CN113405382B - 一种壳管式换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种壳管式换热器，包括壳体、多根换热管、第一介质进口和第一介质出口，所述换热管位于所述壳体内，所述换热管的两端从所述壳体内穿出，且所述换热管与所述壳体密封连接，所述壳体内还设置有均流板，所述均流板的边缘与所述壳体的内壁紧密接触或密封连接，所述均流板在所述壳体内分隔出第一腔室和第二腔室，所述均流板上开设有多个通孔，每根所述换热管穿过每个所述通孔，所述通孔的内壁与所述换热管的外壁之间形成有间隙，所述第一腔室与所述第二腔室通过所述间隙形成连通，所述第一介质进口与所述第一腔室相连通，所述第一介质出口与所述第二腔室相连通；该壳管式换热器具有结构合理、换热效率高的优点。

Description

一种壳管式换热器
技术领域
本发明属于热交换设备技术领域，具体涉及一种壳管式换热器。
背景技术
换热器，又称为热交换器，是一种在不同温度的两种或两种以上的介质之间进行热量传递的设备。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有生要的地位，换热器可以作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。比如我们身边所熟知的空调，其室内机和室外机中的蒸发器和冷凝器皆是换热器中的一种。又如，壳管式换热器也称为管壳式换热器由于其结构简单、能承受高压的优点，因此在中央空调、热泵热水机组、工业冷水机组、地源或水源热水机组中被广泛应用。但是现有技术下的换热器在使用中存着的热交换效率低的问题，特别是应用在上述高制冷量或高制热量的中央空调、热水机组、冷水机组中时其问题更加凸显。具体来说，由于冷媒流入流出换热器的速度相对比较快，且换热器内的换热管具有多根，当冷媒流入换热器内时，在重力及流速等因素下，靠近换热器入口处的换热管可以被冷媒形成充分的包裹进而与换热管内的介质，如水形成充分的换热，而远离换热器入口处的换热管则不能被冷媒形成充分的包裹，进而降低了换热器的换热效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构合理、换热效率高的壳管式换热器。
为了解决上述技术问题，本发明所使用的技术方案是：
一种壳管式换热器，包括壳体、多根换热管、第一介质进口和第一介质出口，所述换热管位于所述壳体内，所述换热管的两端从所述壳体内穿出，且所述换热管与所述壳体密封连接，所述壳体内还设置有均流板，所述均流板的边缘与所述壳体的内壁紧密接触或密封连接，所述均流板在所述壳体内分隔出第一腔室和第二腔室，所述均流板上开设有多个通孔，每根所述换热管穿过每个所述通孔，所述通孔的内壁与所述换热管的外壁之间形成有间隙，所述第一腔室与所述第二腔室通过所述间隙形成连通，所述第一介质进口与所述第一腔室相连通，所述第一介质出口与所述第二腔室相连通。
作为对所述壳管式换热器的进一步改进，所述第一腔室或所述第二腔室内还设置有多根均流管，每根所述均流管分别套设在每根所述换热管外，所述均流管的一端与所述均流板固定连接，所述通孔与所述均流管相连通，另一端为自由端，且所述均流管的内径大于所述换热管的外径。
作为对所述壳管式换热器的进一步改进，所述均流管的内壁与所述换热管的外壁之间的距离和/或所述通孔的内壁与所述换热管的外壁之间的间隙距离为0.5-2.0MM。
作为对所述壳管式换热器的进一步改进，所述第一腔室和所述第二腔室的体积比为1：4-1：8之间。
作为对所述壳管式换热器的进一步改进，所述均流管位于所述第二腔室内，且所述均流管与所述第二腔室的长度比为0.2-0.5之间。
作为对所述壳管式换热器的进一步改进，所述壳体的两端处还分别设置有第一封头、第二封头，所述第一封头上设置有第二介质进口，所述第二封头上设置有第二介质出口；
所述第一封头和所述第二封头分别罩盖在所述换热管的两端处，且所述第一封头和所述第二封头皆与所述壳体密封连接。
作为对所述壳管式换热器的进一步改进，所述换热管的外壁上沿其长度方向设置有翅片，所述翅片与所述换热管固定连接，所述翅片的边缘与所述通孔和/或所述均流管的内壁之间形成有所述间隙。
作为对所述壳管式换热器的进一步改进，所述换热管沿其长度方向上设置有凹槽。
作为对所述壳管式换热器的进一步改进，所述凹槽内设置有多个翅片，所述翅片与所述换热管固定连接。
作为对所述壳管式换热器的进一步改进，所述翅片的边缘不高出所述换热管的弦面。
