CN103292609B - 管壳式空冷器 - Google Patents

Abstract

管壳式空冷器，包括第一管箱和第二管箱，第一管箱通过壳体与第二管箱固定连接，所述壳体底部近第一管箱处设置有进风口，进风口内设置有风机，壳体顶部近第二管箱处设置有出风口，壳体呈圆筒状，壳体的两端分别与圆型的第一管箱、第二管箱固定连接，所述壳体内部等距离设置有至少三个支撑环，第一管箱通过多根高效换热管与第二管箱相通，所述高效换热管为翅片管或多股流扁管。本设计不仅空气流通阻力小、冷凝效果好，而且节能环保、适应于各种缺乏水源的冷却环境。

Description

管壳式空冷器

技术领域

本发明涉及一种热交换装置，尤其涉及一种管壳式空冷器，具体适用于减小空气流通阻力、优化冷凝效果。

背景技术

工业上使用的换热器有多种结构，在管间支撑物结构方面，主要有单弓折流板以及环折流板等，目前常用的换热器以单弓折流板支撑管束的结构较多，且换热管主要为光滑传热管。在弓形折流板换热器中，流体在折流板与筒体转角处形成死区，折流造成流体阻力大、压降高，且容易引起管束的振动破坏。光滑管的传热系数较低，也导致了换热器传热性能差。这种换热器需要大量的水资源，不适用于部分水资源匮乏的地区。

中国专利申请公布号为CN102914177A，申请公布日为2013年2月6日的发明专利公开了一种风冷式气体冷却器，包括外壳、外壳内部的腔体、支腿、进气口、出气口、进风口、出风口和排液口，所述腔体由一个隔板分隔成上下两部分，所述上部分腔体和下部分腔体均包含若干根在腔体内部倾斜设置的翅片管；所述腔体内部还具有若干个折流板。虽然该发明对于气体有一定的冷凝效果，但其仍有以下缺陷：

1、该发明中折流板的设计，在折流板与腔体的连接处形成死区，对风冷气流造成了较大的阻力，不利于气体的流动。气体冷凝不同于液体冷凝，水的密度较大、比热容高，设置折流板有利于水与换热管充分接触进行热交换，使冷却更加充分；而空气密度小、比热容低，采用折流板的设计不仅没有起到更好的散热效果，反而影响了空气的流速。

2、该发明采用两层管束散热，冷凝效果不佳。该发明的进气口、出气口与出风口在同一侧，而进风口在另一侧，进风口处空气的温度最低，出风口处空气温度最高；在近出风口端，被上层管束加热的空气，将反过来加热下层管束中的冷凝气体，反而使其温度升高，影响冷凝效果。

3、该发明中两侧的管箱横截面为矩形，矩形结构仅适用于常压或低压工况，不能适应较高的压力要求，相对于圆形管箱其耐压性能较差，使用寿命相对较短。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的风冷气流流通阻力大、冷凝效果差的问题，提供一种风冷气流流通阻力小、冷凝效果好管壳式空冷器。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

管壳式空冷器，包括第一管箱和第二管箱，所述第一管箱通过壳体与第二管箱固定连接，所述壳体底部近第一管箱处设置有进风口，壳体顶部近第二管箱处设置有出风口；

所述第一管箱通过多根高效换热管与第二管箱相通，第一管箱的一端设置有流体进口，第一管箱的另一端为第一管板，所述高效换热管的一端通过第一管板与第一管箱的流体进口相通，高效换热管的另一端通过第二管板与第二管箱的流体出口相通；

