CN115151776A - 带受控皱褶弯曲部的间接热交换器压力容器 - Google Patents

带受控皱褶弯曲部的间接热交换器压力容器 Download PDF

Info

Publication number
CN115151776A
CN115151776A CN202280000732.3A CN202280000732A CN115151776A CN 115151776 A CN115151776 A CN 115151776A CN 202280000732 A CN202280000732 A CN 202280000732A CN 115151776 A CN115151776 A CN 115151776A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bend
heat exchanger
tube
indirect heat
pressure vessel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280000732.3A
Other languages
English (en)
Inventor
D·E·帕克
A·达姆勒
F·T·莫里森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baltimore Aircoil Co Inc
Original Assignee
Baltimore Aircoil Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baltimore Aircoil Co Inc filed Critical Baltimore Aircoil Co Inc
Publication of CN115151776A publication Critical patent/CN115151776A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/006—Tubular elements; Assemblies of tubular elements with variable shape, e.g. with modified tube ends, with different geometrical features
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C1/00—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
    • F28C1/14—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers comprising also a non-direct contact heat exchange
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/08—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D7/082—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration
    • F28D7/085—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/08—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D7/082—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration
    • F28D7/085—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions
    • F28D7/087—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions assembled in arrays, each array being arranged in the same plane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2225/00—Reinforcing means
    • F28F2225/04—Reinforcing means for conduits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Folding Of Thin Sheet-Like Materials, Special Discharging Devices, And Others (AREA)
  • Making Paper Articles (AREA)

Abstract

在本公开的一个方面，提供了一种间接热交换器压力容器，其包括用于接收加压工作流体(例如水、乙二醇、氨和/或二氧化碳)的进口集管。间接热交换器压力容器包括用于收集加压工作流体的出口集管，和连接进口集管和出口集管的蛇形回路管。蛇形回路管允许加压工作流体从进口集管流向出口集管。蛇形回路管包括管路和连接管路的回转弯曲部。回转弯曲部具有受控褶皱部分，所述褶皱部分包括交替的脊部和凹槽。交替的脊部和凹槽加强了回转弯曲部，并允许间接热交换器压力容器在高内部工作压力下促进工作流体的热传递。

Description

带受控皱褶弯曲部的间接热交换器压力容器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年1月18日递交的第63/138,655号美国临时专利申请和于2021年10月22日递交的第63/270,953号美国临时专利申请的权益，这两项临时专利申请以其全文通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及间接热交换器，并且更具体地，涉及具有蛇形回路管的间接热交换器，该蛇形回路管具有多个成形弯曲部，该成形弯曲部将加压工作流体传送通过蛇形回路管，并且允许在蛇形回路管内部的工作流体和蛇形回路管外部的流体之间的热传递。工作流体和外部流体可以分别是气体、液体或气体和液体的复合物。
背景技术
已知热交换器包括直接热交换器和间接热交换器。直接热交换器通过流体之间的接触在工作流体和另一流体之间传递热量。间接热交换器通过分离流体的介质在工作流体和另一流体之间间接传递热量。
已知多种类型的热交换设备，包括直接热交换器、间接热交换器或包含这两者的设备。已知的热交换设备包括开路热交换设备(诸如开路冷却塔)和闭路热交换设备(诸如闭路冷却塔)。开路冷却塔可以通过将工作流体分配到填充部(fill)上，从而在工作流体(诸如水)和外部流体(诸如环境空气)之间交换热量。当工作流体沿着填充部行进时，工作流体被环境空气直接冷却。相比之下，闭路冷却塔将工作流体与外部流体分开。
闭路热交换器设备包括用于流体的闭路冷却塔、用于制冷剂的蒸发冷凝器、干式冷却器、风冷冷凝器和冰蓄热系统。这些热交换设备利用一种或多种热交换器在加压工作流体和外部流体(例如环境空气、蒸发液体或这些的组合)之间传递热量。
