CN104819651A - 一种高效壳管式换热器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效壳管式换热器及其制作方法，换热器上层换热管表面气体冷媒冷却成液体，由上层换热管表面逐级滴淋到下层换热管表面，继而滴淋至防滴淋隔板，确保下层换热管不会受到上层换热管液态冷媒滴淋，提升下层换热管与气态冷媒接触面积，降低热阻，提升换热效果；冷媒处于换热管外流动，冷却水处于换热管内流动，但其流动方向相反，实现冷媒和冷却水两股流体逆向流动，提升换热管表面换热系数，提升换热效果，大幅度提升逆流壳管式换热器换热性能；本发明与传统壳管式换热器相比，避免换热管表面液态冷媒在管层间滴淋影响换热，实现壳程和管程两种换热流体逆流换热，换热系数更高，换热温差更均匀，节省材料同时提升能效比。

Description

一种高效壳管式换热器及其制作方法

技术领域

本发明涉及壳管式换热器技术领域，尤其涉及的是一种高效壳管式换热器及其制作方法。

背景技术

目前在空调或冷水机组制冷设备中，经常会应用到壳管式换热器，壳程内通入冷媒，管程内通入冷却水，高温高压的冷媒气体进入换热器，充满换热器壳体内部空间，冷却水通过管程在换热管内流动，两股流体通过换热管管壁传热，进行换热，高温高压冷媒气体散热和液化，冷却水温度由低变高，完成换热过程。

但是，传统壳管式换热器内部有较多的换热管，上层换热管表面的气体冷媒冷却成液体，由上层换热管表面处逐级滴淋到下层的换热管表面，造成换热管表面的液态冷媒越来越多，直到完全把换热管表面覆盖，下层换热管由于液态冷媒覆盖越来越严重，导致换热管表面无法与气态冷媒直接接触换热，换热热阻越来越大，导致壳管式换热器上层换热效果换好，下层换热效果较差，整体上降低了整个换热器的换热效果，换热效率低。

同时，传统壳管式换热器内部冷媒处于相对静止的方式，高温高压的冷媒气体充满换热器壳体内部空间，整个壳体内部的冷媒基本处于相同温度和相同压力，但换热管管程中的冷却水却是流动的，进口管处温度低，出口管处温度高，与相同温度和压力的冷媒气体换热温差不均匀，进口处温差大换热效果好，而出口处温差小换热效果差，整体上换热效果较差。

因此，传统壳管式换热器整体换热效率较差，降低空调器的整体能效，同时，相同换热量和换热效果情况下，换热器的热面积较大，浪费换热管和换热器材料。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效壳管式换热器及其制作方法，旨在解决传统壳管式换热器整体换热效率差，热面积大，浪费换热管和换热器材料的问题。

本发明的技术方案如下：

一种高效壳管式换热器，其特征在于，包括筒体、第一管板、第二管板、第一端盖、第二端盖、换热管和至少一个防滴淋隔板，所述筒体设置成两端开放，第一管板和第二管板分别设置在筒体的两开放端上，第一端盖套在第一管板的外面，第二端盖套在第二管板的外面；所述第一管板和第二管板上都设置有换热管安装孔；所述防滴淋隔板设置在筒体内，置于换热管之间，防滴淋隔板与第一管板、第二管板之间存在间隙，防滴淋隔板把筒体分成上下两部分；换热管一端安装在第一管板的换热管安装孔上，另一端安装在第二管板的换热管安装孔上，使换热管置于筒体上部或者筒体下部；所述第一端盖上设置有贯穿第一端盖的冷却水出口，冷却水出口连接冷却水出口管，第二端盖上设置有贯穿第二端盖的冷却水进口，冷却水进口连接冷却水进口管；所述筒体的筒壁上设置有贯穿筒壁的冷媒进口和冷媒出口，所述冷媒进口置于筒体靠近第一管板的一端，冷媒出口置于筒体靠近第二管板的一端，冷媒进口连接冷媒进口管，冷媒出口连接冷媒出口管。

所述的高效壳管式换热器，其中，所述冷媒进口和冷媒出口的垂直距离等于筒体截面的直径长度。

所述的高效壳管式换热器，其中，所述防滴淋隔板的数量设置一个。

所述的高效壳管式换热器，其中，所述防滴淋隔板的数量设置多个。

所述的高效壳管式换热器，其中，所述换热管采用光管或外螺纹高效换热管或内螺纹高效换热管或内外螺纹高效换热管。

一种如上述任意一项所述的高效壳管式换热器的制作方法，其中，具体包括以下步骤：

步骤A00：把无缝钢管按照筒体的尺寸要求开料，在筒体的筒壁上设置有贯穿筒壁的冷媒进口和冷媒出口，得到筒体；

步骤B00：按照防滴淋隔板的尺寸要求和数量进行开料，把料材折弯成型，得到防滴淋隔板；

步骤C00：把无缝钢管按照冷却水出口管、冷却水进口管、冷媒进口管和冷媒出口管的尺寸要求进行开料，并车削成型，得到冷却水出口管、冷却水进口管、冷媒进口管和冷媒出口管；