所述进风口内设置有风机。

所述壳体呈圆筒状，壳体的两端分别与圆形的第一管箱、第二管箱固定连接，所述壳体内部等距离设置有至少三个支撑环。

所述高效换热管为多股流扁管。

所述支撑环为间隔设置的纵向支撑环与横向支撑环，所述纵向支撑环中部沿竖直方向均匀设置有多根支撑定位杆，所述横向支撑环中部沿水平方向均匀设置有多根支撑定位杆。

所述多根多股流扁管呈90度排布，且与纵向支撑环、横向支撑环相配合。

所述高效换热管为翅片管。

所述支撑环为波纹支撑环，所述波纹支撑环中部沿水平方向均匀设置有多根波纹定位杆，相邻两波纹定位杆的波纹交错设置。

所述翅片管设置于波纹定位杆的下凹处，多根翅片管均设置于壳体内的中部。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明管壳式空冷器采用了带壳体的风冷方式，利用风机实现强制风冷，这一设计优化了冷却效果，与现有风冷方式相比，强制风冷冷却效果更好；本设计体积小、整体性好、安装方便，且空气腐蚀性低，不需采取任何清垢的措施，可适应各种恶劣环境，在缺水地区，用水冷器成本就相对增加了很多，而空气的成本几乎为零，更加节约成本，特别是为干旱缺水地区和高空环境提供了一种强制空气冷却的方式；此外，直接采用自然河水或湖水的换热装置，会导致河水或湖水的水温升高，破坏水体生态平衡，采用空冷方式可缓解这一问题。因此，本设计节能环保、适用范围广、冷却效果好。

2、本发明管壳式空冷器中的支撑环作为管间支撑物，在解决管间支撑问题的同时，对壳体内空气流动的影响小，使空冷器达到预想的冷却效果。当高能换热管为多股流扁管时，纵向支撑环与横向支撑环间隔设置，保障管间支撑牢固和冷却气流流动畅通；当高能换热管为翅片管时，采用波纹支撑环支撑，使上下相邻的两层翅片管错开设置，合理利用空间的同时保证散热效果，且在壳体内的上部和下部留下气流通道保证气流畅通。因此，本设计管间支撑牢固，壳体内气流通畅。

3、本发明管壳式空冷器中的多股流扁管受热面积大，与传统翅片管相比，多股流扁管在保证热交换的同时，对空气的阻力更小。因此，本设计空气阻力小、散热效果好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是实施例1中纵向支撑环的结构示意图。

图3是实施例1中横向支撑环的结构示意图。

图4是实施例1中第一管板的结构示意图。

图5是图2中多股流扁管的结构示意图。

图6是双股流扁管的结构示意图。

图7是实施例2中波纹支撑环的结构示意图。

图8是实施例2中第一管板的结构示意图。

图中：第一管箱1、流体进口11、第一管板12、第二管箱2、流体出口21、第二管板22、壳体3、进风口31、风机32、出风口33、支撑环4、纵向支撑环41、横向支撑环42、波纹支撑环43、支撑定位杆44、波纹定位杆45、定距管46、定位孔47、高效换热管5、翅片管51、多股流扁管52、双股流扁管53。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1–图8，管壳式空冷器，包括第一管箱1和第二管箱2，所述第一管箱1通过壳体3与第二管箱2固定连接，所述壳体3底部近第一管箱1处设置有进风口31，壳体3顶部近第二管箱2处设置有出风口33；

所述第一管箱1通过多根高效换热管5与第二管箱2相通，第一管箱1的一端设置有流体进口11，第一管箱1的另一端为第一管板12，所述高效换热管5的一端通过第一管板12与第一管箱1的流体进口11相通，高效换热管5的另一端通过第二管板22与第二管箱2的流体出口21相通；

所述进风口31内设置有风机32。

所述壳体3呈圆筒状，壳体3的两端分别与圆形的第一管箱1、第二管箱2固定连接，所述壳体3内部等距离设置有至少三个支撑环4。

所述高效换热管5为多股流扁管52。

所述支撑环4为间隔设置的纵向支撑环41与横向支撑环42，所述纵向支撑环41中部沿竖直方向均匀设置有多根支撑定位杆44，所述横向支撑环42中部沿水平方向均匀设置有多根支撑定位杆44。

