CN113513932B - 热交换器及其系统 - Google Patents

Abstract

一种热交换器及其系统，涉及热交换技术领域。该热交换器包括两个集流管和至少一个换热单元；两个所述集流管通过所述换热单元连通；所述换热单元为多个时，多个所述换热单元并列设置；每个所述换热单元包括两个集管件和至少一个冷却管；两个所述集管件通过所述冷却管连通；所述集管件与相对应的所述集流管连通。该热交换系统包括热交换器。本发明的目的在于提供一种热交换器及其系统，以在一定程度上解决现有技术中存在的各个冷却管的流量分配不均匀的技术问题。

Description

热交换器及其系统

技术领域

本发明涉及热交换技术领域，具体而言，涉及一种热交换器及其系统。

背景技术

热交换器，又称换热器，是化工、石油、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中具有重要的应用地位。热交换器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标热量的交换设备。在实际应用中热交换器可作为加热器、冷却器、冷凝器或蒸发器等，热交换器的应用广泛并且种类繁多。

具有集流管形式的热交换器包括集流管和多个冷却管，流体介质经入口集流管流入各个冷却管，之后各个冷却管再汇流至出口集流管内。现有的具有集流管形式的热交换器在实际应用时，容易出现各个冷却管的流量分配不均匀的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热交换器及其系统，以在一定程度上解决现有技术中存在的各个冷却管的流量分配不均匀的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种热交换器包括两个集流管和至少一个换热单元；两个所述集流管通过所述换热单元连通；所述换热单元的数量为多个时，多个所述换热单元并列设置；

每个所述换热单元包括两个集管件和至少一个冷却管；两个所述集管件通过所述冷却管连通；所述冷却管的数量为多个时，多个所述冷却管并列设置；所述集管件与相对应的所述集流管连通。

在上述任一技术方案中，可选地，所述集管件包括集管主体部、集管连接部和集管封头部；

沿所述集管件的轴向，所述集管主体部的两端分别密封连接有所述集管封头部；

所述集管主体部和所述集管封头部分别与所述集管连接部密封连接；

所述集管连接部设置有与所述冷却管数量相同的集管连接开口；所述冷却管通过所述集管连接开口与所述集管连接部固定连接。

在上述任一技术方案中，可选地，沿所述冷却管的延伸方向，所述冷却管两端开口，且所述冷却管的两个端部分别插入所述集管连接开口与所述集管连接部固定连接；

多个所述冷却管沿所述集管件的轴向依次设置；

所述换热单元的数量为多个时，所述冷却管的同一端的多个所述集管件通过集管加强结构连接。

在上述任一技术方案中，可选地，所述集管加强结构为集管加强杆；部分或者全部所述集管件的所述集管主体部、所述集管连接部或者所述集管封头部与所述集管加强杆固定连接；或者，所述集管封头部固定连接有集管封头延伸部；所述冷却管的同一端的多个所述集管封头延伸部依次固定连接，形成所述集管加强结构；

所述集管件一体成型，或者所述集管件采用焊接而成。

在上述任一技术方案中，可选地，所述集流管包括集流管主体部、集流管开槽部和集流管封头部；

沿所述集流管的轴向，所述集流管主体部的两端分别连接有所述集流管封头部；

所述集流管开槽部与所述集流管主体部固定连接；或者，所述集流管开槽部分别与所述集流管主体部和所述集流管封头部固定连接；

所述集流管开槽部设置有与所述集管件对应的集流管槽口；所述集流管槽口的数量与所述换热单元的数量相同；所述换热单元为多个时，多个所述集流管槽口沿所述集流管的轴向依次间隔设置；

