CN102278902A - 换热器及其制造方法 - Google Patents

换热器及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102278902A
CN102278902A CN 201110185618 CN201110185618A CN102278902A CN 102278902 A CN102278902 A CN 102278902A CN 201110185618 CN201110185618 CN 201110185618 CN 201110185618 A CN201110185618 A CN 201110185618A CN 102278902 A CN102278902 A CN 102278902A
Authority
CN
China
Prior art keywords
knockout
liquid collecting
medium chamber
heat exchanger
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 201110185618
Other languages
English (en)
Other versions
CN102278902B (zh
Inventor
刘培
岑继文
蒋方明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Original Assignee
Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS filed Critical Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority to CN 201110185618 priority Critical patent/CN102278902B/zh
Publication of CN102278902A publication Critical patent/CN102278902A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102278902B publication Critical patent/CN102278902B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明涉及一种换热器及其制造方法，换热器的相邻的微金属管之间通过边界层中断通道相连，换热介质腔入口靠近第一集液-分液器设置，换热介质腔出口靠近第二集液-分液器设置。本发明所采用的微金属管的管径较小，在相同承压条件下，所需管壁薄，减少了由于金属管壁产生的换热热阻。换热过程中，跨临界状态下的高温高压介质可以充分的与换热介质腔内的换热介质进行热交换。并且，由于边界层中断通道的存在，热边界层没有充分发展即被破坏，充分利用热边界层在初始阶段厚度薄、热阻小的特点，有效地减少了固定存在的底层热阻。

Description

换热器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种换热器及其制造方法。
背景技术
换热器广泛应用于石油、化工、制药、暖通等领域，也发展出了适用于不同场合的各种型号的换热器。随着环保、低碳经济重要性的逐步提高，CO2作为一种环境友好型制冷工质进入了热泵等暖通设备领域。CO2跨临界循环系统运行时，CO2处于一种高温(40～120℃)高压(5～12MPa)的状态，传统的换热器不能满足其换热性、安全性以及可维护性的要求。同时传统的换热器由于热边界层的充分发展，降低了其换热性能。针对CO2跨临界循环系统应用的广泛前景，急需设计一种适合于跨临界状态下的高温高压介质进行换热的换热器。
发明内容
有鉴于此，有必要针对的问题，提供一种适合于跨临界状态下的高温高压介质进行换热的换热器及其制造方法。
一种换热器，包括多根微金属管、多个边界层中断通道、第一集液-分液器和第二集液-分液器，相邻的微金属管之间通过边界层中断通道相连，形成微通道换热芯管组，微通道换热芯管组设置在换热器外壳内，微金属管的外壁与换热器外壳之间形成换热介质腔，各微金属管的内部则为高温介质腔，换热器外壳和微通道换热芯管组分别与第一集液-分液器和第二集液-分液器固定连接，各微金属管通过第一集液-分液器与高温介质腔出口连接，各微金属管通过第二集液-分液器与高温介质腔入口连接，换热介质腔出口和换热介质腔入口分别与换热介质腔相连，换热介质腔入口靠近第一集液-分液器设置，换热介质腔出口靠近第二集液-分液器设置。
所述的换热器，其中，换热器外壳和微通道换热芯管组分别通过焊接或螺接的方式与第一集液-分液器和第二集液-分液器固定连接。
所述的换热器，其中，相邻微金属管之间的距离在10cm以内。
所述的换热器，其中，微金属管是管径为6*1mm的不锈钢圆管。
所述的换热器，其中，微金属管是波纹管、槽道管、缠绕管、螺纹管、翅片管中的一种。
所述的换热器，其中，换热介质腔入口与第一集液-分液器的距离在10cm以内，换热介质腔出口与第二集液-分液器的距离在10cm以内。
