CN103994674B - 不等间距管片式热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种不等间距管片式热交换器，包括外壳和芯组，所述外壳内部空间分隔为上风侧和下风侧，所述芯组布置在外壳内部，芯组主要由若干翅片和贯穿设置在所述翅片中的换热管组成，其特征在于：所述外壳上风侧内的一部分翅片的间距设为上风侧间距，所述外壳下风侧内的另一部分翅片的间距设为下风侧间距，所述上风侧间距小于下风侧间距。本发明结构设计简单合理，通过对热交换器内的芯组结构进行改进，提高了换热效率。

Description

不等间距管片式热交换器
技术领域
本发明涉及一种热交换器，具体的说是一种应用于离心式压缩机级间冷却和后冷却的不等间距管片式热交换器，属于热交换技术领域。
背景技术
在压缩机行业中，管片式热交换器常用于压缩空气的级间冷却和后冷却。目前所采用的热交换器的核心换热部件是芯组，现有热交换器中的芯组主要是由若干等间距布置的翅片和贯穿设置在所述翅片中的换热管组成。使用时，高温的压缩空气在热交换器内由上风侧流向下风侧，压缩空气从换热管外侧与翅片组成的间隙中流过，冷却介质从换热管内流过，两种流体形成交叉流，热量通过金属壁面由换热管外传到换热管内。
对于压缩机所用的热交换器，其传热方程式为：
P＝K*F*ΔTem
式中：
P——换热功率，W；
K——总传热系数，W/(m2·K)；
F——换热面积，㎡；
ΔTem——有效平均温差，K。
在压缩空气流经的下风侧，因为其已经被冷却，压缩空气与换热管内的冷却介质温差变小，此处的换热功率将远低于上风侧。在夏季时，在局部甚至有可能会出现换热管内的冷却介质反而加热换热管外压缩空气的情况。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种不等间距管片式热交换器，其结构设计简单合理，通过对热交换器内的芯组结构进行改进，提高了换热效率。
按照本发明提供的技术方案：不等间距管片式热交换器，包括外壳和芯组，所述外壳内部空间分隔为上风侧和下风侧，所述芯组布置在外壳内部，芯组主要由若干翅片和贯穿设置在所述翅片中的换热管组成，其特征在于：所述外壳上风侧内的一部分翅片的间距设为上风侧间距，所述外壳下风侧内的另一部分翅片的间距设为下风侧间距，所述上风侧间距小于下风侧间距。
作为本发明的进一步改进，所述上风侧间距与下风侧间距之比为1：1.5～1：3。
作为本发明的进一步改进，所述上风侧间距与下风侧间距之比为1：3。
作为本发明的进一步改进，所述外壳包括进出水端盖、回流水端盖、第一管板、第二管板、壳体和折流板组成，所述进出水端盖和第一管板固定安装在壳体第一端，所述回流水端盖和第二管板安装在壳体第二端，所述进出水端盖的内腔通过隔水筋分隔为进水腔和出水腔，进水腔上设有进水管，出水腔上设有出水管；所述芯组中换热管的两端分别连接在第一管板、第二管板上，其中一部分换热管的第一端与进出水端盖的进水腔连通，另一部分换热管的第一端与进出水端盖的出水腔连通，所有换热管的第二端与回流水端盖的内腔连通，所述进水腔与回流水端盖内腔之间的一部分换热管构成第一水程，所述出水腔与回流水端盖内腔之间的另一部分换热管构成第二水程；所述壳体外壁上靠近第一端的部位设置有进气口，进气口连接进气管，靠近第二端的部位设置有出气口、出气口出气管，所述折流板设置在壳体内的中央位置，折流板的一部分周边与壳体内壁密封结合，折流板的另一部分周边与壳体内壁留有流通间隙，所述芯组中换热管从折流板上的通孔内穿过；所述折流板与第一管板之间的空间为上风侧，上风侧与进气管连通构成第一气程，折流板与第二管板之间的空间为下风侧，下风侧与出气管连通构成第一气程，第一气程与第二气程通过流通间隙连通。
作为本发明的进一步改进，所述折流板位于壳体内的中央位置。
作为本发明的进一步改进，所述第一管板、第二管板采用黄铜或碳钢材料制成。
本发明与已有技术相比，具有以下优点：本发明中，芯组中的翅片分布在热交换器内温差较大的位置【上风侧】采用了较小的间距，在温差较小的位置【下风侧】采用了较大的间距，从而可以在使用同等数目的翅片，并且不增加加工难度的情形下，实现更好的换热性能，且能减弱夏季在热交换器局部发生的管内冷却水反而加热管外压缩空气的情况。
附图说明
图1为本发明实施例的结构及使用状态图。
图2为图1中的A部放大结构示意图。
附图标记说明：1-进出水端盖、2-进水腔、3-进水管、4-隔水筋、5-出水腔、6-出水管、7-第一管板、8-壳体、9-进气管、10-上风侧、11-折流板、12-芯组、13-下风侧、14-出气管、15-第二管板、16-回流水端盖、17-翅片、18-换热管。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图所示：实施例中的不等间距管片式热交换器主要由外壳和芯组12两大部分组成。
如图1所示，所述外壳主要由进出水端盖1、回流水端盖16、第一管板7、第二管板15、壳体8和折流板11组成，所述进出水端盖1和第一管板7通过螺栓紧固件固定安装在壳体8第一端，所述回流水端盖16和第二管板15通过螺栓紧固件安装在壳体8第二端，所述进出水端盖1的内腔通过隔水筋4分隔为进水腔2和出水腔5，进水腔2上设有进水管3，出水腔5上设有出水管6；所述芯组12中换热管18的两端分别连接在第一管板7、第二管板15上，其中一部分换热管18的第一端与进出水端盖1的进水腔2连通，另一部分换热管18的第一端与进出水端盖1的出水腔5连通，所有换热管18的第二端与回流水端盖16的内腔连通，所述进水腔2与回流水端盖16内腔之间的一部分换热管18构成第一水程，所述出水腔5与回流水端盖16内腔之间的另一部分换热管18构成第二水程；所述壳体8外壁上靠近第一端的部位设置有进气口，进气口连接进气管9，靠近第二端的部位设置有出气口、出气口出气管14，所述折流板11设置在壳体8内的中央位置，折流板11的一部分周边与壳体8内壁密封结合，折流板11的另一部分周边与壳体8内壁留有流通间隙，所述芯组12中换热管18从折流板11上的通孔内穿过；所述折流板11与第一管板7之间的空间为上风侧10，上风侧10与进气管9连通构成第一气程，折流板11与第二管板15之间的空间为下风侧13，下风侧13与出气管14连通构成第一气程，第一气程与第二气程通过流通间隙连通。
如图1、图2所示，所述芯组12布置在外壳内部，芯组12主要由若干翅片17和贯穿设置在所述翅片17中的换热管18组成，所述外壳上风侧10内的一部分翅片17的间距设为上风侧间距t1，所述外壳下风侧13内的另一部分翅片17的间距设为下风侧间距t2，所述上风侧间距t1小于下风侧间距t2。本发明实施例中，所述上风侧间距t1与下风侧间距t2之比为1：3。
在热交换器工作时，高温的压缩空气从进气管9流入壳体8的进气口，流经第一气程后转向流经第二气程，再从壳体8的出气口经出气管14流出。冷却水从进出水端盖1上的进水管3流入进水腔2，流经第一水程后经回流水端盖16转向流经第二水程，再从进出水端盖1上的出水管6流出。在上述过程中，高温的压缩空气与低温的冷却水形成交叉流，热量由换热管18外传到换热管18内。