例如，热交换器设备可以包括具有间接热交换器压力容器的闭路冷却塔，该间接热交换器压力容器包括接收加压工作流体的进口集管、出口集管以及连接进口集管和出口集管的间接热交换盘管。间接热交换盘管可以包括一个或多个蛇形回路管，该蛇形回路管配置为在间接热交换盘管内部的加压工作流体和间接热交换盘管外部的流体(例如蒸发液体)之间传递热量。在工作流体被引导至热交换设备的下游部件之前，进口集管从热交换设备的上游部件接收内部工作流体，而出口集管收集加压工作流体。
包括进口集管、出口集管和一个或多个蛇形回路管的间接热交换器压力容器，需要承受适于特定应用的高压，并满足诸如ASME标准B31.5等本国和国际上的工程标准。例如，闭路冷却塔的间接热交换器压力容器对于诸如水、乙二醇和盐水等流体额定可承受150psig的内部压力。作为另一个示例，蒸发冷凝器的间接热交换器压力容器对于典型制冷剂(例如氨或R-407C)可能能够承受高达410psig或更高的内部压力。作为又一个示例，一些蒸发冷凝器具有间接热交换器压力容器，该间接热交换器压力容器对于制冷剂(例如二氧化碳)的内部压力等级为1200psig或更高。
间接热交换器压力容器的蛇形回路管通常包括直部段(straight lengt h)和连接直部段的弯曲部。蛇形回路管的直部段通常通过大约180度的弯曲部或通过具有多个弯曲部的复合弯曲部(例如通过管段(tube length)连接的两个90度弯曲部)连接。在热交换设备的组装过程中，蛇形回路管可以堆叠在一起，其中蛇形回路管通常在回转弯曲部的区域中彼此接触，并且蛇形回路管具有竖直交错的定位。
制造蛇形回路管通常是先用长而扁的金属(例如低碳钢或不锈钢)条形成细长的管。扁平金属条轧制成大致圆形横截面，并且纵向边缘通过连续的纵向焊缝焊接在一起以形成直管。在另一种方法中，使用无缝管成形工艺来形成直管。然后，所产生的直管可以在沿管的间隔位置处折弯以将管形成蛇形形状，其中直管路由弯曲部进行连接。管材折弯(tube bending)是一项复杂的工艺，并且通常使用液压、电动或手动驱动的弯管机，该弯管机具有折弯模具、夹持模具、压紧模具以及可选的心轴和脱模钳模具(wiper die)。弯管机可以设置成形成具有任何期望角度的弯曲部，期望角度可达到并包括180度弯曲部(例如80度、90度、100度或180度)。如上所述，蛇形回路管的回转弯曲部可以包括复合弯曲部，每个复合弯曲部具有两个或更多个弯曲部，例如由一段直管连接的80度弯曲部和100度弯曲部。
为了在管中形成弯曲部，将管送入弯管机，并且将管的一部分安置在折弯模具的凹槽中。带有用于管的凹槽的压紧模具和夹持模具抵靠管的相对侧移动，使得压紧模具定位成支撑管并且夹持模具将管部分夹持在夹持模具和折弯模具之间。然后，弯管机以期望的折弯角度旋转或枢转折弯模具和夹持模具。当折弯模具和夹持模具枢转时，压紧模具向前移动以支撑管并确保管循着折弯模具的轮廓。一旦弯曲部在管中形成，夹持模具和压紧模具从它们的夹持位置缩回，管向前进给，直至管的下一折弯位置定位在弯管机中，然后折弯模具、夹持模具和压紧模具都移回它们的初始位置。对于要在蛇形回路管中形成的每个弯曲部，重复该折弯工艺。一些管仅经过一次折弯以形成单弯管，其通常被称为发夹管或拐杖管，随后可以将它们对缝焊接在一起。
用于接收加压工作流体的管的折弯是一个平衡多种考虑因素的过程，其中包括针对特定应用的性能、安全性和包装标准。此外，在折弯工艺期间，由于管内工作流体的压力、管的腐蚀和/或流经管的工作流体的较高压降，管壁内的意外变形可能导致管失效。在一些管材折弯工艺中，内部心轴被推进到管的内部以在折弯期间支撑管壁，并且可以使用脱模钳模具来使弯曲部内侧尾端处的管壁变硬以防止管内的意外变形。内部心轴可以是定径心轴或者可以具有一个或多个球或环，在这种情况下，该内部心轴被称为球形心轴。
管材折弯一般涉及以下参数：
OD＝管的外径
WT＝管的壁厚
CLR＝弯曲部的中心线半径
尺寸是使用常见的测量尺度测量的，例如英寸或毫米。这些参数用于计算以下两个特征比：
Figure BDA0003586643100000041
Figure BDA0003586643100000042
折弯工艺中的另外两个参数是弯曲部的外半径(OSR)，其通常被动称为外弧面(extrados)，以及弯曲部的内半径(ISR)，其通常被称为内弧面(i ntrados)。
W和D比率进一步合并为单一系数，该因素表明弯曲部的复杂度。该系数计算如下：
Figure BDA0003586643100000043
W、D和/或CB的值可用于确定是否可以在没有内部心轴的情况下形成弯曲部，称为无心轴折弯(empty bending)，或者确定内部心轴是否是必需的，在这种情况下，该过程称为心轴折弯。对于心轴折弯，这些比率有助于确定所需的内部心轴应该是多球心轴、单球心轴还是更简单的定径心轴。最后，这些比率有助于确定是否需要脱模钳模具与内部心轴结合使用。例如，针对多种折弯复杂度的推荐工艺如下表所示：
Figure BDA0003586643100000044
表1：折弯复杂度值和推荐的折弯工艺表
通常查找行业标准管材折弯图上的W、D和/或CB比率，以决定所需的管材折弯工艺类型。例如，要确定折弯外径为1”、壁厚为0.05”、中心线半径为2”的管的工艺参数，则W和D的比率为：
Figure BDA0003586643100000051
Figure BDA0003586643100000052
考虑到W比率20和D比率2，行业标准管材折弯图可能会推荐应使用带1个球的标准节距内部心轴，并辅以脱模钳模具。
或者，针对上文示例弯曲部的CB是：
Figure BDA0003586643100000053
参考上表，该CB值还表示推荐使用内部心轴，尽管脱模钳模具可能是可选的。关于心轴和脱模钳的建议的微小差异表明了，折弯配置具有一定的灵活性，其中工具设计和管材料选择有时可以弥补内部心轴和/或脱模钳模具的缺失。
上面讨论的工业中使用的常规折弯图和折弯复杂度值(CB)范围是基于这样的假设，即由折弯和夹持模具形成的工具槽(管在折弯工艺中位于该工具槽中)的轮廓是圆形的，与圆管的形状是互补的。然而，近年来折弯工具的设计取得了一些进展，并且可以在工具槽中设计具有复合半径的折弯工具，以在折弯工艺中压缩和支撑管，并扩大无心轴折弯的范围，CB值从大约5到大约12。
除此之外，尤其是当CB接近和超过20时，越来越需要使用内部心轴和脱模钳模具来成功地将管折弯。内部心轴折弯工艺有几个缺点，包括使用心轴需要额外的工具，这会增加成本；如果心轴使用不正确，可能会增加报废；可能会增加循环时间；并且需要使用润滑剂，这会增加润滑的时间和成本以及随后的环境治理工作。
当CB接近和超过20时的一个问题是，相关的心轴折弯对管的连续长度施加了限制。蛇形回路管可以很长，对于某些应用，其最长可达400英尺。心轴杆(mandrel rod)长度和设置的物理限制意味着内部心轴不能用于折弯具有多个弯曲部的长且连续的蛇形回路管。这迫使制造商在短管段(有时称为拐杖)中形成一个或两个弯曲部，然后将管段对缝焊接在一起以形成更大的回路。这不仅涉及额外的劳动力和成本，而且额外的对缝焊接增加了泄漏的可能性，并且由于蛇形回路管将承受高的工作压力，所以在许多应用中可能不允许这样做。