步骤D00：把冷媒进口管和冷媒出口管分别固定在筒体的冷媒进口和冷媒出口处；

步骤E00：把防滴淋隔板设置在筒体的径向中轴面上，防滴淋隔板与筒体两开放端之间存在间隙，防滴淋隔板把筒体分成上下两部分；

步骤F00：把第一管板和第二管板分别固定在筒体的两开放端上；

步骤G00：把铜光管胚管根据换热管的尺寸要求进行加工，得到换热管；

步骤H00：把换热管插入第一管板和第二管板的换热管安装孔上，使换热管置于筒体上部或者筒体下部；

步骤I00：把原材料根据第一端盖和第二端盖的尺寸要求车削成型，在第一端盖上开设有贯穿第一端盖的冷却水出口，在第二端盖上开设有贯穿第二端盖的冷却水进口，把冷却水出口管和冷却水进口管分别固定在冷却水出口和冷却水进口上；

步骤J00：把第一端盖与第一管板连接，第二端盖与第二管板连接，得到高效壳管式换热器。

本发明的有益效果：本发明通过提供一种高效壳管式换热器及其制作方法，上层换热管表面的气体冷媒冷却成液体，由上层换热管表面处逐级滴淋到下层的换热管表面，然后，换热管表面的液态冷媒滴淋至防滴淋换热器隔板上，确保下层的换热管表面不会受到上层换热管表面液态冷媒的滴淋，提升了下层换热管与气态冷媒的接触面积，降低热阻，提升换热效果；冷媒处于高效换热管外流动，冷却水处于高效换热管内流动，但其流动方向相反，实现冷媒和冷却水两股流体的逆向流动，提升了换热管表面的换热系数，提升换热效果，从而大幅度提升逆流壳管式换热器的换热性能；本高效壳管式换热器与传统壳管式换热器相比，防止了换热管表面液态冷媒在管层间滴淋影响换热的问题，同时实现了壳程和管程两种换热流体逆流换热，换热系数更高，换热温差更均匀，节省换热器材料的同时提升空调机的能效比，符合国家的节能减排的政策。

附图说明

图1是本发明中高效壳管式换热器的结构示意图。

图2是本发明中高效壳管式换热器的侧面剖视图。

图3是本发明中液体冷媒由上层换热管逐级滴淋到下层换热管的结构示意图。

图4是本发明中高效壳管式换热器制作方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

如图1-3所示，本高效壳管式换热器包括筒体100、第一管板210、第二管板220、第一端盖310、第二端盖320、换热管400和防滴淋隔板500，所述筒体100设置成两端开放，第一管板210和第二管板220分别设置在筒体100的两开放端上，第一端盖310套在第一管板210的外面，第二端盖320套在第二管板220的外面；所述第一管板210和第二管板220上都设置有换热管安装孔230；所述防滴淋隔板500设置在筒体100的径向中轴面上，防滴淋隔板500与第一管板210、第二管板220之间存在间隙，防滴淋隔板500把筒体100分成上下两部分；换热管400一端安装在第一管板210的换热管安装孔230上，另一端安装在第二管板220的换热管安装孔230上，使换热管400置于筒体100上部或者筒体100下部；所述第一端盖310上设置有贯穿第一端盖310的冷却水出口311，冷却水出口311连接冷却水出口管312，第二端盖320上设置有贯穿第二端盖320的冷却水进口321，冷却水进口321连接冷却水进口管322；所述筒体100的筒壁上设置有贯穿筒壁的冷媒进口110和冷媒出口120，所述冷媒进口110置于筒体100靠近第一管板210的一端，冷媒出口120置于筒体100靠近第二管板220的一端，冷媒进口110连接冷媒进口管111，冷媒出口120连接冷媒出口管121。

为了尽可能延长冷媒在筒体100内的行程，增加冷却效果，所述冷媒进口110和冷媒出口120的垂直距离等于筒体100截面的直径长度。

所述防滴淋隔板500的数量根据实际需要设置，可以设置一个（设置在筒体100的径向中轴面上），也可以设置多个（设置在筒体内，置于换热管之间），把筒体100分成上下两部分。

