CN102563978A - 壳管式换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种壳管式换热器，包括壳管、换热管、进液管、出液管、管箱、均流板及管板，管板设于壳管的端部，在管板上设有多个安装孔，各换热管的进液端、出液端分别连接在管板的安装孔上并伸入壳管，均流板与管箱连接并在其间形成进液腔，进液管及出液管连接在管箱上，且进液管与进液腔相通，在均流板上设有多个均流孔，各均流孔分别与各换热管的进液端相对；各均流孔的横截面积之和小于进液管的横截面积。本发明的换热效果好，传热系数高，提高了空调机的能效。

Description

壳管式换热器
技术领域
本发明属于空调领域，具体涉及一种壳管式换热器。
背景技术
在制冷空调行业，制冷剂的均匀分配一直是换热器厂家不断研究的问题，制冷剂的均匀分配也是影响换热器效率的主要因素，对于管排数非常多的壳管式换热器而言更是如此。由于制冷剂的特殊性，在从小空间进入大空间时一部分液体的状态容易发生变化在进入换热管以前容易产生换热器下部分制冷剂液体多，而上部分制冷剂气体多的分层现象，分层导致换热器上部份是气体，制冷剂气体隔着换热管与载冷剂的换热效果较制冷剂液体隔着换热管与载冷剂的换热效果差很多，这样就导致蒸发器上部分的换热管的利用率非常低，进入各换热管内的制冷剂流量也不均匀，过热度难控制。
所以，对于壳管式换热器而言，采用均流板可以很好地解决以上问题，但现有的均流板会对制冷剂的流速造成影响，导致从各均流孔流入换热管的制冷剂的流速较低，影响到壳管式换热器的传热系数，进而影响到整个空调机的能效。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种壳管式换热器，本发明的换热效果好，传热系数高，提高了空调机的能效。
其技术方案如下。
一种壳管式换热器，包括壳管、换热管、进液管、出液管、管箱、均流板及管板，管板设于壳管的端部，在管板上设有多个安装孔，各换热管的进液端、出液端分别连接在管板的安装孔上并伸入壳管，均流板与管箱连接并在其间形成进液腔，进液管及出液管连接在管箱上，且进液管与进液腔相通，在均流板上设有多个均流孔，各均流孔分别与各换热管的进液端相对；各均流孔的横截面积之和小于进液管的横截面积。
下面对本发明进一步技术方案进行说明。
在所述管板与管箱之间还形成出液腔，所述出液管与出液腔相通，在所述均流板与管板之间设有垫片，在垫片上设有隔断，隔断将所述进液腔与出液腔相互隔开。
各所述均流孔在所述均流板上均布。
各所述均流孔呈排状分布，各排之间相互错开，且相邻三个所述均流孔的连线形成等腰三角形。
各所述均流孔的横截面积之和为进液管的横截面积的0.5至0.9。
在所述管箱的内侧设有镶嵌凹部，所述均流板安装在该镶嵌凹部。
在所述进液管及出液管的前端均设有过渡管，所述进液管、出液管的前端分别通过各自的过渡管与所述进液腔、出液腔相通。
所述进液管的过渡管的孔径大于进液管的孔径，出液管的过渡管的孔径大于出液管的孔径。
下面对本发明的优点进行说明。
1、当制冷剂从进液管进入管箱后，会很快将进液腔填满，并通过均流板的各均流孔均匀分配给各换热管，由于各均流孔的横截面积较小，则在均流板的两侧就会形成压力差，所以，制冷剂通过均流板之后，可以进一步提高制冷剂的流速。当制冷剂的流速在空调系统允许的范围内提高时，换热管内的传热系数能够提高10％～25％左右，从而整机的COP提高10％左右，从而达到节能的目的。
2、由于各均流板上均流孔的横截面积减小，在工作过程中，从进液管进入的制冷剂会将整个进液腔填满，可以使制冷剂均匀的分配到各个换热管内，避免制冷剂分层现象带来的缺陷。
3、各均流孔在均流板上排状分布，且相互错开，使得均流孔在均流板上分布更均匀，在工作过程中，制冷剂可以更均匀的进入到换热管内。
4、各均流孔的横截面积之和为进液管的横截面积的0.5至0.9，当制冷剂流经均流孔之后，其流速为进液管中制冷剂流速的1/0.5倍至1/0.9倍，该流速范围在空调器的允许范围内。
5、在所述进液管及出液管的前端均设有过渡管，进液管的过渡管的孔径大于进液管的孔径，出液管的过渡管的孔径大于出液管的孔径。这样可保证冷媒由进液管小空间进入进液腔大空间时不会立即膨胀，从而避免了冷媒从小空间进入大空间时有部分气化的问题。
附图说明
图1是本发明实施例所述壳管式换热器的端部结构图。
图2是图1的拆解图。
图3是管箱与均流板的连接结构图。
图4是管箱的结构图。
图5是均流板的结构图。
图6是垫片的结构图
附图标记说明：1、换热管，2、进液管，3、出液管，4、管箱，5、均流板，6、管板，7、进液腔，8、均流孔，9、出液腔，10、垫片，11、隔断，12、镶嵌凹部，13、过渡管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1至图6所示，一种壳管式换热器，包括壳管、换热管1、进液管2、出液管3、管箱4、均流板8及管板6，管板6设于壳管的端部，在管板6上设有多个安装孔，各换热管1的进液端、出液端分别连接在管板6的安装孔上并伸入壳管，均流板5与管箱4连接并在其间形成进液腔7，进液管2及出液管3连接在管箱4上，且进液管2与进液腔7相通，在均流板5上设有多个均流孔8，各均流孔8分别与各换热管1的进液端相对；各均流孔8的横截面积之和小于进液管2的横截面积。