所述多根多股流扁管52呈90度排布，且与纵向支撑环41、横向支撑环42相配合。

所述高效换热管5为翅片管51。

所述支撑环4为波纹支撑环43，所述波纹支撑环43中部沿水平方向均匀设置有多根波纹定位杆45，相邻两波纹定位杆45的波纹交错设置。

所述翅片管51设置于波纹定位杆45的下凹处，多根翅片管51均设置于壳体3内的中部。

本发明的原理说明如下：

1、参见图5、图6，多股流扁管52是由普通圆管压制而成，其基础为双股流扁管53，双股流扁管53截面为哑铃形，在双股流扁管53的基础上，沿横向增设一股，则为三股流扁管；在双股流扁管53的基础上，沿横向增设两股及以上股数，则为多股流扁管52；多股流扁管52比相同截面积的圆管的截面周长更长，故其热交换接触面积更大，换热更充分。与传统的风冷翅片管51相比较，多股流扁管52达到散热的效果的同时对冷却气流流动的阻力更小。

2、90度排布：参见图2–图4，90度排布具体指横向、纵向对齐的排列方式，所述多股流扁管52采用90度排布，首先，该排布方式易于管间支撑物的设计，即间隔设置的纵向支撑环41、横向支撑环42，这样的管间支撑方式，可以在不影响风冷气流的同时达到间隔支撑的效果。其次，该排布方式使得相邻两多股流扁管52之间形成了固有的流体通道，易于进行热交换。

3、波纹支撑环43中部沿水平方向均匀设置有多根波纹定位杆45，相邻两波纹定位杆45的波纹交错设置。波纹的交错设置是指的上方波纹定位杆45的波谷处与下方波纹定位杆45的波峰处相对，这时下方波纹定位杆45的波谷（即波纹定位杆45的下凹处）与上方波纹定位杆45的波峰之间设置翅片管51，对翅片管51有更好的定位作用，同时上下层的翅片管51交错排布，合理的利用了空间。

4、将第一管箱1、第二管箱2设置为圆形，是指第一管箱1、第二管箱2的横截面均为圆形，这样的设计可提高管箱的承压能力，横截面为矩形的管箱仅适用与常压或低压情况，横截面为圆形的管箱承压能力更好，耐压性能更强。

所述第一管箱1通过多根高效换热管5与第二管箱2相通，第一管箱1的一端设置有流体进口11，第一管箱1的另一端为第一管板12，所述第二管箱2的一端设置有流体出口21，第二管箱2的另一端为第二管板22，所述高效换热管5的一端通过第一管板12与第一管箱1的流体进口11相通，高效换热管5的另一端通过第二管板22与第二管箱2的流体出口21相通。

5、所述支撑环4上均匀设置有n个定位孔47（n为大于等于4的偶数），在壳体3内部的多个支撑环4依靠定位孔47内的拉杆保持其位置对齐，所述拉杆的一端固定在一侧的管箱上，拉杆的另一端穿过所有支撑环4的定位孔47后，固定在最后一个支撑环4上，相邻两支撑环4之间的拉杆外部均套设有定距管46，管箱与支撑环4间的拉杆外部套设有定距管46。上述设计可保证支撑环4的安装准确，相邻支撑环4之间的间距精准。

实施例1：

参见图1–图5，管壳式空冷器，包括第一管箱1和第二管箱2，所述第一管箱1通过壳体3与第二管箱2固定连接，所述壳体3顶部近第二管箱2处设置有出风口33，壳体3底部近第一管箱1处设置有进风口31，进风口31内设置有风机32，所述壳体3呈圆筒状，壳体3的两端分别与圆形的第一管箱1、第二管箱2固定连接，所述壳体3内部等距离设置有至少三个支撑环4；所述第一管箱1通过多根高效换热管5与第二管箱2相通，第一管箱1的一端设置有流体进口11，第一管箱1的另一端为第一管板12，所述高效换热管5的一端通过第一管板12与第一管箱1的流体进口11相通，高效换热管5的另一端通过第二管板22与第二管箱2的流体出口21相通，所述高效换热管5为多股流扁管52；所述支撑环4为间隔设置的纵向支撑环41与横向支撑环42，所述纵向支撑环41中部沿竖直方向均匀设置有多根支撑定位杆44，所述横向支撑环42中部沿水平方向均匀设置有多根支撑定位杆44，所述多根多股流扁管52呈90度排布，90度排布即多股流扁管52沿横向、纵向对齐的排列方式，且与纵向支撑环41、横向支撑环42相配合。