Claims (4)

1.不等间距管片式热交换器，包括外壳和芯组（12），所述外壳内部空间分隔为上风侧（10）和下风侧（13），所述芯组（12）布置在外壳内部，芯组（12）主要由若干翅片（17）和贯穿设置在所述翅片（17）中的换热管（18）组成，其特征在于：所述外壳上风侧（10）内的一部分翅片（17）的间距设为上风侧间距（t1），所述外壳下风侧（13）内的另一部分翅片（17）的间距设为下风侧间距（t2），所述上风侧间距（t1）小于下风侧间距（t2）；
所述外壳包括进出水端盖（1）、回流水端盖（16）、第一管板（7）、第二管板（15）、壳体（8）和折流板（11）组成，所述进出水端盖（1）和第一管板（7）固定安装在壳体（8）第一端，所述回流水端盖（16）和第二管板（15）安装在壳体（8）第二端，所述进出水端盖（1）的内腔通过隔水筋（4）分隔为进水腔（2）和出水腔（5），进水腔（2）上设有进水管（3），出水腔（5）上设有出水管（6）；所述芯组（12）中换热管（18）的两端分别连接在第一管板（7）、第二管板（15）上，其中一部分换热管（18）的第一端与进出水端盖（1）的进水腔（2）连通，另一部分换热管（18）的第一端与进出水端盖（1）的出水腔（5）连通，所有换热管（18）的第二端与回流水端盖（16）的内腔连通，所述进水腔（2）与回流水端盖（16）内腔之间的一部分换热管（18）构成第一水程，所述出水腔（5）与回流水端盖（16）内腔之间的另一部分换热管（18）构成第二水程；所述壳体（8）外壁上靠近第一端的部位设置有进气口，进气口连接进气管（9），靠近第二端的部位设置有出气口、出气口出气管（14），所述折流板（11）设置在壳体（8）内的中央位置，折流板（11）的一部分周边与壳体（8）内壁密封结合，折流板（11）的另一部分周边与壳体（8）内壁留有流通间隙，所述芯组（12）中换热管（18）从折流板（11）上的通孔内穿过；所述折流板（11）与第一管板（7）之间的空间为上风侧（10），上风侧（10）与进气管（9）连通构成第一气程，折流板（11）与第二管板（15）之间的空间为下风侧（13），下风侧（13）与出气管（14）连通构成第一气程，第一气程与第二气程通过流通间隙连通；
所述折流板（11）位于壳体（8）内的中央位置。
2.如权利要求1所述的不等间距管片式热交换器，其特征在于：所述上风侧间距（t1）与下风侧间距（t2）之比为1：1.5~1：3。
3.如权利要求1所述的不等间距管片式热交换器，其特征在于：所述上风侧间距（t1）与下风侧间距（t2）之比为1：3。
4.如权利要求1所述的不等间距管片式热交换器，其特征在于：所述第一管板（7）、第二管板（15）采用黄铜或碳钢材料制成。
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