CN101871736A - 一种热交换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热交换装置，包括一个封闭的容器，在容器内设置换热模块，换热模块的两端分别与工质一管和工质二管相连接，容器上固定连接有第一换热管和第二换热管，工质一管、工质二管、第一换热管及第二换热管均固定连接于容器的底壁上，第二换热管的顶部开口直接开在容器底壁上并与容器内腔连通，第一换热管穿过容器的底壁伸入至容器的内部。该装置将所有管路均固定连接于容器的底部，使得热交换装置的整体结构更加简单，同时也简化了加工工艺，大幅度降低材料及制造成本，并可提高其可靠性，另外，还可以通过调节第一换热管的高度，实现容器内换热液体或气体的有效分层，得到不同温度的液体或气体，提高整个装置的换热效率。

Description

一种热交换装置

技术领域

本发明涉及的是一种热交换装置，特别涉及一种可广泛用于气气、液液或气液热量交换的热交换装置。

背景技术

在石油化工、锅炉、热水器、空调冷水机组、热泵热水器及热水空调等技术领域，都会使用到用于气气、液液和气液热量交换的热交换装置，热交换装置根据用途不同，结构也会有所不同。

其中，较为普遍采用的热交换装置的结构一般包括一个封闭的容器，容器内设置换热模块，换热模块的两端分别与工质的进出管相连接，容器上设有换热气体或液体的进液(气)管和出液(气)管，换热气体或液体从进液(气)管进入容器内，与换热模块内的工质进行热交换，从而对换热气体或液体进行升温或降温，最后从出液(气)管排出。

现有的该类热交换装置，其工质的进出管口分别开在容器的底部和顶部，或者开在容器两侧的上下两端，换热气体或液体的进出管口也同样分别开在容器的底部和顶部，或者开在容器两侧的上下两端，而且工质的进出管口和换热气体或液体的进出管口分别开在容器的不同壁面上，使得热交换装置的结构和加工工艺复杂，成本升高，可靠性降低，应用范围也受到较大的限制，只适用于工业环境或者大型制冷行业，很难实现大规模的推广应用。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种结构和加工工艺简单，成本低，可靠性高的热交换装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种热交换装置，包括一个封闭的容器，在所述容器内设置换热模块，所述换热模块的两端分别与用于工质进出的工质一管和工质二管相连接，所述容器上固定连接有用于换热液体或气体进出的第一换热管和第二换热管，所述工质一管、工质二管、第一换热管及第二换热管均固定连接于所述容器的底壁上，所述第二换热管的顶部开口直接开在所述容器底壁上并与所述容器内腔连通，所述第一换热管穿过所述容器的底壁伸入至容器的内部。

本发明的进一步改进在于，所述换热模块包括直管和螺旋盘管两部分，所述直管的一端连接于所述工质一管，所述直管的另一端连接于所述螺旋盘管的顶部，所述螺旋盘管的底部连接于所述工质二管。

所述第一换热管的顶部开口位于所述容器内腔的上部，所述第一换热管为一直管。

在所述容器的底壁上连通一排污管，所述排污管上设置一排污阀，在位于所述容器外部的所述第一换热管上连通一泄压管，所述泄压管上设置一泄压阀。

所述第一换热管为高温换热液体或气体的流入或流出管，相应的所述第二换热管为低温换热液体或气体的流出或流入管。所述工质一管为高温工质的流入或流出管，相应的所述工质二管为低温工质的流出或流入管。

综上内容，本发明所述的一种热交换装置，将所有管路均固定连接于容器的底部，使得热交换装置的整体结构更加简单，同时也简化了加工工艺，无论容器的底部采用焊接工艺或是采用法兰盘工艺，均可以大幅度降低材料及制造成本，并可大幅度提高其可靠性。