所述集管件设置有集管件开口；所述集管件通过所述集流管槽口与所述集流管开槽部连接，且所述集管件开口与所述集流管槽口连通。

在上述任一技术方案中，可选地，所述的热交换器还包括沿所述集流管轴向依次设置的多个换热模块；每个所述换热模块包括沿所述集流管轴向依次设置的多个换热单元；

所述集流管开槽部包括与所述换热模块的数量相同的集流管开槽子部；所述集流管开槽子部与相对应的所述换热模块连接；

沿所述集流管的轴向，多个所述集流管开槽子部依次与所述集流管主体部固定连接。

在上述任一技术方案中，可选地，沿所述集流管的轴向，多个所述集流管开槽子部依次固定连接；

相邻两个所述集流管开槽子部采用焊接方式连接，或者相邻两个所述集流管开槽子部通过密封圈密封连接。

在上述任一技术方案中，可选地，所述集流管还包括用于连接进液管的进液口和用于连接出液管的出液口；

所述进液口设置在所述集流管主体部或者所述集流管封头部上；

所述出液口设置在所述集流管主体部或者所述集流管封头部上；

所述集流管一体成型，或者所述集流管采用焊接而成。

在上述任一技术方案中，可选地，部分或者全部的相邻两个所述换热单元之间设置有散热带和/或支撑件，所述散热带和/或所述支撑件与所述冷却管连接；

和/或，所述热交换器设置有一条或者多条整体加强杆；所述集管件和/或所述冷却管分别与所述整体加强杆连接。

一种热交换系统，包括热交换器。

本发明的有益效果主要在于：

本发明提供的热交换器及其系统，包括集流管和换热单元，其换热单元包括集管件和冷却管，通过集流管与集管件连通，以及集管件与冷却管连通，以使入口方向的集流管内的流体介质通过集管件流入冷却管内，再通过集管件汇流到出口方向的集流管，极大提高了冷却管的流量分配均匀度，进而提高了热交换器的换热效率。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的热交换器的第一种结构示意图；

图2为图1所示的热交换器的爆炸图；

图3为图1所示的换热模块的爆炸图；

图4为图1所示的换热单元的爆炸图；

图5为本发明实施例提供的热交换器的第二种结构示意图；

图6为图5所示的热交换器的爆炸图；

图7为图5所示的换热模块的爆炸图；

图8为本发明实施例提供的热交换器的第三种结构示意图；

图9为图8所示的热交换器的爆炸图；

图10为本发明实施例提供的热交换器的第四种结构示意图；

图11为图10所示的热交换器的爆炸图。

图标：1-集流管封头部；2-换热模块；3-集流管主体部；4-集管加强结构；5-整体加强杆；6-集流管开槽部；7-换热单元；8-散热带；9-冷却管；10-集管封头部；11-集管连接部；12-集管主体部；20-集流管；21-集管件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以采用各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

请参照图1-图11，本实施例提供一种热交换器及其系统，图1、图5、图8和图10为本实施例提供的四种热交换器的结构示意图；图2为图1所示的热交换器的爆炸图；图3为图1所示的换热模块的爆炸图；图4为图1所示的换热单元的爆炸图；图6为图5所示的热交换器的爆炸图；图7为图5所示的换热模块的爆炸图；图9为图8所示的热交换器的爆炸图；图11为图10所示的热交换器的爆炸图。其中，图1-图3示出了集管加强结构4、整体加强杆5和散热带8，图5-图7没有示出集管加强结构4、整体加强杆5和散热带8，图8和图9示出了集管加强结构4以及没有示出整体加强杆5和散热带8，图10和图11示出了散热带8以及没有示出集管加强结构4和整体加强杆5。为了更加清楚地显示结构，图4中仅显示部分换热单元。

本实施例提供的热交换器，用于热交换，尤其用于变压器油冷却器；例如用于冷却管式模块化变压器油冷却器。

参见图1-图11所示，该热交换器，包括两个集流管20和至少一个换热单元7；两个集流管20通过换热单元7连通；其中，两个集流管20，一个为热交换器入口方向的集流管20，另一个为热交换器出口方向的集流管20。

换热单元7的数量为多个时，多个换热单元7并列设置；可选地，多个换热单元7沿集流管20的轴向方向并列设置。

每个换热单元7包括两个集管件21和至少一个冷却管9；两个集管件21通过冷却管9连通；冷却管9的数量为多个时，多个冷却管9并列设置；集管件21与相对应的集流管20连通。其中，每个换热单元7的两个集管件21，一个为入口方向的集管件21，另一个为出口方向的集管件21；入口方向的集管件21与入口方向的集流管20连通，出口方向的集管件21与出口方向的集流管20连通。