本发明所产生的技术效果主要体现在：通过在壳体内设置均流板，均流板上开设有与换热管相互配合的通孔，且通孔与换热管的外壁之间形成有间隙，从而使得流入第一腔室内的第一介质(冷媒)，可以沿着间隙而流入到第二腔室内，即，均流板对由第一腔室进入第二腔室的第一介质进行分流，受到通孔与换热管之间间隙的限制，可以使得流过第一介质均匀的包裹着换热管，进而使得流过换热管的第二介质(水)可以与第一介质进行充分的换热，进一步的也就提高了换热器的换热效率。
附图说明
通过附图中所示的本发明优选实施例更具体的说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明中一种壳管式换热器的整体结构示意图；
图2为本发明中一种壳管式换热器的结构分解示意图；
图3为本发明中一种壳管式换热器去掉壳体后结构示意图；
图4为本发明中一种壳管式换热器均流板与均流管的连接结构示意图；
图5为本发明中一种壳管式换热器均流板的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定，在本实施例中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限定。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本发明中所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
如图1-5所示，本发明实施例提供了一种壳管式换热器，包括壳体1、多根换热管2、第一介质进口11和第一介质出口12，换热管2位于壳体1内，换热管2的两端分别从壳体1内的两端贯穿到壳体1外，且换热管2与壳体1通过焊接形成密封，壳体1内还设置有均流板3，均流板3的边缘与壳体1的内壁紧密接触或者均流板3的边缘与壳体1通过焊接形成密封，均流板3在壳体1内分隔出第一腔室13和第二腔室14，均流板3上开设有多个通孔31，通孔31与换热管2的数量相一致，且每根换热管2分别对应并穿过每个通孔31；其中，通孔31的内壁与换热管2的外壁之间形成有间隙4或者称之为流道，进而使得第一腔室13与第二腔室14通过间隙4形成连通；进一步的，第一介质进口11 与第一腔室13相连通，第一介质出口12与第二腔室14相连通。换热器在使用时，第一介质通过第一介质进11进入到第一腔室13内，位于第一腔室13内的第一介质受到均流板3的阻挡，因此只第一介质只能沿着通孔31与换热管2之间的间隙4或者称之为流道而流入到第二腔室14中，即，均流板3对由第一腔室13进入第二腔室14的第一介质进行限流和/或分流，受到通孔31与换热管2 之间间隙4的限制，可以使得流过第一介质均匀的包裹着换热管2，进而使得流过换热管2的第二介质(水)可以与第一介质进行充分的换热，进一步的也就提高了换热器的换热效率。
如图1-5所示，在优选实施例中，第一腔室13或第二腔室14内还设置有多根均流管5，本实施例中的均流管5设置在第二腔室14内，每根均流管5分别对应套设在每根换热管2外，均流管5的一端与均流板3通过焊接固定，另一端为自由端，且均流管5的内径大于换热管2的外径且通孔31与均流管5相通连通。通过均流管5可以进一步的对流过通孔31的第一介质进行约束，使得流过均流管5的第一介质可以更加均匀的包裹着换热管2，从而使得第一介质能与换热管2内的第二介质形成形加充分的换热。进一步的，均流管5的内壁与换热管2的外壁之间的距离和/或通孔31的内壁与换热管2的外壁之间的间隙4 距离为0.5-2.0MM，例如，0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5、1.7、1.9MM，在相应的范围值内，根据不同换热量或是制令量的换热器或者说不同的使用需求，均流管5的内壁与换热管2的外壁之间的距离和/或通孔31的内壁与换热管2的外壁之间的间隙4距离可以进行灵活选择。进一步的，第一腔室13和第二腔室14的体积比为1：4-1：8之间；同理，根据不同换热量或是制令量的换热器或者说不同的使用需求，第一腔室13和第二腔室14的体积比为可以进行灵活选择。均流管5位于第二腔室14内，且均流管5与第二腔室14的长度比为0.2-0.5之间，又如0.3、0.4，根据不同换热量或是制令量的换热器或者说不同的使用需求，均流管5与第二腔室14的长度比为可以进行灵活选择，具体来说，在换热器在使得时其壳体1呈立式状态，第一腔室13位于第二腔室14 的上方，第一介质(冷媒)在压缩机的驱动下进入到壳体1中时，会以气液混合的状态存在，即液态冷媒会在重力作用下汇聚于第二腔室14的底部，而液态冷媒会对其与换热管2接触的部分形成均匀包裹，因此这部分的换热管2不需要使用均流管5，从而达到节省材料和制造成本的目的；即均流管5用于对气态的冷媒进行约束，使其通过均流管5时能均匀包裹着换热管2，进而与换热管2 进行充分的热交换。