当CB接近和超过20时可能出现的另一个问题是，相关的内部心轴折弯使弯曲部的中性轴更靠近弯曲部的内侧，并可能导致弯曲部的外壁部分过度变薄。弯曲部的外壁部分变薄会削弱蛇形回路管，使得蛇形回路管不能承受用于特定应用的工作流体的压力。在形成弯曲部时，弯曲部外壁的过度变薄也会在工艺中产生可变性，从而导致弯曲部区域的质量降低。
上述问题使得制造商避免使用内部心轴进行管材折弯是可取的。避免对具有给定OD的管使用内部心轴的一个方法是将WT增加到合适的值或将CLR增加到合适的值，以使弯曲部处于无心轴折弯的范围内。从操作角度来看，其产品不需要如此相对厚的壁的制造商可能不会选择增加壁厚(WT)。在某些情况下，更厚的壁可会增加流体侧的压降，可能降低产品的热效率，增加组件的重量，并且可能增加蛇形回路管的材料成本。此外，在蛇形回路管出于其他操作考虑需要安装在给定空间内的情况下，增加CLR可能不是一种选项。在某些情况下，增加CLR也会对整体盘管热效率和液压效率产生负面影响。
发明内容
在本公开的一个方面，提供了一种间接热交换器压力容器，其包括用于接收加压工作流体的进口集管、用于收集加压工作流体的出口集管、以及连接进口集管和出口集管并允许加压工作流体从进口集管流向出口集管的蛇形回路管。加压流体可以是，例如，水、乙二醇、乙二醇混合物、氨或二氧化碳，作为一些示例。加压流体可以是诸如水的液体，或诸如制冷剂液体和制冷剂蒸汽的液体/气体组合。蛇形回路管包括管路和连接管路的回转弯曲部。回转弯曲部包括受控褶皱部分，该受控褶皱部分包括交替的脊部和凹槽。回转弯曲部的受控褶皱部分提供了刚性结构，该刚性结构在间接热交换器压力容器的操作期间抵抗内部压力。此外，受控褶皱部分提供了大于回转弯曲部的实际弯曲部中心线半径的构造上的弯曲部中心线半径。与具有相同外径和壁厚的常规蛇形回路管的回转弯曲部相比，更大的结构性弯曲部中心线半径降低了回转弯曲部的折弯复杂度系数。由于折弯复杂度系数降低，可以在不使用内部心轴的情况下将具有受控褶皱部分的回转弯曲部折弯，这简化了蛇形回路管的制造工艺。
本公开还提供了一种间接热交换器压力容器，其包括用于接收加压工作流体的进口集管、用于收集加压工作流体的出口集管和连接进口集管和出口集管以允许加压工作流体从进口集管流到出口集管的蛇形回路管。蛇形回路管包括管路、连接管路的回转弯曲部以及在回转弯曲部和管路之间的接合部处的切点。回转弯曲部包括折弯角度和受控褶皱部分。受控褶皱部分与沿着蛇形回路管的切点间隔开，并且具有围绕回转弯曲部内侧的小于折弯角度的角度范围。以这种方式，可使用折弯模具形成受控褶皱部分，该折弯模具具有相应的小于回转弯曲部的整个内弧面的受控褶皱形成特征，以允许蛇形回路管从折弯模具纵向滑出，并提高在蛇形回路管中形成回转弯曲部的速度。在一个实施例中，受控褶皱部分包括脊部，该脊部具有在切点附近更小的波幅并且其随着褶皱部分远离切点的延伸而增加，以减少对流过回转弯曲部的流体的阻力并降低在相对于褶皱脊部的非锥形构造或非和缓的(non-eased)构造的回转弯曲部处的内部流体压降。
在另一方面，提供了一种间接热交换器压力容器，其包括用于接收加压工作流体的进口集管、出口集管和连接进口集管和出口集管以促进加压工作流体从进口集管流到出口集管的蛇形回路管。蛇形回路管包括一对管路和连接管路的回转弯曲部。回转弯曲部包括在回转弯曲部的内弧面处具有正弦波曲线的内部部分，该正弦波曲线包括波峰和波谷。弯曲部的内部部分包括与正弦波曲线相交的弧形曲线，该弧形曲线包括与波峰相交的波峰弧和与波谷相交的波谷弧。相交的正弦波曲线和弧形曲线提供了蛇形回路管的平滑、连续弯曲的侧壁，其增强了回转弯曲部对内部压力的抵抗力。在一个实施例中，正弦波曲线具有一个或多个具有更浅的波峰和波谷的端部部分和具有更深的波峰和波谷的中间部分，以减少通过回转弯曲部的内部流体压降(与具有恒定波峰和波谷的正弦波图案相比)。
本公开还提供了一种包括间接热交换器的闭路冷却塔，该间接热交换器包括多个蛇形回路管，该多个蛇形回路管具有管路和连接管路的回转弯曲部。回转弯曲部包括具有受控褶皱部分的褶皱弯曲部。闭路冷却塔包括风扇，该风扇可操作以产生相对于蛇形回路管的气流，以及蒸发液体分配组件，该蒸发液体分配组件配置成将蒸发液体分配到蛇形回路管上。闭路冷却塔进一步包括贮槽，该贮槽用于接收从蛇形回路管落下的蒸发液体，以及泵，该泵可操作以将蒸发流体从贮槽泵回蒸发液体分配组件。受控褶皱弯曲部加强了蛇形回路管，以在冷却塔运行期间承受来自蛇形回路管内的工作流体的内部压力。受控褶皱弯曲部还提供比受控褶皱弯曲部的实际中心线半径更大的褶皱弯曲部的构造上的中心线半径，并且提供降低的折弯复杂度系数(与具有相同外径和壁厚的常规蛇形回路管的回转弯曲部相比)。降低的折弯复杂度系数允许在不使用内部心轴的情况下折弯受控褶皱弯曲部，这简化了蛇形回路管的制造工艺。
附图说明
图1是具有蛇形回路管的间接热交换设备的透视图，其管路由蛇形回路管的弯曲部连接；
图2是包括蛇形回路管的热交换设备的示意图；
图3是蛇形回路管的侧视图，该蛇形回路管具有由180度弯曲部连接的管路；
图4是图3的虚线圆圈中所示的弯曲部的放大图，示出了弯曲部内侧的受控褶皱部分；
图5是沿图4中的线5-5截取的横截面图，示出了在褶皱部分的凹槽处的弯曲部截面；
图6是沿图4中的线6-6截取的横截面图，示出了在褶皱部分的脊处的弯曲部截面；
图7是沿图4中的线7-7截取的横截面图，示出了回路管的其中一个管路的横截面；
图8是图4的弯曲部的透视图，示出了弯曲部内侧的褶皱部分和弯曲部外侧的光滑外壁部分；
图9A是沿图8中的线9A-9A截取的横截面图，示出了褶皱部分的正弦曲线，其与弯曲部和管路的切点间隔开，使得褶皱部分具有小于弯曲部的180度折弯角度的角度范围；
图9B是类似于图9A的另一实施例的弯曲部的横截面图，该弯曲部具有褶皱部分，该褶皱部分具有不同波幅的正弦曲线的脊和波谷；
图9C是类似于图9A的另一实施例的弯曲部的横截面图，该弯曲部具有褶皱部分，该褶皱部分具有不用周期和不同波幅的正弦曲线的脊部和波谷；
图10、图11、图12、图13A和图13B示出了确定弯曲部的正弦曲线的过程；
图14是回转弯曲部褶皱部分的正弦曲线的一部分的图形表示，示出了正弦曲线的波峰和波谷；
图15是回转弯曲部的正弦曲线的一部分与回转弯曲部的弧形曲线相交的回转弯曲部的正弦曲线的一部分的图形表示，该弧形曲线包括与正弦曲线的波峰相交的波峰弧和与正弦曲线的波谷相交的波谷弧；
图16A是图15的波峰弧的图形表示，示出了具有曲率半径、角度范围和中心的波峰弧，其中，该中心在蛇形回路管的中心线的径向内部；
图16B是类似于图16A的具有复合曲率半径的波峰弧的图形表示；
图16C是类似于图16A的具有由椭圆的一部分限定的形状的波峰弧的图形表示；
图17A是图15的波谷弧的图形表示，示出了该波谷弧具有与波峰弧基本相同的曲率半径，比波峰弧更短的角度范围，以及中心，其中该中心从管的中心线径向向外；
图17B是类似于图17A的具有复合曲率半径的波谷弧的图形表示；
图17C是类似于图17B的具有由椭圆的一部分限定的形状的波谷弧的图形表示；
图18是透视图，示出了图15的正弦曲线的一部分、波峰弧和波谷弧，以及连接波峰弧和波谷弧的连续弯曲的褶皱表面部分；
图19是弯管机的透视图，示出了弯管机的折弯模具、压紧模具和夹持模具；
图20是图19的折弯模具的侧视图，示出了形成管的褶皱部分的对应脊部和凹槽的脊部和凹槽；
图21、图22、图23、图24、图25和图26示出了使用图19的弯管机形成蛇形回路管的弯曲部的过程；
图27是使用图19的弯管机折弯的管和折弯模具下部的俯视图，示出了弯曲部褶皱部分的脊部和折弯模具的脊部之间的啮合接合；以及