其中，各均流孔8的横截面积之和为进液管2的横截面积的0.5至0.9。在管板6与管箱4之间还形成出液腔9，出液管3与出液腔9相通，在均流板5与管板6之间设有垫片10，在垫片10上设有隔断11，隔断11将进液腔7与出液腔9相互隔开。在管箱4的内侧设有镶嵌凹部12，均流板5安装在该镶嵌凹部12。在进液管2及出液管3的前端均设有过渡管13，进液管2、出液管3的前端分别通过各自的过渡管13与进液腔7、出液腔9相通。
各均流孔8在均流板5上均布；各均流孔8呈排状分布，各排之间相互错开，且相邻三个均流孔8的连线形成等腰三角形。
本实施例具有如下优点。
1、当制冷剂从进液管2进入管箱4后，会很快将进液腔7填满，并通过均流板5的各均流孔8均匀分配给各换热管1，由于各均流孔8的横截面积较小，则在均流板5的两侧就会形成压力差，所以，制冷剂通过均流板5之后，可以进一步提高制冷剂的流速。当制冷剂的流速在空调系统允许的范围内提高时，换热管1内的传热系数能够提高10％～25％左右，从而整机的COP提高10％左右，从而达到节能的目的。
2、由于各均流板5上均流孔8的横截面积减小，在工作过程中，从进液管2进入的制冷剂会将整个进液腔7填满，可以使制冷剂均匀的分配到各个换热管1内，避免制冷剂分层现象带来的缺陷。
3、各均流孔8在均流板5上排状分布，且相互错开，使得均流孔8在均流板5上分布更均匀，在工作过程中，制冷剂可以更均匀的进入到换热管1内。
4、各均流孔8的横截面积之和为进液管2的横截面积的0.5至0.9，当制冷剂流经均流孔8之后，其流速为进液管2中制冷剂流速的1/0.5倍至1/0.9倍，该流速范围在空调器的允许范围内。
5、在进液管2及出液管3的前端均设有过渡管13，进液管2的过渡管13的孔径大于进液管2的孔径，出液管3的过渡管13的孔径大于出液管2的孔径。这样可保证冷媒由进液管2小空间进入进液腔7大空间时不会立即膨胀，从而避免了冷媒从小空间进入大空间时有部分气化的问题。
具体分析如下。
该均流板5的开孔大小是由进液管5的大小来决定(进液管5的截面积决定开孔的大小)，该均流板5的所有开孔的截面积总和是进液管2流通截面积的50％～90％。
现举例如下：进液管2用的是内径是ΦDi的管，管板6进液方向的换热管数量是n.进液管2的流通截面积是(π*Di2)/4，则分配器所有开孔截面积总和是(π*Di2)/8～(9π*Di2)/40。则分配器的开孔大小是：
当制冷剂流量为M，进液管2的横截面积为S1，均流板5的各均流孔8的横截面积之和为S2，S2＝0.5S1～0.9S1时，则进液管2处的制冷剂流速为V1＝M/S1，由于原有均流板5中各均流孔8的横截面积之和远大于横截面积S1，则原来经过均流板5的流速就小于V1，当改用本实施例所述均流板5后，由于制冷剂流量不变，则现在的流速是V2＝M/S2＝M/(0.5S1～0.9S1)＝1.1～2V1。由于所有换热管1的大小都是一样的，则经过均流板5分流后的制冷剂进入换热管1时的流速都是1.1～2V1。当流速在空调系统允许的范围内提高时，换热管1内的传热系数能够提高10％～25％左右，使整机的COP提高10％左右，因为换热量Q＝KSΔt，当总传热系数K提高时，换热量Q增加，则COP＝Q/W提高，从而达到节能的目的。
同时，当机组运行时，从进液口进入的制冷剂仍然可以将整个进液腔7填充满，这样同样能够使制冷剂通过均流板5均匀地分配到每一个换热管1，达到充分利用每一根换热管1的目的。
以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种壳管式换热器，包括壳管、换热管、进液管、出液管、管箱、均流板及管板，管板设于壳管的端部，在管板上设有多个安装孔，各换热管的进液端、出液端分别连接在管板的安装孔上并伸入壳管，均流板与管箱连接并在其间形成进液腔，进液管及出液管连接在管箱上，且进液管与进液腔相通，在均流板上设有多个均流孔，各均流孔分别与各换热管的进液端相对；其特征在于，各均流孔的横截面积之和小于进液管的横截面积。
2.如权利要求1所述壳管式换热器，其特征在于，在所述管板与管箱之间还形成出液腔，所述出液管与出液腔相通，在所述均流板与管板之间设有垫片，在垫片上设有隔断，隔断将所述进液腔与出液腔相互隔开。
3.如权利要求1所述壳管式换热器，其特征在于，各所述均流孔在所述均流板上均布。
4.如权利要求3所述壳管式换热器，其特征在于，各所述均流孔呈排状分布，各排之间相互错开，且相邻三个所述均流孔的连线形成等腰三角形。
5.如权利要求1至4中任一项所述壳管式换热器，其特征在于，各所述均流孔的横截面积之和为进液管的横截面积的0.5至0.9。
6.如权利要求1至4中任一项所述壳管式换热器，其特征在于，在所述管箱的内侧设有镶嵌凹部，所述均流板安装在该镶嵌凹部。
7.如权利要求1至4中任一项所述壳管式换热器，其特征在于，在所述进液管及出液管的前端均设有过渡管，所述进液管、出液管的前端分别通过各自的过渡管与所述进液腔、出液腔相通。
8.如权利要求7所述壳管式换热器，其特征在于，所述进液管的过渡管的孔径大于进液管的孔径，出液管的过渡管的孔径大于出液管的孔径。
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