CN104990315A - 一种高效冷凝器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高效冷凝器，包括壳体，壳体内空间自上而下分别由若干根换热管和过冷管形成一冷凝换热区和一过冷区，所述冷凝换热区包括上、下两层，上层与下层的换热管通过穿过支撑板的挡液板隔开，所述挡液板整体向其宽度方向的其中一侧倾斜10~15°；所述冷凝换热区与所述过冷区之间通过覆盖在所述过冷区上方的过冷区上封板隔开。本发明在冷凝换热区的上、下层之间设置挡液板，在冷凝换热区和过冷区之间设置过冷区上封板，有效减少了挡液板以下区域的换热管外的液膜厚度以及强化了过冷区的换热性能，使制冷系统能效得到明显提升。

Description

一种高效冷凝器

技术领域

本发明属于空调、冷冻冷藏等制冷领域，具体是涉及一种冷凝器。

背景技术

随着社会对节能、环保要求的越来越高，如何提升空调、制冷设备的能效比则变得尤为重要。目前，在制冷、空调领域，大型中央空调和冷冻冷藏场所的制冷机组普遍采用水冷型管壳式冷凝器作为主要的换热设备，冷凝器的换热效率直接决定着制冷机组的能效比。现有制冷用壳管式冷凝器大多采用卧式结构，换热管多采用具有外肋三维齿型的高效换热管，以有色金属材质的换热管为主，如铜管，其单管冷凝换热性能很高，但对于由很多换热管组成的管束其综合换热性能较单根换热管要下降很多，主要是因为上部管束冷凝下来的制冷剂液体会滴落到下部的换热管上，形成较厚的液膜，从而影响制冷剂气体与换热管金属壁面的接触，增加了传热热阻，所以现有的冷凝器越来越多地采用管直径较大的换热管，以减少管数量和管排数，从而减少由于管排数较多造成的下部换热管换热效率低下的影响。

然而对于换热量较大的冷凝器，换热管数量巨大，仍然存在上述问题，只有通过增加更多的换热管以满足换热面积的要求，而巨量的换热管也必然带来成本的巨大增加。虽然也有技术试图通过改变换热管外的肋化齿形使液体制冷剂能够快速滴落从而实现减少液膜的厚度，但如果管排数较多时仍然效果不明显。

如果提高了卧式冷凝器的传热效率，从而提高制冷系统的能效比，则可实现节约能源的目的；如果保持现有制冷系统性能不变的前提下能有效降低换热器成本，从而减少有色金属的使用量，则可减少资源的消耗，从而实现节约资源的目的。所以如何进一步提高卧式冷凝器的传热效率，现已成为一个技术难题。

另外，现有冷凝器一般在冷凝器筒体内的下部布置一些换热管（俗称过冷管），以期继续与已经冷凝成液体的制冷剂进行热交换，从而降低制冷剂液体的温度，提高其过冷度，从而进一步降低制冷剂进入蒸发器前的焓值，实现制冷系统能效比的提升。但一般过冷管只是用常规冷凝管布置在冷凝器壳体内的最下部，冷凝管自然侵泡在已经冷凝的制冷剂液体里，制冷剂液体与换热管内的冷却水换热并不强烈，过冷度的提升并不明显。如何进一步的提高过冷管的效用，提升过冷度也是本发明需要解决的问题之一。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术的不足，提供一种避免换热管在冷凝换热过程中产生较厚液膜引起换热效率变低的问题，并强化过冷换热从而提高传热效率，实现节约能源、资源的目的的高效冷凝器。

技术方案：本发明所述高效冷凝器，包括壳体，固定在所述壳体两端第一端盖和第二端盖，以及分别设置在所述第一端盖、第二端盖和壳体之间，封闭所述壳体的第一管板和第二管板，所述壳体中部的顶端和底端分别设置有制冷剂气体进口和制冷剂液体出口，壳体内空间自上而下分别由若干根换热管和过冷管形成一冷凝换热区和一过冷区，各换热管和过冷管的两端分别穿过所述第一管板和第二管板，连通所述第一端盖和第二端盖的内腔；所述第一端盖内设置有分程隔筋，将所述第一端盖的内腔分割为上、下两个腔体，其中上腔体设置有冷却水出口，下腔体设置有冷却水进口；

所述冷凝换热区包括上、下两层，上层的换热管穿入所述第一端盖与所述冷却水出口连通，下层的换热管与所述过冷区的过冷管穿入所述第一端盖与所述冷却水进口连通；上层与下层的换热管通过固定在所述壳体内的多个支撑板支撑固定，并通过穿过所述支撑板的挡液板隔开，所述挡液板整体向其宽度方向的其中一侧倾斜10~15°，其位置较低的一侧边缘部分向上弯折，所述挡液板的四边边缘部分与所述壳体和壳体两端的管板之间留有一定间隙，便于制冷剂气体由间隙部位进入冷凝换热区的下层；