本实施例中，流动介质通过入口方向的集流管20流入热交换器内，经过集流管20分流，流入各个换热单元7的入口方向的集管件21内，再经过集管件21分流，流入每个换热单元7的各个冷却管9内，之后每个换热单元7的各个冷却管9汇流至出口方向的集管件21内，各个换热单元7的出口方向的集管件21汇流至出口方向的集流管20，进而流出热交换器。

本实施例中所述热交换器，包括集流管20和换热单元7，其换热单元7包括集管件21和冷却管9，通过集流管20与集管件21连通，以及集管件21与冷却管9连通，以使入口方向的集流管20内的流体介质通过集管件21流入冷却管9内，再通过集管件21汇流到出口方向的集流管20，极大提高了冷却管9的流量分配均匀度，进而提高了热交换器的换热效率。

参见图4所示，本实施例的可选方案中，集管件21包括集管主体部12、集管连接部11和集管封头部10。

沿集管件21的轴向，集管主体部12的两端分别密封连接有集管封头部10。

集管主体部12和集管封头部10分别与集管连接部11密封连接；以使集管件21具有封闭的腔室。

集管连接部11设置有与冷却管9数量相同的集管连接开口；可选地，多个集管连接开口沿集管件21的轴向依次间隔设置。

冷却管9通过集管连接开口与集管连接部11固定连接。可选地，冷却管9插入集管连接开口并与集管连接部11固定连接。通过集管主体部12、集管连接部11和集管封头部10连接形成集管件21，以简化集管件21的结构，便于集管件21的分流与汇流；通过集管连接开口，便于多个冷却管9分别与集管件21连通，既简化了结构，又在一定程度上减少了热交换器的占用空间。

参见图1-图11所示，本实施例的可选方案中，沿冷却管9的延伸方向，冷却管9两端开口，且冷却管9的两个端部分别插入集管连接开口与集管连接部11固定连接。

多个冷却管9沿集管件21的轴向依次设置；可选地，多个冷却管9沿集管件21的轴向依次间隔设置。

换热单元7的数量为多个时，相应的，冷却管9的同一端的集管件21数量也为多个；可选地，冷却管9的同一端的多个集管件21通过集管加强结构4连接。通过集管加强结构4，以增加各个换热单元7的连接强度。当换热单元7有多个并排的冷却管9时，由于整体厚度增加，集管件21的端部有连接不够牢靠的风险。因此在集管件21的端部或者靠近端部的位置设置集管加强结构4，以保证多个集管件21之间的结构稳定性，进而保证换热单元7之间的结构稳定性。

本实施例的可选方案中，集管加强结构4可以是单独的零件，例如，集管加强结构4为集管加强杆；部分或者全部集管件21的集管主体部12、集管连接部11或者集管封头部10与集管加强杆固定连接；或者，集管加强结构4与集管封头部10是一个整体的零件，既对集管件21起密封作用，又对相邻两个集管件21起支撑作用。例如集管封头部10固定连接有集管封头延伸部；冷却管9的同一端的多个集管封头延伸部依次固定连接，形成集管加强结构4。

本实施例的可选方案中，集管件21一体成型，或者集管件21采用焊接而成，例如集管主体部12、集管连接部11和集管封头部10焊接而成集管件21。

参见图1-图11所示，本实施例的可选方案中，集流管20包括集流管主体部3、集流管开槽部6和集流管封头部1。

沿集流管20的轴向，集流管主体部3的两端分别连接有集流管封头部1。

集流管开槽部6与集流管主体部3固定连接；或者，集流管开槽部6分别与集流管主体部3和集流管封头部1固定连接。图2所示为集流管开槽部6分别与集流管主体部3和集流管封头部1固定连接，也即，集流管主体部3的两端和集流管开槽部6的两端分别连接有集流管封头部1。通过集流管主体部3、集流管开槽部6和集流管封头部1，以形成密闭的集流管20。

集流管开槽部6设置有与集管件21对应的集流管槽口；集流管槽口的数量与换热单元7的数量相同；换热单元7为多个时，多个集流管槽口沿集流管20的轴向依次间隔设置。

集管件21设置有集管件开口；集管件21通过集流管槽口与集流管开槽部6连接，且集管件开口与集流管槽口连通。也就是说，集管件21与集流管20通过集流管槽口和集管件开口连通。其中，集管件21与集流管20的连接方式例如为插接、搭接，或者其他连接方式；例如，集管件21通过集流管槽口与集流管开槽部6插接，且集管件开口位于集流管槽口内；又如，集管件21与集流管20通过集管件开口与集流管槽口搭接。

参见图1-图11所示，本实施例的可选方案中，所述热交换器还包括沿集流管20轴向依次设置的多个换热模块2；每个换热模块2包括沿集流管20轴向依次设置的多个换热单元7。

集流管开槽部6包括与换热模块2的数量相同的集流管开槽子部。集流管开槽子部与相对应的换热模块2连接；具体而言，每个换热模块2对应连接一个集流管开槽子部，集流管开槽子部上设置的集流管槽口的数量与单个换热模块2包括的换热单元7的数量相同，单个换热模块2内各个集管件21通过集流管槽口插接在集流管开槽子部上。

沿集流管20的轴向，多个集流管开槽子部依次与集流管主体部3固定连接。

本实施例的可选方案中，沿集流管20的轴向，多个集流管开槽子部可以依次连接，也可以依次间隔设置。例如，多个集流管开槽子部依次间隔设置时，集流管主体部3设置有与集流管开槽子部对应的槽口，各个集流管开槽子部分别安装在各个槽口内与集流管主体部3固定连接。又如，沿集流管20的轴向，多个集流管开槽子部依次固定连接；此时集流管主体部3可以为半圆柱型。

可选地，相邻两个集流管开槽子部采用焊接方式连接，通过焊接方式连接两个集流管开槽子部，以提高集流管开槽部6的连接强度以及连接的密封性能。

可选地，相邻两个集流管开槽子部通过密封圈密封连接；通过密封圈连接两个集流管开槽子部，以便于集流管开槽部6的组装。

参见图1-图11所示，本实施例的可选方案中，集流管20还包括用于连接进液管的进液口和用于连接出液管的出液口。

进液口设置在集流管主体部3或者集流管封头部1上。

出液口设置在集流管主体部3或者集流管封头部1上。

可选地，集流管20一体成型，或者集流管20采用焊接而成，也即集流管主体部3、集流管开槽部6和集流管封头部1焊接而成集流管20。通过集流管20可以选择一体成型或者焊接成型，以提高集流管20的通用性。

本实施例中所述热交换器，包括集流管20、集管件21和冷却管9，通过集管件21和多个并列设置的冷却管9组成换热单元7，多个换热单元7或者多个换热单元7与集流管开槽部6组成换热模块2，多个换热模块2与集流管主体部3组成所述热交换器，其中，每个换热单元7的冷却管9数量可依据实际情况调整，每个换热模块2的换热单元7数量可依据实际情况调整，换热模块2数量可依据实际情况调整，极大提高了热交换器的通用性和模块化性能，使该热交换器具有通用性更高、结构更紧凑、模块化程度更高等优点。

参见图1-图11所示，本实施例的可选方案中，部分或者全部的相邻两个换热单元7之间设置有散热带8和/或支撑件；也即部分或者全部的相邻两个换热单元7之间设置有散热带8，或者部分或者全部的相邻两个换热单元7之间设置有支撑件，或者部分或者全部的相邻两个换热单元7之间设置有散热带8和支撑件。当换热单元7有多个并排的冷却管9时，由于整体厚度增加，热交换器的可靠性要求更高。因此，在两个换热单元7之间设置散热带8和/或支撑件，尤其在两个换热单元7的冷却管9之间设置散热带8和/或支撑件，通过散热带8和/或支撑件分散布置在整个热交换器以大幅提高热交换器的耐压能力和抗震性。

散热带8和/或支撑件与冷却管9连接；通过散热带8以提高热交换器的换热性能和连接强度，通过支撑件以增加冷却管9之间的强度，进而提高热交换器的强度。

参见图1和图2所示，本实施例的可选方案中，所述热交换器设置有一条或者多条整体加强杆5；集管件21和/或冷却管9分别与整体加强杆5连接。通过整体加强杆5，以提高热交换器整体强度。可选地，整体加强杆5为斜拉杆。

本实施例提供一种热交换系统，包括热交换器。该热交换系统通过热交换器的集流管、集管件和冷却管，极大提高了各个冷却管的流量分配均匀度，进而提高了热交换器的换热效率。

本实施例提供的热交换系统，包括上述的热交换器，上述所公开的热交换器的技术特征也适用于该热交换系统，上述已公开的热交换器的技术特征不再重复描述。本实施例中所述热交换系统具有上述热交换器的优点，上述所公开的所述热交换器的优点在此不再重复描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种热交换器，其特征在于，包括两个集流管和至少一个换热单元；两个所述集流管通过所述换热单元连通；所述换热单元的数量为多个时，多个所述换热单元并列设置；

每个所述换热单元包括两个集管件和至少一个冷却管；两个所述集管件通过所述冷却管连通；所述冷却管的数量为多个时，多个所述冷却管并列设置；所述集管件与相对应的所述集流管连通；

所述集管件包括集管主体部、集管连接部和集管封头部；

沿所述集管件的轴向，所述集管主体部的两端分别密封连接有所述集管封头部；

所述集管主体部和所述集管封头部分别与所述集管连接部密封连接；

所述集管连接部设置有与所述冷却管数量相同的集管连接开口；所述冷却管通过所述集管连接开口与所述集管连接部固定连接。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，沿所述冷却管的延伸方向，所述冷却管两端开口，且所述冷却管的两个端部分别插入所述集管连接开口与所述集管连接部固定连接；

多个所述冷却管沿所述集管件的轴向依次设置；

所述换热单元的数量为多个时，所述冷却管的同一端的多个所述集管件通过集管加强结构连接。

3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，所述集管加强结构为集管加强杆；部分或者全部所述集管件的所述集管主体部、所述集管连接部或者所述集管封头部与所述集管加强杆固定连接；或者，所述集管封头部固定连接有集管封头延伸部；所述冷却管的同一端的多个所述集管封头延伸部依次固定连接，形成所述集管加强结构；

所述集管件一体成型，或者所述集管件采用焊接而成。

4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述集流管包括集流管主体部、集流管开槽部和集流管封头部；

沿所述集流管的轴向，所述集流管主体部的两端分别连接有所述集流管封头部；

所述集流管开槽部与所述集流管主体部固定连接；或者，所述集流管开槽部分别与所述集流管主体部和所述集流管封头部固定连接；

所述集流管开槽部设置有与所述集管件对应的集流管槽口；所述集流管槽口的数量与所述换热单元的数量相同；所述换热单元为多个时，多个所述集流管槽口沿所述集流管的轴向依次间隔设置；

所述集管件设置有集管件开口；所述集管件通过所述集流管槽口与所述集流管开槽部连接，且所述集管件开口与所述集流管槽口连通。

5.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，还包括沿所述集流管轴向依次设置的多个换热模块；每个所述换热模块包括沿所述集流管轴向依次设置的多个换热单元；

所述集流管开槽部包括与所述换热模块的数量相同的集流管开槽子部；所述集流管开槽子部与相对应的所述换热模块连接；

沿所述集流管的轴向，多个所述集流管开槽子部依次与所述集流管主体部固定连接。

6.根据权利要求5所述的热交换器，其特征在于，沿所述集流管的轴向，多个所述集流管开槽子部依次固定连接；

相邻两个所述集流管开槽子部采用焊接方式连接，或者相邻两个所述集流管开槽子部通过密封圈密封连接。

7.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，所述集流管还包括用于连接进液管的进液口和用于连接出液管的出液口；

所述进液口设置在所述集流管主体部或者所述集流管封头部上；

所述出液口设置在所述集流管主体部或者所述集流管封头部上；

所述集流管一体成型，或者所述集流管采用焊接而成。

8.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，部分或者全部的相邻两个所述换热单元之间设置有散热带和/或支撑件，所述散热带和/或所述支撑件与所述冷却管连接；

和/或，所述热交换器设置有一条或者多条整体加强杆；所述集管件和/或所述冷却管分别与所述整体加强杆连接。

9.一种热交换系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的热交换器。

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