CN108027214A - 双层热交换器 - Google Patents

Abstract

一种热交换器，包括具有良好导热性和耐久性的双层材料，形状为具有凸壁的鼓或圆柱体或矩形，具有供待冷却的第一流体流入双层之间的空间的入口以及从所述空间流出的出口。多个热交换器通过入口管连接，其中第一流体流入每个热交换器并通过连接出口管流出。在第一流体和换热器所浸入的大量第二流体之间进行热交换，术语“流体”涵盖所有类型的液体和气体。本设计有效地允许热交换，同时避免了堵塞。将元件安装在热交换器内以改变第一流体的流动方向，使得传热速率增加。所公开的热交换器用作建筑物或车辆中的空调中的冷凝器。

Description

双层热交换器

本发明的技术领域和工业适用性

本发明涉及一种双层(double plated)热交换器。

技术领域

本发明公开了用于空调系统的制冷剂的高效换热。

相关技术

本发明涉及一种双层热交换器，其用于通过与该热交换器所浸入的第二流体进行热交换而降低流入该热交换器中的一种流体的温度。

背景技术

目前可用的热交换器，尤其是板式热交换器大多被设计为具有多个板的堆叠式的从高温侧到低温侧的封闭系统(美国专利4,688,631和9,093,729)。连续的板之间插入的接头部分敞开，以将形成在两个板之间的中间空间或间隙与流体入口和回流收集器连接。这会产生很大的摩擦，导致需要太多能量泵送限制量的流体流入系统。由于钙沉淀，还容易发生堵塞，特别是在用水冷却时。这会导致水流速度下降，从而导致热交换率下降。

除了这种接头的存在之外，结构设计也限制了所述换热器的利用。由于系统是封闭的，很难避免堵塞和清理。此外，复杂的系统需要更高的制造技术，并且生产成本不必要地过高。然而，由于所设计的结构产生许多问题，这种类型的热交换器的使用受到限制。

因此，本发明的双层热交换器被设计成克服在生产和能耗两方面关于制造、操作和节省成本的所有问题。本发明被设计为开放式系统，其中待冷却的第一流体流入热交换器并与热交换器所浸入的大量第二流体进行热交换，其中术语“流体”涵盖所有类型的液体和气体。

发明内容

一种热交换器，包括具有良好导热性和耐久性的双层材料，形状为具有凸壁的鼓或圆柱体或矩形，具有供待冷却的第一流体流入双层之间的空间的入口以及从所述空间流出的出口。多个热交换器通过入口管连接，其中第一流体流入每个热交换器并通过连接出口管流出。添加元件以改变流体在双层中的流动方向，使得热交换率增加。在第一“流体”和换热器所浸入的大量第二流体之间进行热交换，术语“流体”涵盖所有类型的液体和气体。所公开的热交换器用作建筑物或车辆中的空调中的冷凝器。

附图说明

图1显示了鼓形双层热交换器的等距视图。

图2示出了鼓形双层热交换器的纵向截面图。

图3显示了圆柱形双层热交换器的等距视图。

图4显示了改进的圆柱形双层热交换器的等距视图。

图5显示了矩形板式热交换器的等距视图。

图6显示了托盘和板之间的焊接点。

图7显示了多个矩形板式换热器之间的连接。

图8显示了安装有翅片的矩形板式热交换器的等距视图。

图9示出了矩形板式换热器的沿线T-T'的截面图，示出了翅片。

图10显示了矩形板式热交换器的表面积增加的变形方式。

图11显示了将矩形板式换热器设置为与空气进行热交换的使用方式。

图12显示了将矩形板式热交换器设置为与水交换热量的使用方式。

图13显示了将圆柱形热交换器设置为与水交换热量的使用方式。

具体实施方式

图1示出了热交换器1的等距视图。热交换器是由具有良好导热性和显著耐久性的材料制成的双层式鼓。外层B和内层A之间具有间隙C以允许待冷却的流体流过。由相同种类材料制成的环D和E分别焊接在每端，在每端具有分别与管5和6连接的孔3和4。

图2是热交换器1的纵向截面图。具有凸壁的该鼓结构除了使制造更容易外，还允许高强度以承受泵送流体进入双层之间的空间的压力。当热交换器1浸入第二流体中时，流体通过管5流入热交换器1并通过管6流出，以使第一流体冷却。因此，与在双层热交换器1外部的流体进行热交换。如果不浸入水或任何流体中，则与空气进行热交换。本文中的术语“流体”涵盖所有类型的液体和气体。

在另一个实施方式中，图3示出了圆柱形热交换器2而不是鼓的凸壁，并且还具有焊接在每个端部处的环D和E。待冷却的流体或制冷剂通过管5泵入壁A和壁B之间的空间并通过管6流出。热交换器浸入流体中以交换热量。