90度排布有利于管间支撑物的设计，即间隔设置的纵向支撑环41、横向支撑环42，这样的管间支撑方式，可以在不影响风冷气流的同时达到间隔支撑的效果。其次，该排布方式使得相邻两多股流扁管52之间形成了固有的流体通道，易于进行热交换。

实施例2：

参见图1、图7、图8，实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：

所述高效换热管5为翅片管51；所述支撑环4为波纹支撑环43，所述波纹支撑环43中部沿水平方向均匀设置有多根波纹定位杆45，相邻两波纹定位杆45的波纹交错设置，所述翅片管51设置于波纹定位杆45的下凹处，多根翅片管51均设置于壳体3内的中部；

波纹支撑环43中部沿水平方向均匀设置有多根波纹定位杆45，相邻两波纹定位杆45的波纹交错设置。波纹的交错设置是指的上方波纹定位杆45的波谷处与下方波纹定位杆45的波峰处相对，这时下方波纹定位杆45的波谷（即波纹定位杆45的下凹处）与上方波纹定位杆45的波峰之间设置翅片管51，对翅片管51有更好的定位作用，同时上下层的翅片管51交错排布，合理的利用了空间。

Claims (7)

1.管壳式空冷器，包括第一管箱（1）和第二管箱（2），所述第一管箱（1）通过壳体（3）与第二管箱（2）固定连接，所述壳体（3）底部近第一管箱（1）处设置有进风口（31），壳体（3）顶部近第二管箱（2）处设置有出风口（33），其特征在于：

所述第一管箱（1）通过多根高效换热管（5）与第二管箱（2）相通，第一管箱（1）的一端设置有流体进口（11），第一管箱（1）的另一端为第一管板（12），所述高效换热管（5）的一端通过第一管板（12）与第一管箱（1）的流体进口（11）相通，高效换热管（5）的另一端通过第二管板（22）与第二管箱（2）的流体出口（21）相通；

所述进风口（31）内设置有风机（32）；

所述壳体（3）呈圆筒状，壳体（3）的两端分别与圆形的第一管箱（1）、第二管箱（2）固定连接，所述壳体（3）内部等距离设置有至少三个支撑环（4）。

2.根据权利要求1所述的管壳式空冷器，其特征在于：所述高效换热管（5）为多股流扁管（52）。

3.根据权利要求2所述的管壳式空冷器，其特征在于：所述支撑环（4）为间隔设置的纵向支撑环（41）与横向支撑环（42），所述纵向支撑环（41）中部沿竖直方向均匀设置有多根支撑定位杆（44），所述横向支撑环（42）中部沿水平方向均匀设置有多根支撑定位杆（44）。

4.根据权利要求3所述的管壳式空冷器，其特征在于：所述多根多股流扁管（52）呈90度排布，且与纵向支撑环（41）、横向支撑环（42）相配合。

5.根据权利要求1所述的管壳式空冷器，其特征在于：所述高效换热管（5）为翅片管（51）。

6.根据权利要求5所述的管壳式空冷器，其特征在于：所述支撑环（4）为波纹支撑环（43），所述波纹支撑环（43）中部沿水平方向均匀设置有多根波纹定位杆（45），相邻两波纹定位杆（45）的波纹交错设置。

7.根据权利要求6所述的管壳式空冷器，其特征在于：所述翅片管（51）设置于波纹定位杆（45）的下凹处，多根翅片管（51）均设置于壳体（3）内的中部。