图28、图29和图30是分别具有九十度、八十度和一百度折弯角度的弯曲部的正视图；
图31是包括具有逐渐变平的横截面的管路的蛇形回路盘管的横截面图；
图32是一对蛇形回路管的复合弯曲部的正视图(elevational view)，其间具有三个接触点，每个复合弯曲部包括80度弯曲部和100度弯曲部；
图33是具有不对称褶皱图案的弯曲部的正视图；
图34是用于形成图33的弯曲部的折弯模具下部的透视图；
图35是图34的折弯模具下部和对应折弯模具上部的透视图；
图36是具有扁平横截面的管的平面图，该管包括直部和带有褶皱部分的回转弯曲部；
图37A是沿图36中的线37A-37A截取的横截面图，示出了管在褶皱部分的波谷处的椭圆形横截面；
图37B是沿图36中的线37B-37B截取的横截面图，示出了管在褶皱部分的波峰处的椭圆形横截面；以及
图37C是沿图36中的线37C-37C截取的横截面图，示出了在管的直部之一处的管的椭圆形横截面。
具体实施方式
关于图1，提供了诸如盘管组件10的间接热交换器压力容器，该间接热交换器压力容器可用于诸如蒸发冷凝器、闭路流体冷却器或冰蓄热系统的热交换设备中。盘管组件10包括进口集管12、出口集管14和蛇形回路管16。蛇形回路管16分别包括与180度弯曲部20或复合弯曲部21连接的管路18，该复合弯曲部21包括由直部段27分开的两个90度弯曲部23、25。蛇形回路管16允许工作流体从进口集管12、通过蛇形回路管16流到出口集管14。
关于图2，提供了诸如冷却塔24的热交换设备，该热交换设备包括外部结构26、包括风扇叶片30和电机32的一个或多个风扇28、诸如填充部34的直接热交换器以及间接热交换器压力容器36。作为一些示例，冷却塔24可以是蒸发式冷凝器、闭路冷却塔或干式冷却器热交换器。间接热交换器压力容器36包括进口集管38、一个或多个具有回路管路39和弯曲部40的蛇形回路管37和出口集管42。取决于应用，进口集管38和出口集管42可以互换。在一些实施例中，填充部34位于间接热交换器压力容器36上方和/或填充部34位于蛇形回路管37的管路之间。
关于图2，冷却塔24包括蒸发液体分配系统43，该蒸发液体分配系统43包括喷射组件44，该喷射组件44具有将诸如水的蒸发流体分配到蛇形回路管37和填充部34上的喷嘴或孔口46。蒸发液体分配系统43包括用于收集来自填充部34和盘管36的蒸发流体的贮槽50，以及将收集的蒸发流体通过管道54泵送至喷射组件44的泵52。冷却塔24还包括一个或多个空气进口35、防止蒸发液体离开冷却塔24的进口百叶窗58、空气出口59和用于在空气离开空气出口59之前从空气中收集水雾的消除器56。风扇28可操作以产生或引导气流相对于蛇形回路管37和填充部34向上流动。在其他实施例中，冷却塔24可以具有一个或多个风扇，该一个或多个风扇配置为在相对于冷却塔24的间接热交换器和/或直接热交换器的向上流动、向下流动或横向流动方向上引导气流。
关于图3，提供了蛇形回路管70，该蛇形回路管70可以与热交换设备一起使用，例如图1中的盘管组件10，或上文关于图2所讨论的冷却塔24。蛇形回路管70包括内部通道72和在其周围延伸的管状侧壁74。蛇形回路管包括可连接到进口集管的端部部分76和可连接到出口集管的端部部分78。取决于应用，端部部分76可替代地连接到出口集管，并且端部部分78可连接到进口集管。蛇形回路管70包括管路79(例如管路80、82)和弯曲部84。在一个实施例中，管路79可以是平行的。在其他实施例中，一个或多个管路80相对于彼此横向地延伸(例如倾斜地延伸)，以允许内部流体排出。蛇形回路管70可以是自排放的，使得内部通道72中的任何液体在重力作用下朝向端部部分78向下流动。蛇形回路管70的材料、蛇形回路管70的外径、侧壁74的壁厚、管路79的数量、管路79的长度、弯曲部的84数量、弯曲部84的角度范围、弯曲部84的中心线半径以及弯曲部84的内弧面/外弧面可以针对特定的热交换设备进行选择。作为在这方面的另一个示例，代替连接一对管路79的单个成角度弯曲部84，蛇形回路管可以具有一个或多个分别包括一对由直区段相连的弯曲部(例如90度)的弯曲部84，其类似于图1中所示的复合弯曲部21。管路80可具有遍布管路80的圆形横截面。在其他实施例中，蛇形回路管70包括一个或多个具有非圆形横截面(例如椭圆形或长圆形横截面)的管路80。
蛇形回路管70可由单根直管形成，该直管沿管在间隔位置处折弯以形成弯曲部84。可以通过将细长的材料条渐进滚压形成管状形状并将细长条的纵向边缘焊接在一起，以形成沿着蛇形回路管70的长度延伸的单个焊缝，从而形成蛇形回路管70。在另一种方法中，蛇形回路管70可以由多个单独形成的部件制成。例如，管路79可以是焊接到弯曲部84的单独部件。或者，可以通过将单独的管段焊接在一起然后折弯较长的焊接管来形成蛇形回路管70。蛇形回路管70可由金属材料制成，例如碳钢或不锈钢。
关于图4，每个弯曲部84包括内弧面90、外弧面92和弯曲部84的内侧96的受控褶皱部分94和在弯曲部84的外侧100处的光滑外表面98。受控褶皱部分94包括脊部114和凹槽116的连续弯曲和受控的褶皱表面134。连续弯曲受控褶皱表面134不受边缘、拐角或平面的干扰以避免局部应力区域。连续弯曲部和受控的褶皱表面134由弯曲部84的脊部114和凹槽116成形，该脊部114和凹槽116又至少部分地由相交的正弦波曲线110和弧形曲线150限定，如下文相对于图15更详细地讨论的那样。图4中所示的弯曲部84具有180度的折弯角度。当本公开提及弯曲部的特定折弯角度时，其意指该折弯角度是近似值，例如+/-5度。在一些实施例中，蛇形回路管70的所有弯曲部84都具有受控褶皱部分94。在其他实施例中，不是所有的弯曲部84都具有受控褶皱部分94。
蛇形回路管70具有管中心线102，该管中心线102延伸通过管路80、82和弯曲部84中。受控褶皱部分94从管中心线102径向向内，并且由侧表面部分104从那里分开。光滑的外表面部分98和侧表面部分104允许弯曲部84与常规布置中的其他蛇形回路管的弯曲部堆叠，如同现有技术的具有光滑内部弯曲部的管一样。
参考图4，在弯曲部84的内弧面90处，受控褶皱部分94在弯曲部84的内弧面90处具有正弦波曲线110，如下文关于图8和9A所讨论的。褶皱部分94包括交替的一系列的脊部114和凹槽116。在一个实施例中，弯曲部84具有位于正弦波曲线110中间的缓解部分(reliefportion)222、224，以及在管路80、82和弯曲部84之间的切点122、124。缓解部分222、224使得便于提供小于折弯角度220的受控褶皱部分角度240，如下文更详地细讨论的那样。缓解部分222、224从切点122、124延伸到点216、218。褶皱部分94进一步包括在点216、218和点400(见图4，正弦波曲线110在点400开始和结束)之间延伸的锥形引入部分140、142。在一个实施例中，缓解部分222、224分别具有第一半径，并且锥形引入部分140、142分别具有更小的第二半径。正弦波曲线110从一个点400开始，延伸通过末端脊部118的波峰130，沿通过脊部114和凹槽116起伏，延伸通过末端脊部120的波峰132，直到到达另一个点400。