本发明可以通过调节第一换热管的高度，实现容器内换热液体或气体的有效分层，从而在最短的时间内得到不同温度要求的液体或气体，提高了整个装置的换热效率和换热速度。

另外，本发明在容器的底部连通一排污管，可以实现在换热液体污浊时的有效排放，保证了液体的洁净，不但可以进一步提高换热效率，同时也使得换热后的液体达到卫生标准。

在第一换热管上设置泄压管和泄压阀，可以实现压力容器在过高的压力时自动泄压，同时不会被沉在容器底部的污浊物堵塞，保证了整个装置的安全可靠性。

该装置既可以用于对换热液体或气体进行加热，也可以用于对换热液体或气体进行降温，实现高效换热的目的，可广泛用于石油化工、锅炉、热水器、空调冷水机组、热泵热水器、热水空调器等众多技术领域。

附图说明

图1本发明的结构示意图。

如图1所示，容器1，换热模块2，工质一管3，工质二管4，第一换热管5，第二换热管6，底壁7，排污管8，第一换热管的顶部开口9，泄压管10。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，一种热交换装置，包括一封闭的容器1，在容器1内设置换热模块2，换热模块2内流动的是高温或低温的工质，用于与容器1内的换热液体或气体进行热交换，换热模块2的两端分别与工质一管3和工质二管4相连接，容器1上固定连接有第一换热管5和第二换热管6，第一换热管5和第二换热管6用于换热液体或气体的流入或流出。

该装置中，工质一管3、工质二管4、第一换热管5及第二换热管6均固定连接于容器1的底壁7上，这样，为保证底壁7的强度，可以只加厚底壁7的材料厚度，相应的容器1其它壁面的材料就可以相对地薄一些，从而可以降低材料成本，同时，无论容器1的底壁7采用焊接工艺或是采用法兰盘工艺进行安装，均可以简化整个装置的加工工艺，并可保证其安装强度，降低制造成本，大幅度提高其可靠性。

第二换热管6的顶部开口直接开在容器1的底壁7上，并与容器1的内腔连通。

第一换热管5穿过容器1的底壁7伸入至容器1的内部，第一换热管5的高度可以根据实际需要进行调节，其顶部开口9位于容器1内的不同高度，就可以获得不同温度的液体或气体，实现容器1内换热液体或气体的有效分层。如要保证容器1内的换热液体或气体与工质进行充分的热交换，以获得最高温度或最低温度的液体或气体，则需要将第一换热管5的顶部开口9置于容器1内腔靠近上部的位置。为保证液体或气体在短时间内流入或流出第一换热管5，第一换热管5采用直管形式。

换热模块2包括直管2a和螺旋盘管2b两部分，直管2a的一端连接于工质一管3，直管2a的另一端连接于螺旋盘管2b的顶部，螺旋盘管2b的底部连接于工质二管4。当工质一管3内有高温工质流入时，直管2a部分可以保证高温工质在短时间内到达容器1的上部，工质再通过螺旋盘管2b部分与容器1内的换热液体或气体进行充分的热交换，以实现容器1内换热液体或气体的有效分层。

因为低温的液体或气体的比重高于高温液体或气体的比重，为提高换热效率，并有助于换热液体或气体在容器1内从下至上实现不同温度区域的有效分层，第一换热管5设计为高温换热液体或气体的流入或流出管，也就是保证高温液体或气体从容器1的上部流入或流出容器1，相应的第二换热管6设计为低温换热液体或气体的流出或流入管，也就是保证低温的液体或气体从容器1的底部流入或流出，同理，工质一管3为高温工质的流入或流出管，相应的工质二管4为低温工质的流出或流入管。

在容器1的底壁7上再连通一排污管8，在排污管8上设置一排污阀(图中未显示)，排污管8应尽可能地开在底壁7的最低点位置，更有利于液体的排出。当容器1内的换热液体污浊时，可以打开排污阀，将污浊的液体从排污管8内排出，这样不但可以进一步提高整个热交换装置的换热效率，同时可以保证液体的卫生标准。

在位于容器1外部的第一换热管5上连通一泄压管10，泄压管10上设置一泄压阀(图中未显示)，当容器1内的压力过高，超过泄压阀的设定值时，泄压阀就会自动开启，保证整个热交换装置的可靠性，同时，泄压管10位于容器1的外部，还可以避免沉在容器1底部的污浊物堵塞泄压管10。