一种换热器的制造方法，包括：
将多根微金属管并联在一起，相邻的微金属管之间通过边界层中断通道相连，形成微通道换热芯管组；
将微通道换热芯管组放置于换热器外壳内，微金属管的外壁与换热器外壳之间形成换热介质腔，各微金属管的内部则为高温介质腔；
将换热器外壳和微通道换热芯管组分别与第一集液-分液器和第二集液-分液器固定连接，并使各微金属管通过第一集液-分液器与高温介质腔出口连接，使各微金属管通过第二集液-分液器与高温介质腔入口连接；
将换热介质腔出口和换热介质腔入口分别与换热介质腔相连，并使换热介质腔入口靠近第一集液-分液器设置，换热介质腔出口靠近第二集液-分液器设置。
所述的换热器的制造方法，其中，采用焊接或螺接的方式将换热器外壳和微通道换热芯管组分别与第一集液-分液器和第二集液-分液器固定连接。
本发明所采用的微金属管的管径较小，在相同承压条件下，所需管壁薄，减少了由于金属管壁产生的换热热阻。换热过程中，跨临界状态下的高温高压介质可以充分的与换热介质腔内的换热介质进行热交换。并且，由于边界层中断通道的存在，热边界层没有充分发展即被破坏，充分利用热边界层在初始阶段厚度薄、热阻小的特点，有效地减少了固定存在的底层热阻。同时，横向间错放置的边界层中断通道可对换热介质腔内的换热介质进行扰流，使换热介质在换热介质腔内形成S型流动路径，增强换热介质腔内部的对流换热。
附图说明
图1是本发明换热器的示意图。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种适合于跨临界状态下的高温高压介质进行换热的换热器。
请参阅图1，本发明的换热器包括多根微金属管4、多个边界层中断通道7、第一集液-分液器21和第二集液-分液器22，相邻的微金属管4之间通过边界层中断通道7(边界层中断通道7与微金属管4的材料相同，只是管径稍小)相连，形成微通道换热芯管组，微通道换热芯管组设置在换热器外壳3内，微金属管4的外壁与换热器外壳3之间形成换热介质腔9，各微金属管4的内部则为高温介质腔，换热器外壳3和微通道换热芯管组通过焊接或螺接的方式分别与第一集液-分液器21和第二集液-分液器22固定连接，各微金属管4通过第一集液-分液器21与高温介质腔出口1连接，各微金属管4通过第二集液-分液器22与高温介质腔入口6连接，高温介质腔出口1和高温介质腔入口6与主循环通道相连。换热介质腔出口5和换热介质腔入口8分别与换热介质腔相连，换热介质腔入口8靠近第一集液-分液器21设置，换热介质腔出口5靠近第二集液-分液器22设置，这样高温介质与换热介质采用逆向换热方式增强换热。
为增强换热，换热介质腔入口8与第一集液-分液器21的距离应在10cm以内，换热介质腔出口5与第二集液-分液器22的距离也应在10cm以内。
本发明换热器的制造方法如下：
首先将一定数量的微金属管4并联在一起，并间隔一定的距离(根据边界层充分发展长度公式计算并结合加工以及安全性要求，相邻微金属管4之间的距离应在10cm以内)，相邻的微金属管4之间通过边界层中断通道7相连，形成微通道换热芯管组，将微通道换热芯管组放置于换热器外壳3内，微金属管4的外壁与换热器外壳3之间形成换热介质腔9，各微金属管4的内部则为高温介质腔。采用焊接或螺接的方式将换热器外壳3和微通道换热芯管组分别与第一集液-分液器21和第二集液-分液器22固定连接，各微金属管4通过第一集液-分液器21与高温介质腔出口1连接，各微金属管4通过第二集液-分液器22与高温介质腔入口6连接，高温介质腔出口1和高温介质腔入口6与主循环通道相连。换热介质腔出口5和换热介质腔入口8分别与换热介质腔相连，将换热介质腔入口8靠近第一集液-分液器21设置，换热介质腔出口5靠近第二集液-分液器22设置，这样高温介质与换热介质采用逆向换热方式增强换热。
微金属管4可以从换热器外壳3内抽出，微金属管4可以是波纹管、槽道管、缠绕管、螺纹管或翅片管。
本发明采用模块化可拆卸式设计，根据不同的换热需求，组合不同长度换热器。
本发明所采用的微金属管4的管径较小(优选管径为6*1mm的不锈钢圆管，即圆管外径为6mm，管壁厚1mm)，在相同承压条件下，所需管壁薄，减少了由于金属管壁产生的换热热阻。换热过程中，跨临界状态下的CO2等高温高压介质可以充分的与换热介质腔内的换热介质进行热交换。并且，由于边界层中断通道7的存在，热边界层没有充分发展即被破坏，充分利用热边界层在初始阶段厚度薄、热阻小的特点，有效地减少了固定存在的底层热阻。同时，横向间错放置的边界层中断通道7可对换热介质腔内的换热介质进行扰流，使换热介质在换热介质腔内形成S型流动路径，增强换热介质腔内部的对流换热。