脊部114包括可选地具有锥形引入部分140、142的末端脊部118、120。锥形引入部分140、142提供了在缓解部分222、224和正弦波曲线110之间的平滑过渡。锥形引入部分140、142使工作流体平滑地流过弯曲部84，并且在折弯期间帮助弯曲部84的材料流动。锥形引入部分140、142、脊部114和凹槽116减小了由流过弯曲部84的工作流体引起的内部流体压降。此外，锥形导入端部部分140有利于蛇形回路管70更好地排流。如果工作流体可以沿任一方向143、145流过弯曲部84，则弯曲部84可以具有两个锥形导入部分140、142。如果工作流体将仅沿一个方向143、145流过弯曲部84，则弯曲部84可仅具有一个锥形引入部分140、142。
关于图9B，提供了弯曲部84'的横截面图，其类似于弯曲部84并且在弯曲部84'的中线处具有正弦波曲线110'。弯曲部84'具有脊部114'和凹槽116'，其波幅围绕弯曲部84'变化。具体地，更靠近管路80'、82'的脊部114'和凹槽116'具有更小的波幅，而靠近弯曲部84'中间的脊部114'和凹槽116'具有更大的波幅。例如，脊部114A'、114B'具有比脊114C'、114D'更大的波幅。与一些应用中的弯曲部84相比，脊部114'和凹槽116'的波幅越是逐渐的增加，对流过弯曲部84'的流体越是提供更小的阻力，使得该弯曲部84'具有减小的越过该弯曲部84'的压降。与一些应用中的弯曲部84相比，脊部114'和凹槽116'的波幅越是逐渐的增加，还可以在折弯操作期间减少弯曲部84'的材料中的应力。在其他实施例中，弯曲部84'的正弦波曲线的波幅可以从邻接连接至弯曲部84'的一个管路增加至邻接连接至弯曲部84'的另一管路。
关于图9C，提供了弯曲部84”的横截面图，其与弯曲部84相似，并且在弯曲部84”的内弧面具有带有正弦波图形110”的受控褶皱部分94”。受控褶皱部分94”包括脊部114”和凹槽116”。受控褶皱部分94”包括第一部分115”，该第一部分115”具有脊部114”A、114”B和凹槽116”A、116”B，其具有第一波幅和第一周期117”。受控褶皱部分94”包括第二部分119”，该第二部分119”具有脊部114”C、114”D和凹槽116”C、116”D，其具有大于第一波幅的第二波幅。脊部114”C、114”D和凹槽116”C、116”D具有小于第一周期117”的第二周期121”。受控褶皱部分94”还包括第三部分123”，该第三部分123”具有脊部114”E、114”F和凹槽116”E、116”F，其具有与第二部分119”的第二波幅基本相同的第三波幅和小于第二周期121”的第三周期125”。弯曲部84”接收方向127”上的流体，脊部114”A包括锥形引入部分129”，以流体平滑地流过弯曲部84”。锥形引入部分129”降低了越过弯曲部84”的压降，并改善了弯曲部84”中流体的排出。
可以为特定应用选择用于给定回转弯曲部的正弦波曲线110的特性。例如，可以为特定应用选择脊部/凹槽的数量、波幅、周期和/或一个或多个锥形引入部分。回转弯曲部的特性在整个回转弯曲部中可以变化，例如波幅和周期在整个回转弯曲部中变化。受控褶皱部分94的形状至少部分地由两个不同的相交横截面轮廓形成。如图4和图15所示，受控褶皱部分94包括在弯曲部84的内弧面90处的正弦波部分110。另一种曲线是包括交替的波峰弧152和波谷弧154的弧形曲线150。如图16A和图17A所示，波峰弧152具有波峰弧半径152'和中心182，并且波谷弧154具有波谷弧半径158和中心172。在该实施例中，波峰弧152和波谷弧154基本相同。如本文所用，术语“基本相同”是指在考虑到制造变化时，实际上相同的尺寸，例如彼此相差在+/-10％内。波峰弧152延伸通过角度160，该角度160大于波谷弧154延伸通过的角度162。
如图5和图15中所示，波谷弧154形成波谷半圆形内壁部分170，该波谷半圆形内壁部分170具有波谷弧半径158和中心172。与波谷半圆形内壁部分170相对，弯曲部84包括可以是半圆形的外壁部分174。在一些实施例中，由于弯曲部84的外弧面92(参见图4)在折弯工艺中被张紧，外壁部分174可以是弯曲的，具有扁平部分。弯曲部84包括将波谷半圆形内壁部分170连接到外壁部分174的连接壁部分176、178。连接壁部分176、178具有可以不同于内壁部分170和外壁部分174的曲率。连接壁部分176、178在内壁部分170和外壁部分174的几何形状之间提供平滑过渡，以将在内壁部分170和外壁部分174的几何形状之间的接合部处的应力集中降至最低。通过降低在内壁部分170和外壁部分174的几何形状之间的接合部处的应力集中，连接壁部分176、178有助于弯曲部84能够承受高的内部工作压力。
如图6和和15中所示，波峰弧152限定了波峰半圆形内壁部分180，该波峰半圆形内壁部分180具有带有中心182的峰波峰弧半径156。弯曲部84具有与波峰半圆形内壁部分180相对的外壁部分184。类似于外壁部分174(见图5)，外壁部分可以是半圆形的。在一些实施例中，由于弯曲部84的外弧面92(参见图4)在折弯工艺中被张紧，外壁部分184可以是弯曲的，具有扁平部分。弯曲部84进一步包括连接壁部分186、188，其连接波峰半圆形内壁部分180和外壁部分184。类似于外壁部分174，在一些实施例中，外壁部分184可具有半圆形或大体弯曲的形状。此外，连接壁部分186、188在内壁部分180和外壁部分184的几何形状之间提供平滑过渡，以将在内壁部分180和外壁部分184的几何形状之间的接合部处的应力集中降至最低。连接壁部分186、188有助于弯曲部84承受高的内部工作压力的能力。波峰弧152和波谷弧154可以分别具有的单个半径，如图图16A和图17A中所示。在另一个实施例中，波峰弧152和/或波谷弧154具有复合半径或复合半径。例如，并参考图16B，波峰弧152'具有不同的半径156A'、156B'。波峰弧152'的每个半径在该半径接合相邻半径的点处相切。同样，在图17B中，波谷弧154'具有不同的半径158A'、158B'。
在另一个实施例中，波峰弧152和/或波谷弧154具有椭圆的一部分的形状。例如，图16C的波峰弧152”是由在椭圆439的点426”、430”之间的角160”(例如160度)限定的弧，该椭圆439具有主要尺寸441和次要尺寸443。类似地，图17C中的波谷弧154”具有由在椭圆449的点445、447之间的角162”(例如142度)限定的形状，该椭圆449具有长轴451和短轴453。
关于图7，所示出的带有侧壁74的管路82具有带有圆形横截面，该圆形横截面的中心在管中心线102处。侧壁74也可以具有非圆形横截面，例如椭圆形或长方形横截面。蛇形回路管70的侧壁74具有围绕内部通道72延伸的壁厚190。
关于图8，管路80、82和弯曲部84的区段以透视图示出。如上所见，受控褶皱部分94具有连续弯曲受控褶皱表面134，该受控褶皱表面134包括在每个脊部114的相对侧上的弯曲脊部表面部分200，以及在每个凹槽116的相对侧上的弯曲凹槽表面部分202，其连接相邻脊部114的弯曲脊部表面部分。脊部表面部分200和凹槽表面部分202形成受控褶皱部分94的连续的、波状的外观。