综上所述，所述工质一管3、换热模块2、工质二管4组成该热交换装置的升温或降温系统；所述容器1、第一换热管5、第二换热管6组成该热交换装置的能量存储、转移系统；所述容器1、排污管8、泄压管10组成该热交换装置的安全系统。

下面以给液体升温为例，对该热交换装置的工作过程进行详细说明：

当需要给液体进行升温时，高温的工质从工质一管3内流入，经过直管2a部分到达容器1的上部，此时，工质与容器1内的液体之间热交换较少，工质再沿螺旋盘管2b部分从上至下流动，与容器1内的液体进行充分的热交换，最后，经热交换后的低温工质从工质二管4流出。

同时，低温的液体从第二换热管6内流入至容器1的内腔中，由于换热模块2内的高温工质基本上是从上向下流动，所以容器1内的液体从下至上温度逐步升高，容器1内的上部靠近第一换热管5顶部开口9的位置处，液体温度最高，此时，高温液体从顶部开口9进入至第一换热管5内，再从第一换热管5的底部流出。

下面以给液体降温为例，对该热交换装置的工作过程进行详细说明：

当需要给液体进行降温时，低温的工质从工质二管4内流入，经过螺旋盘管2b部分部分从下至上流动，与容器1内的液体进行充分的热交换，最后到达容器1的上部，工质再沿直管2a部分从上至下流动，此时，直管2a部分中的工质与容器1内的液体热交换较少，最后，经热交换后的高温工质从工质一管3流出。

同时，高温的液体从第一换热管5内流入，沿第一换热管5至容器1的上部，从第一换热管5的顶部开口9流出至容器1的内腔中，由于换热模块2内的低温工质基本上是从下向上流动，所以容器1内的液体从上至下温度逐步降低，容器1内的上部靠近第一换热管5顶部开口9的位置处，液体温度最高，容器1底部位置的液体，温度最低，最后，经热交换后的低温液体从第二换热管6内流出。

如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种热交换装置，包括一个封闭的容器(1)，在所述容器(1)内设置换热模块(2)，所述换热模块(2)的两端分别与用于工质进出的工质一管(3)和工质二管(4)相连接，所述容器(1)上固定连接有用于换热液体或气体进出的第一换热管(5)和第二换热管(6)，其特征在于：所述工质一管(3)、工质二管(4)、第一换热管(5)及第二换热管(6)均固定连接于所述容器(1)的底壁(7)上，所述第二换热管(6)的顶部开口直接开在所述容器(1)底壁(7)上并与所述容器(1)内腔连通，所述第一换热管(5)穿过所述容器(1)的底壁(7)伸入至容器(1)的内部。

2.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于：所述换热模块(2)包括直管(2a)和螺旋盘管(2b)两部分，所述直管(2a)的一端连接于所述工质一管(3)，所述直管(2a)的另一端连接于所述螺旋盘管(2b)的顶部，所述螺旋盘管(2b)的底部连接于所述工质二管(4)。

3.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于：所述第一换热管(5)的顶部开口(9)位于所述容器(1)内腔的上部。

4.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于：所述第一换热管(5)为一直管。

5.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于：在所述容器(1)的底壁(7)上连通一排污管(8)，所述排污管(8)上设置一排污阀。

6.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于：在位于所述容器(1)外部的所述第一换热管(5)上连通一泄压管(10)，所述泄压管(10)上设置一泄压阀。

7.根据权利要求1至6任一项所述的热交换装置，其特征在于：所述第一换热管(5)为高温换热液体或气体的流入或流出管，相应的所述第二换热管(6)为低温换热液体或气体的流出或流入管。

8.根据权利要求1至6任一项所述的热交换装置，其特征在于：所述工质一管(3)为高温工质的流入或流出管，相应的所述工质二管(4)为低温工质的流出或流入管。

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