综上所述，本发明结构合理，小巧紧凑，承压范围大，易于加工，换热效率高，抗震性能好，并可以采用模块化的方式简单的扩大或减小换热面积，适合于跨临界状态下的高温高压介质的换热。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种换热器，其特征在于：包括多根微金属管、多个边界层中断通道、第一集液-分液器和第二集液-分液器，相邻的微金属管之间通过边界层中断通道相连，形成微通道换热芯管组，微通道换热芯管组设置在换热器外壳内，微金属管的外壁与换热器外壳之间形成换热介质腔，各微金属管的内部则为高温介质腔，换热器外壳和微通道换热芯管组分别与第一集液-分液器和第二集液-分液器固定连接，各微金属管通过第一集液-分液器与高温介质腔出口连接，各微金属管通过第二集液-分液器与高温介质腔入口连接，换热介质腔出口和换热介质腔入口分别与换热介质腔相连，换热介质腔入口靠近第一集液-分液器设置，换热介质腔出口靠近第二集液-分液器设置。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：换热器外壳和微通道换热芯管组分别通过焊接或螺接的方式与第一集液-分液器和第二集液-分液器固定连接。
3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：相邻微金属管之间的距离在10cm以内。
4.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：微金属管是管径为6*1mm的不锈钢圆管。
5.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：微金属管是波纹管、槽道管、缠绕管、螺纹管、翅片管中的一种。
6.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：换热介质腔入口与第一集液-分液器的距离在10cm以内，换热介质腔出口与第二集液-分液器的距离在10cm以内。
7.一种换热器的制造方法，其特征在于，包括：
将多根微金属管并联在一起，相邻的微金属管之间通过边界层中断通道相连，形成微通道换热芯管组；
将微通道换热芯管组放置于换热器外壳内，微金属管的外壁与换热器外壳之间形成换热介质腔，各微金属管的内部则为高温介质腔；
将换热器外壳和微通道换热芯管组分别与第一集液-分液器和第二集液-分液器固定连接，并使各微金属管通过第一集液-分液器与高温介质腔出口连接，使各微金属管通过第二集液-分液器与高温介质腔入口连接；
将换热介质腔出口和换热介质腔入口分别与换热介质腔相连，并使换热介质腔入口靠近第一集液-分液器设置，换热介质腔出口靠近第二集液-分液器设置。
8.根据权利要求1所述的换热器的制造方法，其特征在于：采用焊接或螺接的方式将换热器外壳和微通道换热芯管组分别与第一集液-分液器和第二集液-分液器固定连接。
CN 201110185618 2011-07-04 2011-07-04 换热器及其制造方法 Active CN102278902B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110185618 CN102278902B (zh) 2011-07-04 2011-07-04 换热器及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110185618 CN102278902B (zh) 2011-07-04 2011-07-04 换热器及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102278902A true CN102278902A (zh) 2011-12-14
CN102278902B CN102278902B (zh) 2013-01-23

Family

ID=45104497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110185618 Active CN102278902B (zh) 2011-07-04 2011-07-04 换热器及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102278902B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104373186A (zh) * 2014-11-14 2015-02-25 芜湖新传机械制造有限公司 一种船用发动机用冷却器总成
CN109751903A (zh) * 2017-11-08 2019-05-14 中国科学院金属研究所 一种基于中空泡沫材料的微通道换热装置及其应用

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103206876B (zh) * 2013-03-29 2015-01-07 合肥通用机械研究院 一种细小通道蜂窝管式高效换热器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2713557B1 (de) * 1977-03-28 1978-08-03 Evt Energie & Verfahrenstech Rippenrohr fuer Waermetauscher
JPS6222994A (ja) * 1985-07-22 1987-01-31 Toshiba Corp 多管式熱交換器