所述冷凝换热区与所述过冷区之间通过覆盖在所述过冷区上方的过冷区上封板隔开，所述过冷区上封板的纵向边缘与所述壳体满焊固定，长度短于所述挡液板的长度，且两端与所述壳体两端的管板之间留有间隙。

本发明的具体工作原理是：冷却水由冷却水进口进入第一端盖，并通过挡液板下方的换热管和过冷管进入壳体内的冷凝换热区下层和过冷区，再经过第二端盖的内腔，由第二端盖的下部涌至上部，进入挡液板上方的换热管内，最后由第一端盖上部的冷却水出口流出；制冷剂气体由壳体上的制冷剂气体进口进入壳体内，与壳体内的换热管中的冷却水进行热交换，换热管外的气态制冷剂不断冷凝成液态，从上层换热区的换热管上滴落的制冷剂液体被挡液板拦截后滑落到较低位置的弯折处，并从挡液板纵向的两端滴落至壳体底部的过冷区，从而降低挡液板下方的换热管上的液膜厚度；冷凝换热区下层的换热管上滴落的冷却剂液体由过冷区上封板拦截，并从过冷区上封板纵向两端流入下部的过冷区内。

本发明进一步优选的技术方案为，为了确保制冷剂气体与换热管均匀接触，提升换热效率，所述冷凝换热区上层的换热管与所述制冷剂气体进口之间还设置有一分布有密集的均气孔的均气板，所述均气板贯穿所述壳体的长度方向。

优选地，所述均气板与所述制冷剂气体进口的对应位置处无均气孔，从而防止制冷剂气体直接冲击换热管；且板体上自与制冷剂气体进口的对应位置向板体两侧，均气孔分布密度逐步递增。

优选地，所述过冷区的长度方向上还设置有依次交叉排列的两列折流板，所述过冷区内的过冷管依次穿过第一管板、交叉排列的折流板和第二管板，连通所述第一端盖和第二端盖的内腔。

进入过冷区的所有制冷剂液体从壳体底部的两端向壳体中部的制冷剂液体出口处流动，制冷剂液体在交叉排列的折流板的导引下呈S型迂回流动，与过冷管内的冷却水充分换热，使制冷剂液体的温度进一步降低，从而提升冷凝器出液的过冷度，最终制冷剂液体经过制冷剂液体出口流出壳体。

优选地，所述折流板为带缺口的弓形折流板，所述折流板上还设置有拉杆孔，用于穿入折流板拉杆21，同一列的相邻两个折流板之间还设置有套在所述折流板拉杆外的定距管，且所述定距管的直径大于所述拉杆孔的孔径，折流板拉杆两端设有外螺纹并通过收紧螺母将同一列的所有折流板、定距管、折流板拉杆紧固固定成为一体，两端最外面的折流板与过冷区上封板及壳体接触的地方采用焊接的方式固定在一起。

优选地，所述支撑板上还设置有固定孔，支撑板固定杆穿过所述固定孔，固定杆与每个支撑板焊接固定，将多个支撑板连接为一个整体，两端的支撑板焊接固定在所述壳体上。

优选地，所述第一管板和第二管板的上端两角部位还分别设置有吊装孔，用于整个冷凝器的吊装移动。

优选地，所述第一端盖和第一管板之间设置有第一密封垫，所述第二端盖和第二管板之间设置有第二密封垫。

优选地，所述第一端盖的上部设置有第一排空阀座，下部设置有第一排污阀座；所述第二端盖的上部设置有第二排空阀座，下部设置有第二排污阀座；所述壳体的外侧上部设置有安全阀座和检修阀座。

有益效果：（1）本发明在冷凝换热区的上、下层之间设置挡液板，有效减少了挡液板以下区域的换热管外的液膜厚度，大大提高了该区域换热管的传热效率，有效降低冷凝温度，使制冷剂侧和冷却水侧的传热温差明显缩小，从而使制冷系统能效得到明显提升；

（2）本发明在制冷剂气体进口和换热管之间设置均气板，可使制冷剂气体在进入壳体后，均匀的与换热管进行热交换，提高换热效率，并防止制冷剂气体直接冲击换热管；

（3）本发明的过冷区上封板及折流板的设置，在壳体的下部形成独立过冷区，折流板的导流作用使得液体制冷剂与冷却水的换热得到明显加强，从而在不增加过冷管数量的前提下实现了过冷度的提高，降低蒸发器入口的焓值，使制冷系统能效得到明显提升；