关于图9A，蛇形回路管70具有外径210和壁厚190。管中心线102延伸穿过管路80、82和弯曲部84。蛇形回路管在管路80、82和弯曲部84之间具有接合部214、215。在接合部214、215处，管70包括在管路80、82和弯曲部84之间的切点122、124。弯曲部84包括远离切点122、124延伸的缓解部(relief)222、224，并且锥形引入部分140、142朝向末端脊部118、120的波峰130、132径向向内倾斜。弯曲部84具有中心230和从中心230延伸至管中心线102的中心线半径232。在所示实施例中，弯曲部84具有180度的折弯角度220，并且受控褶皱部分94围绕中心230延伸通过受控褶皱部分角度240，该受控褶皱部分角度240小于折弯角度220。例如，受控褶皱部分角度240可以是比折弯角度220小5°或更小、小10°或更小、或者小15°或更小。在一个实施例中，折弯角度为180度，并且褶皱部分角度240为大约166度。
再次参考图9A，受控褶皱部分94将脊部114的波峰250定位在弯曲部84的内弧面90(见图4)处，并将凹槽116的波谷252定位在从波峰250径向向外的位置。通过将波谷252定位在弯曲部84的内弧面90的外部，褶皱部分94形成了构造上的弯曲部中心线254。构造上的弯曲部中心线254具有构造上的弯曲部中心线半径256，该构造上的弯曲部中心线半径256大于管中心线102的中心线半径232。因为构造上的弯曲部中心线半径256大于弯曲部中心线半径232，所以对于给定的弯曲部内弧面和外弧面，弯曲部84的折弯复杂度比小于具有相同的内弧面、外弧面、外径和壁厚的常规弯曲部的折弯复杂度比。由于构造上的弯曲部中心半径256更大，所以弯曲部84具有更低的折弯复杂度比。
例如，可以为特定应用的弯曲部提供以下特征比：
Figure BDA0003586643100000161
Figure BDA0003586643100000171
Figure BDA0003586643100000172
其中OD指的是管外径，WT指的是壁厚，并且CLR指的是弯曲部中心线半径。假设弯曲部的这些比率的值为：
W1＝20以及D1＝2因此CB1＝10
参考上文的表1，这些值表明，如果使用常规的弯管机，可能需要进行内部心轴折弯。
现在，弯曲部的某些参数已改变为显示改善的蛇形管特性，例如在相同壁厚下弯曲部半径更紧密(tighter)、盘管重量减轻、内部流体侧压降降低、弯曲部壁应力降低、管强度增加、管刚度增加和/或传热效率提高。这些变化影响特征比。例如，新的特征比可以选择为：
W2＝30以及D1＝2因此CB2＝15
现在，折弯复杂度特征比处于常规弯管机无法补偿的范围内，并且通常使用内部心轴来制造这种弯曲部。
由于如上所述的多种原因，内部心轴折弯通常是不理想的，这使得内部心轴折弯对于利用长且连续的管段来制造热交换器盘管的制造商而言是不切实际的。
再次参考图9A，克服对内部心轴的需求的一种方法是通过增加弯曲部CLR来降低折弯复杂度。在我们的示例中，如果我们可以在管外径和壁厚保持不变的情况下增加弯曲部的CLR，则我们可以将弯曲部的D从2增加到3，并获得以下折弯复杂度(CB)比：
W2＝30以及D2＝3因此CB2＝10
因为如果CB2比在5到10的范围内，则可以在没有内部心轴的情况下形成弯曲部。但是，对于给定的应用，简单地增加弯曲部CLR可能是不可接受的，因为新的弯曲部会比原始弯曲部更大并且占用更多空间。例如，管的管路之间的中心到中心的距离会更大，这意味着将有更少的管的管路能够适配到特定的封套或盘管高度。此外，因为蛇形回路管的每个弯曲部会更高，所以对于给定的盘管封套或高度，蛇形回路管将具有更少的管路，这将降低蛇形回路管的热交换能力。减少蛇形回路盘管的管路数量以增加弯曲部CLR对于许多应用来说不是可接受的解决方案。
再次参考图9A，弯曲部84的受控褶皱部分94提供了构造上的弯曲部中心线半径256，该构造上的弯曲部中心线半径256大于实际弯曲部中心线半径232，而不增加管路80、82之间的距离。更大的构造上的弯曲部中心线半径256增加了弯曲部84的CLR，这增加了对于给定OD的弯曲部的D，并允许CB处于不需要心轴折弯的范围内。
更具体地，受控褶皱部分94在弯曲部84的可用空间中提供构造上的弯曲部中心线254，从而允许沿弯曲部84的内侧的足够长度以使材料以受控方式形成脊部114和凹槽116而不会失稳(buckling)。褶皱部分94还保持或改善其他盘管特性，例如内部流体压降和热传递效率。弯曲部84的其他特性(例如外弧面上的壁变薄的减少)和弯曲部84的整体刚度也得到改善。
参考图4，受控褶皱部分94的交替的脊部114和凹槽116为管70的材料在管70的折弯期间将其自身折叠成更小的可用弧长提供空间。管70的材料沿弯曲部84的内弧面折叠成正弦波曲线110。正弦波曲线110的特定变量，例如波峰/波谷的数量、波谷的深度(正弦波的波幅)、弧的跨度等，针对特定应用进行计算，如下所述。该方法可用于计算材料、OD、WT和CLR的多种组合的变量，并针对压降和热效率等多种特性进行优化。
受控褶皱部分94提供优于常规弯曲部的优点。例如，与具有褶皱的其他弯曲部相比，正弦波曲线110将管70的材料中产生的应力降至最低，这允许高得多的内部流体压力。脊部114和凹槽116(包括锥形引入部分140、142)的尺寸可以被设计成限制对弯曲部84内的流体流动的阻碍，并且将通过弯曲部84的内部流体压降降至最低。与具有相同弯曲部中心线半径的常规弯曲部相比，正弦波曲线110增加了材料沿内弧面90的长度，这增加了弯曲部84的总表面积，并通过增加弯曲部区域内的流体湍流提高了热传递效率。此外，与平滑的、无褶皱的弯曲部相比，脊部114和凹槽116作为波纹结构操作，使弯曲部84变硬。更进一步地，与平滑的、无褶皱的弯曲部相比，受控褶皱部分94将弯曲部84的中性轴线向外推向弯曲部84的外弧面92，从而减少沿外弧面的弯曲部84的材料变薄。
参照图10-13B，提供了一种方法，该方法用于确定蛇形回路管70的弯曲部84的几何形状以代替常规蛇形回路管300的弯曲部306，同时装配在常规蛇形回路管300的盘管封套内并针对给定的壁厚利用更紧密的弯曲部半径。
关于图10，常规的蛇形回路管300具有管路302、304、弯曲部306、外径308、壁厚310。弯曲部306是180°弯曲部，并且弯曲部306具有带有弧长314的内弧面312和外弧面315。最初，并且关于图11，蛇形回路管70设有与外径308相同的外径210和小于壁厚310的壁厚190。例如，外径308和外径210都可以是1.05英寸，壁厚310可以在大约0.04英寸至大约0.07英寸的范围内(例如0.048英寸)，以及壁厚190可以在大约0.02英寸至大约0.05英寸的范围内，例如大约0.03英寸至大约0.04英寸。外径210被选择为与外径308相同，使得弯曲部84与相邻的弯曲部84叠放，就像弯曲部306与相邻的弯曲部306叠放时一样。对于给定厚度190，更紧密的弯曲部半径可以提高在蛇形回路管70内侧的工作流体和蛇形回路管70外侧的流体之间的热传递效率。此外，对于给定壁厚190，更紧密的弯曲部半径可以降低蛇形回路管70中的内部流体压降，因为管的管路的内径增加了。
参考图11，确定弯曲部84的几何形状的方法包括初始将蛇形回路管70设置为具有连接管路80、82的初始弯曲部316。初始弯曲部316具有180°的折弯角度以及中心线半径317，该中心线半径317大于图10中所示的弯曲部306的中心线半径313。如图10和图11所示，初始弯曲部316具有内弧面320，该内弧面320带有大于弧长314的弧长318，因为中心线半径317大于中心线半径313。