为了提高热交换率，如图4所示，半圆形元件F和G安装在内部并位于壁A和壁B之间，其中元件F安装在距环D圆柱体总长度的三分之一的距离处，并且元件G安装在距环E所述总长度的三分之一的距离处。元件F的安装方式使得其中点与孔3对齐并且其端部朝上，而元件G的中点与孔4对齐并且其端部朝下。元件F和G由与热交换器相同的材料制成。还可以安装更多的这些元件以改变流动方向并允许流体更好地移动，从而通过热交换器的长度在离开热交换器之前增加传热率。类似地，这些元件可选地安装在鼓式热交换器中以提高热交换率。引起热交换器内流体流动方向变化的元件可以被修改为任何形状，但是功能可以导致相同的结果。

因此，将元件安装在热交换器内以改变流体流动的方向增加了传热率以使系统更有效。

图5示出了具有类似原理的不同实施方式。热交换器10包括由具有良好导热性的耐久材料制成的托盘11，托盘11的表面上具有许多突起17。如图6中的点W所示，突起17的顶部焊接至与托盘11相同材料的板12。托盘11与板12沿其边缘紧密密封，托盘11的边缘具有孔13和15。待冷却的流体通过管14和孔13被泵入内部空间中，并且通过孔15和管16流出。

如图7所示，多个热交换器通过管20相互连接，其中待冷却的流体可同时流入这些热交换器中以使冷却最有效。

如图8中的等距视图和沿着图9中的线T-T'的横截面图所示，借助在托盘11和板12的外表面上具有翅片21的结构，进一步改善了热交换。

图10示出了通过在托盘22和板23上形成弯曲部而增加热交换面积，其中通过焊接将托盘22的边缘密封于板23，托盘22的边缘具有用于流体流入的入口24和流出的出口26。

所描述的热交换器被用作空调中的冷凝器以与空气交换热量，如图11所示。图11是在前部具有风扇31的空调系统的俯视图，每个热交换器10放置在壁7之间，在托盘11和壁7之间具有空间8，而空间9位于板12和下一个壁7之间。当风扇31开启时，空间8和9允许空气从后向前流过。当压缩机30和风扇31同时打开时，操作开始。压缩机30通过管20将制冷剂压缩到每个热交换器10中，同时空气从后向前流动并引起制冷剂和空气之间的热交换。制冷剂冷凝并冷却，并通过管25流出到冷却盘管。

如图12所示，制冷剂和水之间的热交换是可能的。热交换器10浸入水储存器36中的水中，其中热交换器10经由管20彼此连接。待冷却的制冷剂通过管20被压缩机泵送到热交换器10中，并且与储存器36中的水交换热量。当泵32将水泵入管33时，储存器36中的水非常冷，泵入管33的水由喷洒器34喷洒以滴落到设备35上，随着水的滴落，当风扇31打开时，随着空气从后向前穿过设备35，水的温度降至露点。非常冷的水滴滴落回到储存器36中以冷却热交换器10中的制冷剂。然后完成循环。

因此，本发明的热交换器可用于如图11中的制冷剂与空气之间的热交换或者如图12中的制冷剂与冷水之间的热交换。

如图13所示，热交换器1或2可以类似地用于使制冷剂与空气或水进行热交换，其中制冷剂的热传递与非常冷的水进行。

应该理解，在不脱离本领域普通技术人员的本发明的范围的情况下，可以对上述描述进行修改。因此，意图包含在上面的描述中的所有内容都被解释为描述性的和说明性的而不是限制性的。

还应理解的是，以下权利要求旨在覆盖如本文所述的本发明的所有概括和特定的特征，并且就语言而言，本发明范围的所有陈述可以被认为落在其间。

Claims (8)

1.一种热交换器，该热交换器包括具有良好导热性和耐久性的双层材料，所述热交换器具有供待冷却的第一流体流入双层之间的空间的入口以及供所述第一流体从所述空间流出的出口。

2.根据权利要求1所述的热交换器，所述热交换器的形状为具有凸壁的鼓。

3.根据权利要求1所述的热交换器，所述热交换器的形状为圆柱体。

4.根据权利要求1所述的热交换器，所述热交换器的形状为矩形。

5.根据权利要求1所述的热交换器，其中在所述第一流体与所述热交换器所浸入的大量第二流体之间进行热交换，其中术语“流体”涵盖所有类型的液体和气体。

6.根据权利要求1所述的热交换器，所述热交换器用作空调系统中的冷凝器。

7.多个根据权利要求1所述的热交换器通过管道连接并用作空调系统中的冷凝器。

8.根据权利要求1所述的热交换器，其中在所述热交换器内安装有元件以改变流体的流动方向，使得传热率增加。