（4）本发明的制冷系统运行效率明显提升，节能降耗效果明显；并且可以实现在保持现有制冷系统性能不变的前提下能有效降低换热器成本，减少有色金属的使用量，从而实现节约资源的目的。

附图说明

图1为本发明所述高效冷凝器的结构示意图。

图2为本发明图1的A-A向剖视图。

图3为本发明所述过冷区的结构示意图。

其中，1-冷却水出口、2-第一端盖、3-第一排空阀座、4-第一密封垫、5-第一管板、6-均气板、7-安全阀座、8-支撑板、9-壳体、10-换热管、11-支撑板固定杆、12-制冷剂气体进口、13-挡液板、14-检修阀座、15-第二管板、16-第二密封垫、17-第二排空阀座、18-第二端盖、19-第二排污阀座、20-螺栓、21-折流板拉杆、22-收紧螺母、23-定距管、24-制冷剂液体出口、25-过冷区上封板、26-过冷管、27-第一排污阀座、28-分程隔筋、29-冷却水进口、30-吊装孔、31-固定孔、32-折流板、33-拉杆孔。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：一种高效冷凝器，包括壳体9，通过螺栓20固定在壳体9两端第一端盖2和第二端盖18，以及分别设置在第一端盖2、第二端盖18和壳体9之间，封闭壳体9的第一管板5和第二管板15，壳体9中部的顶端和底端分别设置有制冷剂气体进口12和制冷剂液体出口24，壳体9内的空间自上而下分别由若干根换热管10和过冷管26形成一冷凝换热区和一过冷区，各换热管10和过冷管26的两端分别穿过第一管板5和第二管板15，连通第一端盖2和第二端盖18的内腔；第一端盖2内设置有分程隔筋28，将第一端盖2的内腔分割为上、下两个腔体，其中上腔体设置有冷却水出口1，下腔体设置有冷却水进口29；第一管板5和第二管板15的上端两角部位还分别设置有吊装孔30，用于整个冷凝器的吊装移动；第一端盖2和第一管板5之间设置有第一密封垫4，第二端盖18和第二管板15之间设置有第二密封垫16；第一端盖2的上部设置有第一排空阀座3，下部设置有第一排污阀座27；第二端盖18的上部设置有第二排空阀座17，下部设置有第二排污阀座19；壳体9的外侧上部设置有安全阀座7和检修阀座14；

冷凝换热区包括上、下两层，冷凝换热区上层的换热管10与制冷剂气体进口12之间还设置有一分布有密集的均气孔的均气板6，均气板6贯穿壳体9的长度方向，均气板6与制冷剂气体进口12的对应位置处无均气孔，且板体上自与制冷剂气体进口12的对应位置向板体两侧，均气孔分布密度逐步递增，上层的换热管10穿入第一端盖2与冷却水出口1连通，下层的换热管10与过冷区的过冷管26穿入第一端盖2与冷却水进口29连通；上层与下层的换热管10通过固定在壳体9内的多个支撑板8支撑固定，并通过穿过支撑板8的挡液板13隔开，支撑板8上还设置有固定孔31，支撑板固定杆11穿过固定孔31，将多个支撑板8连接为一个整体并焊接固定在壳体9上；挡液板13整体向其宽度方向的其中一侧倾斜10~15°，其位置较低的一侧边缘部分向上弯折，挡液板13的四边边缘部分与壳体9和壳体两端的管板之间留有一定间隙，便于制冷剂气体由间隙部位进入冷凝换热区的下层；

冷凝换热区与过冷区之间通过覆盖在过冷区上方的过冷区上封板25隔开，过冷区上封板25的纵向边缘与壳体9满焊固定，长度短于挡液板13的长度，且两端与壳体两端的管板之间留有间隙；过冷区的长度方向上还设置有依次交叉排列的两列带缺口的弓形折流板32，过冷区内的过冷管26依次穿过第一管板5、交叉排列的折流板32和第二管板15，连通第一端盖2和第二端盖18的内腔；折流板32上还设置有拉杆孔33，用于穿入折流板拉杆21，同一列的相邻两个折流板32之间还设置有套在折流板拉杆21外的定距管23，且定距管23的直径大于拉杆孔33的孔径，折流板拉杆21两端设有外螺纹并通过收紧螺母22将同一列的所有折流板32、定距管23、折流板拉杆21紧固固定成为一整体，两端最外面的折流板32与过冷区上封板25及壳体9接触的地方采用焊接的方式固定在一起。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (9)

