邻管子之间将会留出足够的间隙让流动介质M1通过。介质M1流过带有数条平行蛇形管14的换热器时的情况，详细地描绘于图6中。

如前所述，在前边二个实施方案中，隔板18长边与壳体的平面侧紧连在一起，短边交替地伸展至二端壁中之一处。如图3所示，板一直延伸到距离蛇形管回弯处的内侧有某一间隙处。这种结构的设计思想是这样的：当管14受热后，回弯段14″的外侧将向外膨胀，伸过原来留出的空隙而紧紧顶在壳体折皱部分15的内侧。其结果，介质M1中原来沿部位15下流的那部分流体将在这一接触点受到阻碍而不能继续下流。于是该部分介质将被迫另找出路，绕过管子而穿过隔板18端部与回弯内侧之间的空隙流下。这一绕过回弯管段的流体通道，在许多情况下是可行的，甚至是所期望的。然而，有时也需要将各层的直管段14′用隔板18完全分开。在图5中，这一点是通过让蛇形管14在靠近回弯处穿出壳体10外，而将回弯段14″置于壳体之外来实现的。采用这种办法时，隔板18可以将整个外周长都与壳体10的内壁连在一起，形成封闭的周边。壳体10之外当然还需要再装设一层壳体，尽管图5中并没有反映出这一点。

Claims (5)

1、一种换热器，由壳体（10）、至少一条蛇形管（14）以及数块隔板（18）组成，壳体（10）上设有第一种换热介质的流入管道（11）和流出管道（12）;蛇形管（14）具有基本上彼此平行的数段直管段（14′）和位于壳体（10）两相对壁面附近的回弯段（14″），并且有用来同上述第一种介质进行交换的第二种介质的进口（16）和出口（17）;沿着第一种介质换动方向着，隔板（18）设置在蛇形管（14）每一直管段（14′）的前方;其特征在于：隔板（18）上开有若干个喷孔（19），而且此隔板（18）几乎挡住了第一种介质流过的壳体（10）内腔通道的整个横截面，从而使第一种介质从隔板（18）上的喷孔（19）中通过;此外蛇形管（14）直管段（14′）的轴线到隔板（18）的距离不大于隔板（18）上喷孔（19）直径的10倍。

2、如权利要求1所述换热器，其特征在于：隔板（18）上各喷孔（19）之间的距离设置得使从喷孔（19）喷出的介质射流与相邻喷孔喷出的介质射流相交，此相交处大致在直管段（14′）朝向喷孔（19）一侧所处的平面上。

3、如权利要求1或2所述换热器，其特征在于：此蛇形管（14）为多根，以并联连接的方式装在壳体（10）内，它们的直管段（14′）相互靠近，并彼此平行。

4、如权利要求1或2所述换热器，其特征在于：蛇形管（14）的回弯段（14″）位于壳体（10）壁面之外。

5、如权利要求1或2所述的换热器，其特征在于：所述蛇形管是带肋片的椭圆截面管，其长轴方向与第一种介质流动方向平行。

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