CN103940262A - 一种管式换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管式换热器，包括壳体以及设置在壳体内的换热管，在所述的壳体内还设置有至少两层的隔板，壳体内被所述的隔板分成至少三层的成S形的流道，在最上层流道的入口设置有壳侧出口管，在最下层流道的出口设置有壳侧进口管，在所述壳体的上端设置有管侧分液管，在所述的壳体的下端设置有管侧集液管，在所述管侧分液管和管侧集液管沿轴向方向上间隔的设置有至少两排沿所述流道布置的换热管组，所述每排换热管组包括设置在所述管侧分液管和管侧集液管轴向方向同一位置上且成上下并列的两只所述换热管。因为本发明针对的是小管径的换热管，缩短分液管、集液管的长度，使换热器的结构更加紧凑，减小换热管侧流体分配的不平衡性。
Description
技术领域
本发明主要涉及一种换热管的布置方式，尤其涉及一种管式换热器。
背景技术
近年来，随着材料成本的上涨，小管径铜管换热器具有材料成本的巨大优势。假设将管径由7mm减小至4mm，单位管长铜管的表面积将减少46.1%。此项举措意味着，即使铜管厚度不变，单位管长的用铜量减少46.1%。实际上，由于铜管壁厚变薄、耐压强度增加，单位管长的铜材用量可减少更多。因此，小管径换热管若能应用于换热器，则能显著减少材料消耗。但是换热器的换热管径减小后，需要增加换热管支路数来减小管内急剧增长的阻力损失，而过多的换热管支路数会造成流进每一个换热管的流体多少不一，使换热器的换热性能下降。为了解决这一问题，本发明针对这一换热器提出了一种新的结构形式。
发明内容
本发明所要解决得技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种平衡换热管内流体流量和流体阻力，从而提高换热性能的基于小管径换热管的管式换热器。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种管式换热器，包括壳体以及设置在壳体内的换热管，其特征在于：在所述的壳体内还设置有至少两层的隔板，所述的壳体内被所述的隔板分成至少三层的成S形的流道，在最上层流道的入口设置有壳侧出口管，在最下层流道的出口设置有壳侧进口管，在所述壳体的上端设置有管侧分液管，在所述的壳体的下端设置有管侧集液管，在所述管侧分液管和管侧集液管沿轴向方向上间隔的设置有至少两排沿所述流道布置的换热管组，所述每排换热管组包括设置在所述管侧分液管和管侧集液管轴向方向同一位置上且成上下并列的两只所述换热管。
换热管的总管径与管侧分液管的管径之比为：1：5～10。
位于所述隔板上方流道内的换热管管体和位于隔板下方流道内的换热管管体以所述的隔板为对称设置。
所述的换热管组为十二排，所述的隔板为六层。
本发明管式换热器，其中换热管为小管径，管外径≤4mm。在换热器内部设置有隔板，此隔板的作用是给壳侧的流体形成一个流动的路径，使壳侧的流体沿着内部换热管流动，保证壳侧的流体和换热管侧的流体始终保持纯逆流的形式，增强换热效果。因为本发明针对的是小管径的换热管，换热器的换热管径减小后，需要增加换热管支路数来减小管内急剧增长的阻力损失。该换热器支路数量的确定方法是：以换热管径7mm换热器的换热量和管内阻力损失为标准，保证管径减小为4mm及以下时换热量达到或接近（5%以内）原换热管7mm的换热器，而管内阻力损失不过分增加（2倍以内）。因此，换热器的管径减小后，换热器的换热管支路数会增加很多，过多的换热管支路数会造成流进每一个换热管的流体多少不一，使换热器的换热性能下降，因为，本发明通过控制换热管的总管径的大小来控制换热管数量的多少，从而在保证换热性能的基础上维持换热管内阻力的平衡。因为本发明针对的换热管的管径比连接这些换热管的分液管、集液管的管径小很多，所以本发明提出一种新的换热管排列方式，即将两根换热管上下排列。这种方式的优点是：缩短分液管、集液管的长度，使换热器的结构更加紧凑，减小换热管侧流体分配的不平衡性。换热器内小管径换热管的数量和管长根据换热器的换热量以及管内阻力损失采用数值模拟的方法确定。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明结构图的主视图。
其中：1—壳体；2—换热管；3—隔板；4—管侧分液管；5—管侧集液管；6—壳侧进口管；7—壳侧出口管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细说明，如图1所示，本发明管式换热器主要由：钢塑复合材料的壳体1、换热管2、隔板3、管侧分液管4、管侧集液管5、壳侧进口管6以及壳侧出口管7组成。换热器内部的换热管2首先是两根上下排列形成换热管组，再每一组并联连接在管侧分液管4、集液管5上。一种流体从管侧分液管4进入到换热器，然后分流进每一个换热管2内，再流进管侧集液管5中，最后流出换热器。换热管的管外径≤4mm，换热管的总管径与管侧分液管4的管径之比为1：5～10，当两者管径之比为1：7时，换热效果最好。另一种流体从壳侧进口管7进入到换热器内，在换热器内部的隔板3的导流作用下沿着换热管2流动，最后从管侧出口管流出换热器。两种换热流体在换热器内部基本上保持纯逆流的流动形式。
Claims (4)
1.一种管式换热器，包括壳体（1）以及设置在壳体内的换热管，其特征在于：在所述的壳体（1）内还设置有至少两层的隔板（3），所述的壳体（1）内被所述的隔板分成至少三层的成S形的流道，在最上层流道的入口设置有壳侧出口管（7），在最下层流道的出口设置有壳侧进口管（6），在所述壳体（1）的上端设置有管侧分液管（4），在所述的壳体（1）的下端设置有管侧集液管（5），在所述管侧分液管（4）和管侧集液管（5）沿轴向方向上间隔的设置有至少两排沿所述流道布置的换热管组，所述每排换热管组包括设置在所述管侧分液管（4）和管侧集液管（5）轴向方向同一位置上且成上下并列的两只所述换热管。
2.根据权利要求1所述的管式换热器，其特征在于：换热管的总管径与管侧分液管的管径之比为：1：5～10。
3.根据权利要求1或2所述的管式换热器，其特征在于：位于所述隔板（3）上方流道内的换热管管体和位于隔板（3）下方流道内的换热管管体以所述的隔板（3）为对称设置。
4.根据权利要求1或2所述的管式换热器，其特征在于：所述的换热管组为十二排，所述的隔板为六层。
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