1.一种高效冷凝器，包括壳体（9），固定在所述壳体（9）两端第一端盖（2）和第二端盖（18），以及分别设置在所述第一端盖（2）、第二端盖（18）和壳体（9）之间，封闭所述壳体（9）的第一管板（5）和第二管板（15），所述壳体（9）中部的顶端和底端分别设置有制冷剂气体进口（12）和制冷剂液体出口（24），壳体（9）内空间自上而下分别由若干根换热管（10）和过冷管（26）形成一冷凝换热区和一过冷区，各换热管（10）和过冷管（26）的两端分别穿过所述第一管板（5）和第二管板（15），连通所述第一端盖（2）和第二端盖（18）的内腔；所述第一端盖（2）内设置有分程隔筋（28），将所述第一端盖（2）的内腔分割为上、下两个腔体，其中上腔体设置有冷却水出口（1），下腔体设置有冷却水进口（29）；

其特征在于，所述冷凝换热区包括上、下两层，上层的换热管（10）穿入所述第一端盖（2）与所述冷却水出口（1）连通，下层的换热管（10）与所述过冷区的过冷管（26）穿入所述第一端盖（2）与所述冷却水进口（29）连通；上层与下层的换热管（10）通过固定在所述壳体（9）内的多个支撑板（8）支撑固定，并通过穿过所述支撑板（8）的挡液板（13）隔开，所述挡液板（13）整体向其宽度方向的其中一侧倾斜10~15°，其位置较低的一侧边缘部分向上弯折，所述挡液板（13）的四边边缘部分与所述壳体（9）和壳体两端的管板之间留有一定间隙，便于制冷剂气体由间隙部位进入所述冷凝换热区的下层；

所述冷凝换热区与所述过冷区之间通过覆盖在所述过冷区上方的过冷区上封板（25）隔开，所述过冷区上封板（25）的纵向边缘与所述壳体（9）满焊固定，长度短于所述挡液板（13）的长度，且两端与所述壳体两端的管板之间留有间隙。

2.根据权利要求1所述的高效冷凝器，其特征在于，所述冷凝换热区上层的换热管（10）与所述制冷剂气体进口（12）之间还设置有一分布有密集的均气孔的均气板（6），所述均气板（6）贯穿所述壳体（9）的长度方向。

3.根据权利要求2所述的高效冷凝器，其特征在于，所述均气板（6）与所述制冷剂气体进口（12）的对应位置处无均气孔，且板体上自与制冷剂气体进口（12）的对应位置向板体两侧，均气孔分布密度逐步递增。

4.根据权利要求1所述的高效冷凝器，其特征在于，所述过冷区的长度方向上还设置有依次交叉排列的两列折流板（32），所述过冷区内的过冷管（26）依次穿过第一管板（5）、交叉排列的折流板（32）和第二管板（15），连通所述第一端盖（2）和第二端盖（18）的内腔。

5.根据权利要求4所述的高效冷凝器，其特征在于，所述折流板（32）为带缺口的弓形折流板，所述折流板（32）上还设置有拉杆孔（33），用于穿入折流板拉杆（21），同一列的相邻两个折流板（32）之间还设置有套在所述折流板拉杆（21）外的定距管（23），且所述定距管（23）的直径大于所述拉杆孔（33）的孔径，所述折流板拉杆（21）两端设有外螺纹并通过收紧螺母（22）将同一列的所有折流板（32）、定距管（23）、折流板拉杆（21）紧固固定成为一整体，两端最外面的折流板（32）与过冷区上封板（25）及壳体（9）接触的地方采用焊接的方式固定在一起。

6.根据权利要求1所述的高效冷凝器，其特征在于，所述支撑板（8）上还设置有固定孔（31），支撑板固定杆（11）穿过所述固定孔（31），将多个支撑板（8）连接为一个整体并焊接固定在所述壳体（9）上。

7.根据权利要求1所述的高效冷凝器，其特征在于，所述第一管板（5）和第二管板（15）的上端两角部位还分别设置有吊装孔（30），用于整个冷凝器的吊装移动。

8.根据权利要求1所述的高效冷凝器，其特征在于，所述第一端盖（2）和第一管板（5）之间设置有第一密封垫（4），所述第二端盖（18）和第二管板（15）之间设置有第二密封垫（16）。

9.根据权利要求1所述的高效冷凝器，其特征在于，所述第一端盖（2）的上部设置有第一排空阀座（3），下部设置有第一排污阀座（27）；所述第二端盖的上部设置有第二排空阀座（17），下部设置有第二排污阀座（19）；所述壳体（9）的外侧上部设置有安全阀座（7）和检修阀座（14）。