所述换热管400可以为光管或外螺纹高效换热管或内螺纹高效换热管或内外螺纹高效换热管。

本高效壳管式换热器的冷媒流向为：高温冷媒由冷媒进口管111、冷媒进口110进入筒体100内，冷媒在防滴淋隔板500与第一管板210之间的缺口处分为两股流体，一股沿防滴淋隔板500上表面流动，另一股沿防滴淋隔板500下表面流动，两股流体最后在防滴淋隔板500与第二管板220之间的缺口处汇集为一股流体，此时冷媒完成相变成为液态，从冷媒出口120、冷媒出口管121处流出高效壳管式换热器。

本高效壳管式换热器的冷却水流向为：冷却水从第二端盖320的冷却水进口管322、冷却水进口321进入第二端盖320和第二管板220之间的空隙处，再由第二管板220的换热管安装孔230分流后分别进入筒体100上部和筒体100下部的换热管400内，再由第一管板210的换热管安装孔230流出汇集后进入第一管板210和第一端盖310之间的空隙处，再由冷却水出口311、冷去水出口管312流出高效壳管式换热器。

本高效壳管式换热器的冷媒处于换热管400外流动，冷却水处于换热管400内流动，但两者的流动方向相反，实现两股流体的逆向流动。在换热管400的外表面，气体冷媒冷却成液体，由换热管400表面处逐级滴淋到下面的换热管400表面，最后冷媒液体滴淋在防滴淋隔板500上表面或筒体100内表面。

如图4所示，一种如上述所述高效壳管式换热器的制作方法，具体包括以下步骤：

步骤A00：把无缝钢管按照筒体100的尺寸要求开料，在筒体100的筒壁上设置有贯穿筒壁的冷媒进口110和冷媒出口120，得到筒体100；

步骤B00：按照防滴淋隔板500的尺寸要求和数量进行开料，把料材折弯成型，得到防滴淋隔板500；

步骤C00：把无缝钢管按照冷却水出口管312、冷却水进口管322、冷媒进口管111和冷媒出口管121的尺寸要求进行开料，并车削成型，得到冷却水出口管312、冷却水进口管322、冷媒进口管111和冷媒出口管121；

步骤D00：把冷媒进口管111和冷媒出口管121分别固定在筒体100的冷媒进口110和冷媒出口120处；

步骤E00：把防滴淋隔板500设置在筒体100的径向中轴面上，防滴淋隔板500与筒体100两开放端之间存在间隙，防滴淋隔板500把筒体100分成上下两部分；

步骤F00：把第一管板210和第二管板220分别固定在筒体100的两开放端上；

步骤G00：把铜光管胚管根据换热管400的尺寸要求进行加工，得到换热管400；

步骤H00：把换热管400插入第一管板210和第二管板220的换热管安装孔230上，使换热管400置于筒体100上部或者筒体100下部；

步骤I00：把原材料根据第一端盖310和第二端盖320的尺寸要求车削成型，在第一端盖310上开设有贯穿第一端盖310的冷却水出口311，在第二端盖320上开设有贯穿第二端盖320的冷却水进口321，把冷却水出口管312和冷却水进口管322分别固定在冷却水出口311和冷却水进口321上；

步骤J00：把第一端盖310与第一管板210连接，第二端盖320与第二管板220连接，得到高效壳管式换热器。

所述步骤A00中，把无缝钢管按照筒体100的尺寸要求用切割工具开料，在筒体100的筒壁上用割孔机割开后采用倒角机开好坡口，完成冷媒进口110和冷媒出口120的加工，得到筒体100。

所述步骤B00中，按照防滴淋隔板500的尺寸要求和数量进行开料，把料材采用折弯机折弯成型，得到防滴淋隔板500。

所述步骤C00中，把无缝钢管按照冷却水出口管312、冷却水进口管322、冷媒进口管111和冷媒出口管121的尺寸要求采用切割工具进行开料，并车削成型，得到冷却水出口管312、冷却水进口管322、冷媒进口管111和冷媒出口管121。

所述步骤D00中，把冷媒进口管111和冷媒出口管121分别焊接在筒体100的冷媒进口110和冷媒出口120处。

所述步骤E00中，把防滴淋隔板500采用螺栓连接或焊接方式设置在筒体100的径向中轴面上，防滴淋隔板500与筒体100两开放端之间存在间隙，防滴淋隔板500把筒体100分成上下两部分。

 所述步骤F00中，把第一管板210和第二管板220分别焊接在筒体100的两开放端上。

所述步骤G00中，把铜光管胚管根据换热管400的尺寸要求采用滚牙机进行加工，得到换热管400。

所述步骤H00中，把换热管400插入第一管板210和第二管板220的换热管安装孔230上，采用胀管设备把换热管400和第一管板210、第二管板220之间胀接严密，使换热管400置于筒体100上部或者筒体100下部。

 所述步骤I00中，把原材料根据第一端盖310和第二端盖320的尺寸要求采用车床车削成型，在第一端盖310上开设有贯穿第一端盖310的冷却水出口311，在第二端盖320上开设有贯穿第二端盖320的冷却水进口321，把冷却水出口管312和冷却水进口管322分别焊接在冷却水出口311和冷却水进口321上。