DE19629185A1 (de) * 1995-07-19 1997-01-23 Kellogg M W Co Röhrenwärmeaustauscher mit Aufprallverteiler
JP2005180268A (ja) * 2003-12-18 2005-07-07 Isuzu Motors Ltd エンジンのｅｇｒクーラー
CN101083329A (zh) * 2007-05-14 2007-12-05 华南理工大学 燃料电池微型高效热动自循环冷却系统
CN201215331Y (zh) * 2008-01-29 2009-04-01 刘志恒 一种柴草炉灶
CN101473432A (zh) * 2006-06-14 2009-07-01 丰田自动车株式会社 散热装置以及冷却器
CN101782346A (zh) * 2010-01-14 2010-07-21 华南理工大学 交错互通微通道网状结构换热板及其制造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2713557B1 (de) * 1977-03-28 1978-08-03 Evt Energie & Verfahrenstech Rippenrohr fuer Waermetauscher
JPS6222994A (ja) * 1985-07-22 1987-01-31 Toshiba Corp 多管式熱交換器
DE19629185A1 (de) * 1995-07-19 1997-01-23 Kellogg M W Co Röhrenwärmeaustauscher mit Aufprallverteiler
JP2005180268A (ja) * 2003-12-18 2005-07-07 Isuzu Motors Ltd エンジンのｅｇｒクーラー
CN101473432A (zh) * 2006-06-14 2009-07-01 丰田自动车株式会社 散热装置以及冷却器
CN101083329A (zh) * 2007-05-14 2007-12-05 华南理工大学 燃料电池微型高效热动自循环冷却系统
CN201215331Y (zh) * 2008-01-29 2009-04-01 刘志恒 一种柴草炉灶
CN101782346A (zh) * 2010-01-14 2010-07-21 华南理工大学 交错互通微通道网状结构换热板及其制造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104373186A (zh) * 2014-11-14 2015-02-25 芜湖新传机械制造有限公司 一种船用发动机用冷却器总成
CN109751903A (zh) * 2017-11-08 2019-05-14 中国科学院金属研究所 一种基于中空泡沫材料的微通道换热装置及其应用
CN109751903B (zh) * 2017-11-08 2020-05-15 中国科学院金属研究所 一种基于中空泡沫材料的微通道换热装置及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN102278902B (zh) 2013-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203190850U (zh) 一种双螺旋式热交换器
CN105571356A (zh) 翼片/螺旋片组合式双管换热器
CN101349514A (zh) 一种内外翅片插管式高温换热器
CN102278902B (zh) 换热器及其制造方法
CN103063058A (zh) 一种新型卧式冷却器
CN102022933A (zh) 绕管式换热器
CN201811623U (zh) 一种组合式热管换热器
CN203550682U (zh) 一种多介质管壳式换热器
CN103851835A (zh) 一种高效换热系统
CN105202951A (zh) 一种浮头式换热器装置
CN103411451A (zh) 一种整流式管壳式换热器
CN202928218U (zh) 一种高效换热系统
CN2872275Y (zh) 管壳式换热器
CN202304502U (zh) 圆柱形换热器
CN104296383A (zh) 一种高效冷凝换热器
CN203892197U (zh) 一种螺杆式空压机高温余热回收机
CN203893711U (zh) 一种直接冷凝多管型换热装置
CN202928178U (zh) 一种空调换热系统
CN201935605U (zh) 绕管式换热器
CN106370036A (zh) 一种浮头式单管程逆流换热方法及换热器
CN203635023U (zh) 装有板式换热器的甲醇转化和合成压缩工段系统
CN205156698U (zh) 一种浮头式换热器装置
CN203671918U (zh) 一种高效冷凝燃气热水器
CN202013119U (zh) 一种封闭式冷却塔的热交换器
CN203337004U (zh) 用于闭式冷却塔的换热管结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant