CN113606961A - 一种具有辅助换热结构的三介质换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有辅助换热结构的三介质换热器，包括多个第一介质管和多个第二介质管，第一介质管、第二介质管的两端分别接通有第一介质集流管、第二介质集流管，在第一介质集流管、第二介质集流管内，分别分隔有若干个第一介质腔和第二介质腔，各第一介质管分别与各第二介质管紧密贴合，构成多个复合管组，其中一部分复合管组通过相互间隔形成第三介质通道，其中一部分复合管组通过相互紧密贴合构成两介质换热辅助结构，还包括若干个辅助单管，通过各个辅助单管之间的间隔形成第三介质辅助换热通道。本发明不仅能同时实现三种介质之间的热交换，还能额外地增加两种流体介质之间的热交换面积，以应对两种流体介质在换热需求较大时的应用场合。

Description

一种具有辅助换热结构的三介质换热器

技术领域

本发明涉及热交换技术领域，尤其是涉及一种具有辅助换热结构的三介质换热器。

背景技术

换热器在许多行业节能过程中都发挥着关键作用，而随着近年来能耗的增加，和节能意识的上涨，对换热器的需求不断提高。全球快速的工业化进程，严格的环境法规和技术进步都在推动着换热器市场的增长，这些因素使得换热器技术受到了越来越多的关注。

然而，很多场合需要利用一个换热器实现A、B两种液体或相变介质与气体介质C的两两独立或联合换热，即要求A、B两种介质与C介质换热的三介质换热器。现有技术中的三介质换热器，其结构主要有套管式和平行流复合扁管式，但它只能实现A介质与B介质、B介质与外管外部流体C介质之间的直接换热，而无法实现三种介质间同时进行换热，限制了热交换技术的发展。

为了解决上述技术问题，申请号为201920475400.6的中国实用新型专利“一种三介质换热器”公开了一种三介质换热器(采用分别流动A、B介质的紧密贴合的微通道扁管族和流动C介质的散热翅片，以及A、B介质微通道板管族分别与设置在换热器左右两侧的分流管和集流管对应相连的结构，并利用整体焊接方式形成一个换热器整体)，其解决了平行流复合扁管式三介质换热器的换热管与分、集流管的连通结构复杂问题，实现三种介质间的同时换热技术方案。然而，该种换热器在实际加工和应用中仍然存在一些桎梏与不足，其具体表现为：(1)由于A与C介质、B与C介质的换热器面积相同，且A与B介质的换热面积相对较小，虽然该三介质换热器中A与C介质、B与C介质的换热量大，但是在温差较小时，因A与B介质的换热面积较小，从而导致A与B介质之间的换热量过小，限制了A与B介质换热需求较大时的应用场合；(2)同样，在A或B介质独立与C介质的换热量需求较大时，也不能提供相应的换热量；(3)在专利201920475400.6提供的技术方案中，A与B介质的集流管是由一根横截面积较大的集流管与中间隔板组合而成，导致热熔焊接时，中间隔板处的热容较大，不容易保证其焊接质量。

因此，需改进三介质换热器的结构，以解决上述三个问题。

发明内容

本发明提供一种具有辅助换热结构的三介质换热器，能有效弥补现有技术的不足，不仅能同时实现三种介质之间的热交换，还能额外地增加两种流体介质之间的热交换面积，以应对两种流体介质在换热需求较大时的应用场合。

本发明提供一种具有辅助换热结构的三介质换热器，包括多个第一介质管和多个第二介质管，所述第一介质管的两端分别接通有第一介质集流管，所述第二介质管的两端分别接通有第二介质集流管，各个所述第一介质集流管内分隔有若干个第一介质腔，各个第一介质腔分别接通至少一个所述第一介质管，各个所述第二介质集流管内分隔有若干个第二介质腔，各个第二介质腔分别接通至少一个所述第二介质管，通过各个所述第一介质管分别与各个所述第二介质管的相互紧密贴合构成多个复合管组，其中一部分的所述复合管组通过相互间隔，形成第三介质通道，其中一部分的所述复合管组通过相互紧密贴合，构成两介质换热辅助结构，通过所述两介质换热辅助结构增加各个第一介质管与各个第二介质管之间的接触面积，以增加第一介质管内介质流体与第二介质管内介质流体之间的换热量，还包括若干个辅助单管，通过各个辅助单管之间的间隔形成第三介质辅助换热通道，各个所述辅助单管分别接通在两个所述第一介质腔之间或分别接通在两个所述第二介质腔之间，以增加第一介质管内介质流体或第二介质管内介质流体与空气的换热量各个所述第一介质集流管与第二介质集流管各自独立并相互分隔。

根据本发明提供的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，各个所述第三介质通道和第三介质辅助换热通道内分别排列设置有若干个散热翅片。

根据本发明提供的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，所述两介质换热辅助结构的外围包覆有保温层。

根据本发明提供的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，所述第一介质管与第二介质管通过一体成型或相互焊接构成相互紧密贴合。

根据本发明提供的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，所述第一介质集流管内设置有若干个第一介质集流管隔板，所述第一介质集流管通过若干个所述第一介质集流管隔板分隔出若干个所述第一介质腔；所述第二介质集流管内设置有若干个第二介质集流管隔板，所述第二介质集流管通过若干个所述第二介质集流管隔板分隔出若干个所述第二介质腔。

根据本发明提供的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，还包括分别接通于所述第一介质集流管的第一介质入口和第一介质出口，介质流体通过所述第一介质入口进入所述第一介质集流管并依次流经各个所述第一介质腔和第一介质管后从所述第一介质出口流出。

根据本发明提供的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，还包括分别接通于所述第二介质集流管的第二介质入口和第二介质出口，介质流体通过所述第二介质入口进入第二介质集流管并依次流经各个所述第二介质腔和第二介质管后从所述第二介质出口流出。

根据本发明提供的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，所述散热翅片的纵向截面形状呈锯齿形、波浪形中的至少一种。

本发明提供的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，由于所述第一介质管的两端分别接通有第一介质集流管，因此第一介质管内的第一介质流体可以从其中一端的第一介质集流管集中进入所述第一介质管，并从另一端的第一介质集流管集中流出，同样地由于所述第二介质管的两端分别接通有第二介质集流管，因此第二介质管内的第二介质流体可以从其中一端的第二介质集流管集中进入所述第二介质管，并从另一端的第二介质集流管集中流出。同时，由于各个所述第一介质集流管内分隔有若干个第一介质腔，也就是说，接通在所述第一介质管两端的各个所述第一介质集流管内分别分隔有若干个第一介质腔，并且各个第一介质腔分别接通至少一个所述第一介质管，因此第一介质流体可以通过一端的第一介质腔流入其中一个或多个第一介质管，并依次流经其余各个第一介质腔和第一介质管，让第一介质流体携带的热量可以有效散布于各个第一介质管；同样地，由于各个所述第二介质集流管内分隔有若干个第二介质腔，也就是说，接通在所述第二介质管两端的各个所述第二介质集流管内分别分隔有若干个第二介质腔，并且各个第二介质腔分别接通至少一个所述第二介质管，因此第二介质流体可以通过一端的第二介质腔流入其中一个或多个第二介质管，并依次流经其余各个第二介质腔和第二介质管，让第二介质流体携带的热量可以有效散布于各个第二介质管。另外，通过各个所述第一介质管分别与各个所述第二介质管的相互紧密贴合构成多个复合管组，因此第一介质流体与第二介质流体可以通过所述第一介质管与第二介质管的相互紧密贴合结构进行热交换，实现两种介质之间的热交换，此外，在多个所述复合管组当中，其中一部分的复合管组通过相互间隔形成第三介质通道，因此在实际使用时，通过风机驱使空气流经各个所述第三介质通道，实现各个第三介质通道与各个第一介质管和第二介质管之间的充分热交换，从而实现三种介质之间的热交换；与此同时，由于另外其中一部分的所述复合管组通过相互紧密贴合构成两介质换热辅助结构，两介质换热辅助结构中的各个复合管组之间不存在间隔，而是共同相互紧密贴合，从而可以有效增加各个第一介质管与各个第二介质管的接触面积，进而能额外地增加两种流体介质之间的热交换面积，以应对两种流体介质在换热需求较大时的应用场合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是现有技术三介质换热器的结构示意图；

图2是本发明实施例一的整体结构示意图；

图3是本发明实施例二的整体结构示意图；

图4是本发明实施例三的整体结构示意图。

附图标记：

101-第一介质管；102-第二介质管；103-复合管组；104-第三介质通道；105-两介质换热辅助结构；106-辅助单管；107-第三介质辅助换热通道；108-散热翅片；200-竖板；300-第一介质集流管；301-第一介质腔；302-第一介质集流管隔板；303-第一介质入口；304-第一介质出口；400-第二介质集流管；401-第二介质腔；402-第二介质集流管隔板；403-第二介质入口；404-第二介质出口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。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。

实施例一

下面结合图2描述本发明的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，包括多个第一介质管101和多个第二介质管102，可选地，在本实施例中，各个第一介质管101和第二介质管102为纵向排列，第一介质管101的左、右两端分别接通有第一介质集流管300，第二介质管102的左、右两端分别接通有第二介质集流管400，左、右两侧的各个第一介质集流管300内分隔有多个第一介质腔301，各个第一介质腔301分别接通至少一个第一介质管101(可选地，在本实施例中，各个第一介质腔301分别接通多个第一介质管101)，左、右两侧的各个第二介质集流管400内分隔有多个第二介质腔401，各个第二介质腔401分别接通至少一个第二介质管102(可选地，在本实施例中，各个第二介质腔401分别接通多个第二介质管102)。另外，通过各个第一介质管101分别与各个第二介质管102的上下相互紧密贴合构成多个纵向排列的复合管组103，并且其中一部分的复合管组103通过相互间隔形成第三介质通道104，另外其中一部分的复合管组103通过相互紧密贴合构成两介质换热辅助结构105。

在本实施例的结构中，由于第一介质管101的左右两端分别接通有第一介质集流管300，因此第一介质流体A可以从左端的第一介质集流管300集中进入第一介质管101，并从右端的第一介质集流管300集中流出，同样地由于第二介质管102的左右两端分别接通有第二介质集流管400，因此第二介质流体B可以从右端的第二介质集流管400集中进入第二介质管102，并从左端的第二介质集流管400集中流出；同时，由于各个第一介质集流管300内分别分隔有多个第一介质腔301，也就是说，接通在第一介质管101左右两端的各个第一介质集流管300内分别分隔有多个第一介质腔301，并且各个第一介质腔301分别接通至少一个第一介质管101，因此第一介质流体A可以通过左上端的第一介质腔301流入其中一个或多个第一介质管101，并向下依次流经其余各个第一介质腔301和第一介质管101，让第一介质流体A携带的热量可以有效散布于各个第一介质管101；同样地，由于各个所述第二介质集流管400内分隔有多个第二介质腔401，也就是说，接通在第二介质管102左右两端的各个第二介质集流管400内分别分隔有多个第二介质腔401，并且各个第二介质腔401分别接通至少一个或多个第二介质管102，因此第二介质流体B可以通过右上端的第二介质腔401流入其中一个或多个第二介质管102，并向下依次流经其余各个第二介质腔401和第二介质管102，让第二介质流体B携带的热量可以有效散布于各个第二介质管102；另外，通过各个第一介质管101分别与各个第二介质管102的两两相互紧密贴合构成了多个复合管组103，因此第一介质流体A与第二介质流体B可以通过第一介质管101与第二介质管102的相互紧密贴合结构进行热交换，从而实现两种介质之间的热交换，此外，在多个复合管组103当中，其中一部分的复合管组103通过相互间隔形成第三介质通道104，因此在实际使用时，通过风机驱使空气流经各个第三介质通道104，实现各个第三介质通道104与各个第一介质管101和第二介质管102之间的充分热交换，从而实现三种介质之间的热交换；与此同时，由于另外其中一部分的复合管组103通过相互紧密贴合构成两介质换热辅助结构105，两介质换热辅助结构105中的各个复合管组103之间不存在间隔，而是共同相互紧密贴合，从而可以有效增加各个第一介质管101与各个第二介质管102之间的接触面积，进而能额外地增加第一介质流体A与第二介质流体B之间的热交换面积，以增加第一介质流体A与第二介质流体B之间的换热量，以应对两种流体介质在换热需求较大时的应用场合。

需要说明的是，上述两介质换热辅助结构105可以设置在换热器的顶部，也可以设置在换热器的底部，也可以设置在换热器的中部任意位置，可根据实际情况选择，该类简单的变化均属于本发明的保护范围之内。

具体地，第一介质管101和第二介质管102分别为扁管，从而可以便于第一介质管101和多个第二介质管102相互贴合，增加热交换面积。

进一步地，上述背景技术当中提及到的现有三介质换热器，其内部结构在应用中还存在另一方面的缺陷，其具体表现为：当介质流体A与空气的换热量需求相比介质流体B与空气的换热量需求存在显著差异时，上述现有的三介质换热器结构则难以实现，即无法实现两种流体介质对空气换热的不平衡需求(例如介质流体A与空气的换热面积需求明显大于/小于介质流体B与空气的换热面积需求)，因此无法满足单种介质流体与空气的换热量较大的应用场合。

为了弥补上述现有技术的缺陷，本实施例的进一步方案为：在位于换热器的底部还排列安装有多个辅助单管106，通过各个辅助单管106之间的间隔形成第三介质辅助换热通道107，各个辅助单管106分别接通在两个第二介质腔401之间。因此第二介质流体B从第二介质管102流出后，可以通过第二介质腔401继续流入各个辅助单管106，空气便可以通过第三介质辅助换热通道107额外地与第二介质流体B进行换热，因此第二介质流体B与空气的换热面积便可以明显大于第一介质流体A与空气的换热面积，满足单种介质流体与空气的换热量较大的应用场合。

然而，可选地，在实际使用时，也可以把第二介质流体B与第一介质流体A的流入位置进行对调，让第一介质流体A流入从第二介质管102流出后，可以通过第二介质腔401继续流入各个辅助单管106，空气便可以通过第三介质辅助换热通道107额外地与第一介质流体A进行换热，因此第一介质流体A与空气的换热面积便可以明显大于第二介质流体B与空气的换热面积，同样满足单种介质流体与空气的换热量较大的应用场合，这种简单的改变均属于本发明的保护范围。

需要说明的是，作为另一种简单的改变，各个辅助单管106还可以改为分别接通在两个第一介质腔301之间，因此第一介质流体A从第一介质管101流出后，可以通过第一介质腔301继续流入各个辅助单管106，空气便可以通过第三介质辅助换热通道107额外地与第一介质流体A进行换热，因此第一介质流体A与空气的换热面积便可以明显大于第二介质流体B与空气的换热面积，同样是满足了单种介质流体与空气的换热量较大的应用场合，这种简单的结构改变，均属于本发明的保护范围内。

上述的进一步方案还可以解决以下技术问题：当第一介质流体A与第二介质流体B因物性参数、所需换热量等方面有所不同而导致第一介质流体A与第三介质(空气)的换热量足够、但第二介质流体B与第三介质(空气)的换热量不足时，或第二介质流体B与第三介质(空气)的换热量足够、但第一介质流体A与第三介质(空气)的换热量不足时，可通过上述增加辅助单管106的结构方案让第三介质(空气)通过各个第三介质辅助换热通道107额外地与辅助单管106内的第二介质流体B或第一介质流体A进行换热，以解决第一/第二介质与第三介质换热量不足的问题。

进一步地，上述背景技术当中提及到的现有三介质换热器，其内部结构在实际加工中还存在另一方面的缺陷，其具体表现为：如图1所示，该现有三介质换热器的集流管为一体化设置，通过内部纵向延伸的竖板200分隔出第一介质集流管与第二介质集流管，第一介质管或第二介质管会延伸至集流管的内部进行焊接，该结构会导致各个焊接口分布在集流管的内部，焊接时极容易出现受热不匀，导致介质管焊接不牢、出现漏点，也导致了热熔焊接时，中间隔板处的热容较大，不容易保证其焊接质量，影响换热器的正常使用。

为了弥补上述现有技术的缺陷，本实施例的进一步方案为：如图2所示，各个第一介质集流管300与第二介质集流管400各自独立并相互分隔。从而可以避免第一介质管101和第二介质管102的焊接口分布在集流管的内部，消除焊接时出现的受热不匀，有助于避免介质管焊接不牢、出现漏点的情况，保证焊接质量。

进一步地，作为对本实施例的进一步方案，如图2所示，各个第三介质通道104和第三介质辅助换热通道107内分别排列设置有多个散热翅片108。通过增加排列的散热翅片108，既可以提高第三介质(空气)与第一介质流体A和第二介质流体B之间的换热效率，又能支撑相邻两个换热管、增强换热器整体的结构稳定性。

进一步地，两介质换热辅助结构105的外围包覆有保温层(图中未画出)，因此可以实现保温的效果。

进一步地，第一介质管101与第二介质管102通过一体成型或相互焊接构成相互紧密贴合。

具体地，第一介质集流管300内固定有若干个横向延伸的第一介质集流管隔板302，第一介质集流管300通过若干个第一介质集流管隔板302分隔出多个第一介质腔301；同样地，第二介质集流管400内固定有若干个第二介质集流管隔板402，第二介质集流管400通过若干个第二介质集流管隔板402分隔出多个第二介质腔401。

具体地，还包括分别接通于第一介质集流管300的第一介质入口303和第一介质出口304，介质流体可以通过第一介质入口303进入第一介质集流管300并依次流经各个第一介质腔301和第一介质管101后从第一介质出口304流出。

具体地，还包括分别接通于第二介质集流管400的第二介质入口403和第二介质出口404，介质流体可以通过第二介质入口403进入第二介质集流管400并依次流经各个第二介质腔401和第二介质管102后从第二介质出口404流出。

可选地，散热翅片108的纵向截面形状呈锯齿形、波浪形中的至少一种。也就是说，散热翅片108由多个W形(M形)翅片依次连接而成，W形(M形)翅片的顶端与位于其上方的第一介质管101连接，W形(M形)翅片的底端与位于其下方的第二介质管102连接，既可以构成有效支撑，也可以有效增大热交换面积。

实施例二

如图3所示，本实施例与实施例一相似，其不同之处是，本实施例的三介质换热器结构为了单独应对第一介质流体A与第二介质流体B在换热需求较大时的应用场合，在换热器的底部位置，通过一部分的复合管组103通过相互紧密贴合构成两介质换热辅助结构105，两介质换热辅助结构105中的各个复合管组103之间不存在间隔，而是共同相互紧密贴合，从而可以有效增加各个第一介质管101与各个第二介质管102的接触面积，进而能额外地增加第一介质流体A与第二介质流体B之间的热交换面积，额外地增加了第一介质流体A与第二介质流体B之间的换热需要。

实施例三

如图4所示，本实施例与实施例一相似，其不同之处是，本实施例的三介质换热器结构为了单独满足单种介质流体与空气的换热量较大的应用场合，在换热器的底部位置，纵向地排列安装有多个辅助单管106，通过各个辅助单管106之间的间隔形成第三介质辅助换热通道107，各个辅助单管106分别接通在两个第二介质腔401之间。因此单种介质流体从第二介质管102流出后，可以通过第二介质腔401继续流入各个辅助单管106，空气便可以通过第三介质辅助换热通道107额外地与辅助单管106内的介质流体进行换热，因此可以满足单种介质流体与空气的换热量较大的应用场合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种具有辅助换热结构的三介质换热器，包括多个第一介质管(101)和多个第二介质管(102)，所述第一介质管(101)的两端分别接通有第一介质集流管(300)，所述第二介质管(102)的两端分别接通有第二介质集流管(400)，各个所述第一介质集流管(300)内分隔有若干个第一介质腔(301)，各个第一介质腔(301)分别接通至少一个所述第一介质管(101)，各个所述第二介质集流管(400)内分隔有若干个第二介质腔(401)，各个第二介质腔(401)分别接通至少一个所述第二介质管(102)，通过各个所述第一介质管(101)分别与各个所述第二介质管(102)的相互紧密贴合构成多个复合管组(103)，其中一部分的所述复合管组(103)通过相互间隔，形成第三介质通道(104)，其特征在于，其中一部分的所述复合管组(103)通过相互紧密贴合，构成两介质换热辅助结构(105)，通过所述两介质换热辅助结构(105)增加各个第一介质管(101)与各个第二介质管(102)之间的接触面积，以增加第一介质管(101)内介质流体与第二介质管(102)内介质流体之间的换热量，还包括若干个辅助单管(106)，通过各个辅助单管(106)之间的间隔形成第三介质辅助换热通道(107)，各个所述辅助单管(106)分别接通在两个所述第一介质腔(301)之间或分别接通在两个所述第二介质腔(401)之间，以增加第一介质管(101)内介质流体或第二介质管(102)内介质流体与空气的换热量各个所述第一介质集流管(300)与第二介质集流管(400)各自独立并相互分隔。

2.根据权利要求1所述的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，其特征在于，各个所述第三介质通道(104)和第三介质辅助换热通道(107)内分别排列设置有若干个散热翅片(108)。

3.根据权利要求1所述的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，其特征在于，所述两介质换热辅助结构(105)的外围包覆有保温层。

4.根据权利要求1所述的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，其特征在于，所述第一介质管(101)与第二介质管(102)通过一体成型或相互焊接构成相互紧密贴合。

5.根据权利要求1所述的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，其特征在于，所述第一介质集流管(300)内设置有若干个第一介质集流管隔板(302)，所述第一介质集流管(300)通过若干个所述第一介质集流管隔板(302)分隔出若干个所述第一介质腔(301)；所述第二介质集流管(400)内设置有若干个第二介质集流管隔板(402)，所述第二介质集流管(400)通过若干个所述第二介质集流管隔板(402)分隔出若干个所述第二介质腔(401)。

6.根据权利要求1所述的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，其特征在于，还包括分别接通于所述第一介质集流管(300)的第一介质入口(303)和第一介质出口(304)，介质流体通过所述第一介质入口(303)进入所述第一介质集流管(300)并依次流经各个所述第一介质腔(301)和第一介质管(101)后从所述第一介质出口(304)流出。

7.根据权利要求1所述的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，其特征在于，还包括分别接通于所述第二介质集流管(400)的第二介质入口(403)和第二介质出口(404)，介质流体通过所述第二介质入口(403)进入第二介质集流管(400)并依次流经各个所述第二介质腔(401)和第二介质管(102)后从所述第二介质出口(404)流出。

8.根据权利要求1所述的一种具有辅助换热结构的三介质换热器，其特征在于，所述散热翅片(108)的纵向截面形状呈锯齿形、波浪形中的至少一种。

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