关于图12，为了使弯曲部84如同图10的常规弯曲部306一样装配在相同的盘管封套内(这意味着管的管路之间的中心到中心距离是相等的)，弯曲部84具有与弯曲部306的外弧面315相匹配的外弧面92外，并且管70具有与外径308相匹配的外径210。为了提供匹配的外弧面92、315，确定弯曲部84的几何形状的方法包括沿方向330、332(图11)将管路70、82的切点122、124朝向彼此移动，直到：1)弯曲部84的实际中心线半径232等于弯曲部306的中心线半径313；2)弯曲部84的内弧面90的弧长等于弯曲部306的内弧面312。
为了补偿切点122、124之间减小的垂直距离，弯曲部84内侧的蛇形回路管70的材料成形为具有正弦波曲线110。正弦波曲线110具有定义正弦波曲线110的形状的变量，例如正弦波曲线110的长度、波峰/波谷的数量、周期和/或波幅。
现在参考图13A，确定弯曲部84的几何形状的方法接下来包括提供具有内弧面弧长340的线339，该内弧面弧长340与来自图12的内弧面90的弧长336相匹配。内弧面90的弧长336在图12中的过渡点122、124之间延伸。
正弦波曲线110通过蛇形回路管70的两个部分从弯曲部84的切点122、124偏移。第一部分是缓解部分222、224，其对应于偏移角，例如在正弦波曲线110的任一侧上偏移7°，并且是在角度220、240(参见图4)之间测量的。第二部分是锥形引入部分140、142。正弦波曲线110在点400处开始和结束(见图4)。为了产生正弦波曲线110从切点122、124的偏移，确定弯曲部84的几何形状的方法包括从长度340去除长度342、344以给出小于内弧面弧长340的正弦波曲线长度346，如图13A中所示。因此，长度342、344分别包括两个长度部分：1)与缓解部分222、224之一相对应的长度部分；2)与锥形引入部分140、142之一相对应的长度部分。长度342、344例如通过使用内弧面半径和角偏移求解长度部分来确定。
在线339(见图13A)的长度340和弧长318(见图11)之间的差由正弦波曲线110的总弧长346占据。参考图13A，正弦波曲线110的总弧长346可以表示为：
正弦曲线的总弧长346＝内弧面弧长340-长度342,344 [等式1.1]
一旦已知正弦波曲线110的总弧长346，总弧长346除以波峰部分250A和波谷部分252A的数量，例如在6到18个波峰和波谷的范围内，例如8到12个波峰和波谷，以确定针对每个波峰部分250A和波谷部分252A的弧长350。每个波峰250A和波谷252A具有半径349和弧长350，由下式给出：
弧长350＝半径349×θ [等式1.2]
其中，θ是波峰部分250A和波谷部分252A的角度范围。每个波峰部分250A和波谷部分252A的半径可以使用以下操作来确定。
参考图13B，提供了具有弓状线AD和由ABCD形成的三角形的几何形状351。因为三角形ABC是直角三角形，所以可以确定以下等式：
Figure BDA0003586643100000211
等式可以重新排列为：
Figure BDA0003586643100000212
可以将a＝rxθ的关系代入等式1.4得到：
Figure BDA0003586643100000213
此时，“a”值是已知的，即正弦波曲线110的总弧长346除以波峰部分250和波谷部分252(图13A)。“c”值是已知的(参见图13B中的c/2)，即长度346除以所选波峰部分250和波谷部分252的数量。
然后，可以使用诸如牛顿-拉普森(Newton-Raphson)迭代的数值方法来求解上述等式以获得θ。一旦确定了θ，波峰部分250A和波谷部分252A的半径可以通过求解等式1.2中的半径349来确定。
半径349和θ允许使用以下等式确定正弦波曲线110的波幅：
波幅352＝半径349-(半径349×cosθ)
应当理解，对正弦波曲线110的特别调整可以用于为特定应用定制正弦波曲线110。
关于图12，锥形引入部分140、142用于使蛇形回路管70的材料平滑折弯，以减少在缓解部222、224(参见图4)和正弦波曲线110之间的过渡处的应力梯级。
参考图14-18，将更详细地讨论受控褶皱部分94的相交的正弦波曲线110和弧形曲线150。相交的正弦波曲线110和弧形曲线150提供内部弯曲部的三维轮廓。内部弯曲部的三维轮廓提供了一种波纹结构，该波纹结构具有高强度以抵抗蛇形回路管70内的内部流体压力。即使当弯曲部84处于高内部压力下时，相交的正弦波曲线110和弧形曲线150也使得弯曲部84经受低应力。
参考图14，将讨论正弦波曲线110的一半，正弦波曲线110的另一半与图9A的实施例中的相同。正弦波曲线110在点400处开始并且通过缓解部222和锥形引入部分140与切点122间隔开。锥形引入部分140朝向靠近末端脊部118的波峰250的点400逐渐向上倾斜。正弦波曲线110围绕中心线406振荡，该中心线406在凹入部分412和凸出部分414之间的过渡410处与正弦波曲线110相交(当从中心230观察时)。在图14的实施例中，正弦波曲线110的中心线406位于弯曲部84的内弧面90上(见图12)。在另一个实施例中，正弦波曲线110的波谷252在弯曲部84的内弧面90上，使得内弧面90与凹槽116相切。在又一个实施例中，正弦波曲线110的波峰250在弯曲部84的内弧面90上，使得内弧面90与脊部114相切。
参考图14，正弦波曲线110的中心线406具有半径416。在一个实施例中，弯曲部84的中心线半径232(见图12)在大约1.5英寸至大约2英寸的范围内，例如在1.7英寸至大约2英寸的范围内，例如1.875英寸。中心线406的半径可以在大约1英寸至大约1.5英寸的范围内，例如在大约1.3英寸至大约1.4英寸的范围内，例如1.35英寸。
关于图15，弧形曲线150包括在每个波峰250处与正弦波曲线110相交的波峰弧152，以及在每个波谷252处与正弦波曲线110相交的波谷弧154。波峰弧152和波谷弧154围绕弯曲部84以角度420隔开，该角度420可以在例如大约4°至大约14°的范围内。
关于图16A，波峰弧152具有波峰弧152的中心182，该波峰弧152的中心182从弯曲部84的管中心线102径向向内。中心182沿蛇形回路管70的中线平面424定位。波峰弧152延伸通过角度160，该角度160可以在例如150°至大约170°的范围内，例如160°。波峰弧152具有从波峰弧152的端点426延伸到端点430的弧长427。
关于图17A，波谷弧154具有其中心172，该中心172从蛇形回路管70的中心线102径向向外。波谷弧154延伸通过角度162，该角度162小于图16A中的角度160。在一个实施例中，角度162在大约100°至大约150°的范围内，例如140°。波谷弧154具有在波谷弧154的端点434、436之间的弧长432，该弧长432小于波峰弧152的弧长427。
关于图18，受控褶皱部分94的连续弯曲受控褶皱表面134(如图8中所示)可以通过将波峰弧152和波谷弧154与表面部分440连接而形成至少一部分，该表面部分440具有凸表面部分442、凹表面部分444和过渡部446，该过渡部446在凸表面部分442和凹表面部分444之间过渡。表面部分440可以跨越过包含波峰弧152的垂直平面而被镜像到脊部114的相对侧。