 所述步骤K00中，把第一端盖310通过螺栓与第一管板210连接，第二端盖320通过螺栓与第二管板220连接，得到高效壳管式换热器。

 本高效壳管式换热器的上层换热管表面的气体冷媒冷却成液体，由上层换热管表面处逐级滴淋到下层的换热管表面，然后，换热管表面的液态冷媒滴淋至防滴淋换热器隔板上，确保下层的换热管表面不会受到上层换热管表面液态冷媒的滴淋，提升了下层换热管与气态冷媒的接触面积，降低热阻，提升换热效果；冷媒处于高效换热管外流动，冷却水处于高效换热管内流动，但其流动方向相反，实现冷媒和冷却水两股流体的逆向流动，提升了换热管表面的换热系数，提升换热效果，从而大幅度提升逆流壳管式换热器的换热性能；本高效壳管式换热器与传统壳管式换热器相比，防止了换热管表面液态冷媒在管层间滴淋影响换热的问题，同时实现了壳程和管程两种换热流体逆流换热，换热系数更高，换热温差更均匀，节省换热器材料的同时提升空调机的能效比，符合国家的节能减排的政策。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种高效壳管式换热器，其特征在于，包括筒体、第一管板、第二管板、第一端盖、第二端盖、换热管和至少一个防滴淋隔板，所述筒体设置成两端开放，第一管板和第二管板分别设置在筒体的两开放端上，第一端盖套在第一管板的外面，第二端盖套在第二管板的外面；所述第一管板和第二管板上都设置有换热管安装孔；所述防滴淋隔板设置在筒体内，置于换热管之间，防滴淋隔板与第一管板、第二管板之间存在间隙，防滴淋隔板把筒体分成上下两部分；换热管一端安装在第一管板的换热管安装孔上，另一端安装在第二管板的换热管安装孔上，使换热管置于筒体上部或者筒体下部；所述第一端盖上设置有贯穿第一端盖的冷却水出口，冷却水出口连接冷却水出口管，第二端盖上设置有贯穿第二端盖的冷却水进口，冷却水进口连接冷却水进口管；所述筒体的筒壁上设置有贯穿筒壁的冷媒进口和冷媒出口，所述冷媒进口置于筒体靠近第一管板的一端，冷媒出口置于筒体靠近第二管板的一端，冷媒进口连接冷媒进口管，冷媒出口连接冷媒出口管。

2.根据权利要求1所述的高效壳管式换热器，其特征在于，所述冷媒进口和冷媒出口的垂直距离等于筒体截面的直径长度。

3.根据权利要求2所述的高效壳管式换热器，其特征在于，所述防滴淋隔板的数量设置一个。

4.根据权利要求2所述的高效壳管式换热器，其特征在于，所述防滴淋隔板的数量设置多个。

5.根据权利要求2所述的高效壳管式换热器，其特征在于，所述换热管采用光管或外螺纹高效换热管或内螺纹高效换热管或内外螺纹高效换热管。

6.一种如权利要求1-5任意一项所述的高效壳管式换热器的制作方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤A00：把无缝钢管按照筒体的尺寸要求开料，在筒体的筒壁上设置有贯穿筒壁的冷媒进口和冷媒出口，得到筒体；

步骤B00：按照防滴淋隔板的尺寸要求和数量进行开料，把料材折弯成型，得到防滴淋隔板；

步骤C00：把无缝钢管按照冷却水出口管、冷却水进口管、冷媒进口管和冷媒出口管的尺寸要求进行开料，并车削成型，得到冷却水出口管、冷却水进口管、冷媒进口管和冷媒出口管；

步骤D00：把冷媒进口管和冷媒出口管分别固定在筒体的冷媒进口和冷媒出口处；

步骤E00：把防滴淋隔板设置在筒体的径向中轴面上，防滴淋隔板与筒体两开放端之间存在间隙，防滴淋隔板把筒体分成上下两部分；

步骤F00：把第一管板和第二管板分别固定在筒体的两开放端上；

步骤G00：把铜光管胚管根据换热管的尺寸要求进行加工，得到换热管；

步骤H00：把换热管插入第一管板和第二管板的换热管安装孔上，使换热管置于筒体上部或者筒体下部；

步骤I00：把原材料根据第一端盖和第二端盖的尺寸要求车削成型，在第一端盖上开设有贯穿第一端盖的冷却水出口，在第二端盖上开设有贯穿第二端盖的冷却水进口，把冷却水出口管和冷却水进口管分别固定在冷却水出口和冷却水进口上；

步骤J00：把第一端盖与第一管板连接，第二端盖与第二管板连接，得到高效壳管式换热器。