如图1-2所示，在优选实施例中，壳体1的两端处还分别设置有第一封头6、第二封头7，第一封头6上设置有第二介质进口61，第二封头7上设置有第二介质出口71；第一封头6和第二封头7分别罩盖在换热管2的两端处，且第一封头6和第二封头7皆与壳体1通过焊接或螺栓形成密封连接，第二介质在进入到第一封头内时进行分流，当第二介质通过换热管2进入到第二封头7内再进行汇流，最终从第二介质出口71流出。
在优选实施例中，换热管2的外壁上沿其长度方向设置有翅片(未图示)，翅片与换热管2固定连接，翅片的边缘与通孔31和/或均流管5的内壁形成有间隙4或者说是流道；进一步的，在另一实施例中，换热管2沿其长度方向上设置有凹槽(未图示)，该凹槽可以为螺旋凹槽，或是直线式凹槽，同理，设置的凹槽也可以同样增大了换热管2的表面积；进一步的，在另一实施例中，换热管2上沿其长度方向设置有凹槽(未图示)，凹槽内设置有多个翅片(未图示)，翅片与换热管2固定连接，翅片的边缘不高出换热管2的弦面。设置的凹槽、翅片，以及凹槽与翅片相互配合可以有效增加换热管2的表面积，从而增加了与第一介质(冷媒)接触面积，进一步的也就增加了换热器的换热效率。
本发明所产生的技术效果主要体现在：通过在壳体内设置均流板，均流板上开设有与换热管相互配合的通孔，且通孔与换热管的外壁之间形成有间隙，从而使得流入第一腔室内的第一介质(冷媒)，可以沿着间隙而流入到第二腔室内，即，均流板对由第一腔室进入第二腔室的第一介质进行分流，受到通孔与换热管之间间隙的限制，可以使得流过第一介质均匀的包裹着换热管，进而使得流过换热管的第二介质(水)可以与第一介质进行充分的换热，进一步的也就提高了换热器的换热效率。
在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“优选实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种壳管式换热器，包括壳体、多根换热管、第一介质进口和第一介质出口，所述换热管位于所述壳体内，所述换热管的两端从所述壳体内穿出，且所述换热管与所述壳体密封连接，其特征在于：所述壳体内还设置有均流板，所述均流板在所述壳体内分隔出第一腔室和第二腔室，所述壳体呈立式状态，所述第一腔室位于所述第二腔室上方，所述均流板的边缘与所述壳体的内壁紧密接触，所述均流板上开设有多个通孔，每根所述换热管对应穿过每个所述通孔，所述通孔的内壁与所述换热管的外壁之间形成有间隙，所述第一腔室与所述第二腔室通过所述间隙形成连通，所述第一介质进口与所述第一腔室相连通，所述第一介质出口与所述第二腔室相连通，所述壳体内用于接入呈气液混合状态的第一介质，且进入所述壳体内的第一介质由所述第一腔室进入至所述第二腔室；
所述第二腔室内还设置有多根均流管，每根所述均流管分别套设在每根所述换热管外，所述均流管的一端与所述均流板固定连接，所述通孔与所述均流管相连通，另一端为自由端，且所述均流管的内径大于所述换热管的外径；
所述均流管的内壁与所述换热管的外壁之间的距离和/或所述通孔的内壁与所述换热管的外壁之间的间隙距离为0.5-2.0MM；
所述第一腔室和所述第二腔室的体积比为1：4-1：8之间；
所述均流管与所述第二腔室的长度比为0.2-0.5之间。
2.根据权利要求1所述的壳管式换热器，其特征在于：所述壳体的两端处还分别设置有第一封头、第二封头，所述第一封头上设置有第二介质进口，所述第二封头上设置有第二介质出口；
所述第一封头和所述第二封头分别罩盖在所述换热管的两端处，且所述第一封头和所述第二封头皆与所述壳体密封连接。
3.根据权利要求1或2所述的壳管式换热器，其特征在于：所述换热管的外壁上沿其长度方向设置有翅片，所述翅片与所述换热管固定连接，所述翅片的边缘与所述通孔和/或所述均流管的内壁之间形成有所述间隙。
4.根据权利要求1或2所述的壳管式换热器，其特征在于：所述换热管沿其长度方向上设置有凹槽。
5.根据权利要求4所述的壳管式换热器，其特征在于：所述凹槽内设置有多个翅片，所述翅片与所述换热管固定连接。
6.根据权利要求5所述的壳管式换热器，其特征在于：所述翅片的边缘不高出所述换热管的弦面。
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