在一个实施例中，连续弯曲褶皱表面134垂直于包含波峰弧152的垂直平面以及包含波谷弧154的垂直平面。参考图15，包含波峰弧152的垂直平面被定义为垂直于水平平面424(见图8)，并且该垂直平面包含原点或中心230和波峰点250。包含波谷弧154的垂直平面被定义为垂直于水平平面424，并且垂直平面包含中心230和波谷252。包含波峰弧152和波谷弧154的垂直平面由角度420分开。关于图18，凹表面部分442和凸表面部分444连接波峰弧152和波谷弧154，并提供连续弯曲受控褶皱表面134(图8)的波状三维轮廓。每个凹表面部分442和凸表面部分444终止于两个、四个极样条曲线(pole spline)，其中一个极样条曲线开始于波峰弧端点426(图16A)并结束于波谷弧端点434(图17A)，而其他四个极样条曲线开始于波峰弧端点430(图16A)并结束于波谷弧端点436(图17A)。
参考图19和图20，提供了弯管机500，以将蛇形回路管70的区段折弯成以上讨论的弯曲部84。弯管机500包括折弯模具502和绕轴线506枢转的夹持模具504。弯管机500包括用于支撑弯曲部84的外侧和蛇形回路管70的尾部的压紧模具508。折弯模具502和夹持模具504包括凹部512、514，其表面516、518在其周围延伸，一旦管已经沿方向520推进到在折弯模具502和夹持模具504之间的间隙522上，该表面516、518即夹紧到管上。可以沿方向524致动夹持模具504和压紧模具508以将管的一部分固定在夹持模具504和折弯模具502之间。压紧模具508包括凹部，该凹部接收管的一部分，并且，当折弯模具502和夹持模具504在折弯操作期间绕轴线506沿方向528枢转以支撑管的外侧时，该凹部可以沿着管的移动在方向526上移位。
如图19和图20中所示，折弯模具502包括上部530、下部532和凹部534，当折弯模具502和夹持模具504沿方向528枢转时，该凹部534在其中接收管的一部分。折弯模具502具有褶皱部分536，该褶皱部分536是管的褶皱部分94的镜像，使得折弯模具502将褶皱图案94赋予至管中。例如，褶皱部分536包括形成凹槽116(图8)的脊部540和形成脊114(图8)的凹槽542。
参考图20，脊部分别540具有中间部分544和相对的端部部分546。中间部分544可具有围绕折弯模具502的第一宽度，并且端部546、548具有围绕折弯模具502的宽度，该宽度大于中间部分544的宽度，使得脊部540在它们远离折弯模具502的中线550延伸时向外张开。凹槽542可相应地具有中间部分552和相对的端部部分554、556，由于随着脊部540远离中线550延伸时脊部540的宽度增加，因此该端部部分554、556在折弯模具502周围比中间部分552更窄。脊部540和凹槽542具有波状连续的弯曲表面560，使得褶皱部分536形成管的连续褶皱表面134。
参照图21-25，提供了一种使用弯管机500形成弯曲部84的方法。图21-25中所示的弯管机500具有与图19中所示的弯管器500相似的部件，但部件的定向不同。为了便于讨论，将使用类似的附图标记来描述图20和图21-25的弯管机。
如图21和图22所示，管564被推进到弯管机500中，以便压紧模具508支撑管564的外表面。在图22中，折弯模具502和夹持模具504接合管564的部分505，并开始沿方向565枢转进入图22的页面。
关于23和图24，折弯模具502和夹持模具504沿方向565枢转以开始在管564中形成弯曲部570。在折弯操作期间，压紧模具508继续支撑管506的外侧，并在方向526上移位以与管564一起移动。
关于图25，弯管机500通过将管564折弯180度而形成弯曲部570。
图26示出了折弯模具502的上部530从下部532沿方向569向上移位，夹持模具504远离管564移位(进入页面)，并且压紧模具508从管564上缩回。然后，管564在方向571上移动以在弯管机500中沿管564定位下一个折弯位置。
关于图27，所示出的弯曲部570具有褶皱部分572，该褶皱部分572包括形成在弯曲部570内侧的脊部574和凹槽576。图27还示出了下部532如何在折弯模具502的中线550(参见图20)处具有正弦波曲线578，其向弯曲部570的内侧赋予正弦波曲线580。更具体地，下部532具有在弯曲部570中形成凹槽576的脊部540的下部，并且下部532具有接收弯曲部570的脊部574的凹槽542的下部。以这种方式，管564的脊部574和折弯模具502的脊部540形成紧密啮合的构造。此外，其上具有波状连续表面的脊部540和凹槽542支撑管的内侧。折弯模具502的上部530(图26)与弯曲部570的上部形成相应的啮合接合。
关于图20，折弯模具502的褶皱部分536包括(现在参考图27)锥形过渡部分590和末端脊部592，它们合作形成弯曲部570的末端脊部594。如上文关于图9A所讨论的，锥形过渡部分590提供到末端脊部594的波峰的平滑导入。
根据本文的公开内容，可以提供多种类型的弯曲部。例如，图28示出了90度弯曲部600，图29示出了80度弯曲部620，以及图30示出了100度弯曲部640。
关于图31，提供了垂直于蛇形回路管700的长度截取的蛇形回路管700的横截面图。蛇形回路管700类似于蛇形回路管70，并且包括管路701。管路701包括具有圆形横截面的管路702和具有非圆形横截面的管路704(例如椭圆形或长圆形)。管路701具有逐渐变平的横截面，随着管路706具有比管路708的宽度709更宽的宽度707。
关于图32，提供了包括组装的蛇形回路管802、804的盘管800。每个蛇形回路管802、804包括管路803、805，复合弯曲部806以及连接部分816，该复合弯曲部806包括具有80度的第一折弯角度810的第一弯曲部808和具有100度的第二折弯角度814的第二弯曲部812，该连接部分816连接第一弯曲部808和第二弯曲部812。第一弯曲部808和第二弯曲部812具有与以上讨论的弯曲部的受控褶皱部相似的内部受控褶皱部。蛇形回路管802、804具有三个接触点820、822、824。每个蛇形回路管802、804在管路803、805之间具有高度或距离830。盘管800的蛇形回路管802彼此接触。在其他实施例中，盘管可以包括不相互接触的蛇形回路管。
参考图33，示出了管896的一部分，其包括直部898和弯曲部900。提供了弯曲部900，该弯曲部900在许多方面类似于以上讨论的弯曲部。弯曲部900包括褶皱部分902，该褶皱部分902具有脊部904和凹槽906。褶皱部分902包括沿着在点903A、903B处开始和结束的弯曲部900的内弧面的正弦曲线903。管896在直部898和弯曲部900之间的过渡处具有切点911、913。
褶皱部分902关于平分弯曲部900的平面908是不对称的。轴线915、912垂直于平面908延伸，并且分别与切点913、911相交。切点911、913沿平面908偏移距离910，使得褶皱部分902沿着管896在平面908的一侧比在另一侧延伸得更远。褶皱部分902在平面908一侧的部分(图33中的上部)具有偏移部分910A，该偏移部分910A包括比褶皱部分902在平面908的另一侧的部分多至少一个脊部904和/或至少一个凹槽906。
褶皱部分910具有末端凹槽906A和末端脊部904A。在一种实施方式中，末端脊部904A缺少锥形引入部分。偏移部分910A可在邻近的直部898和弯曲部900之间为在管896中的流动提供过渡。此外，末端脊部904B具有与以上讨论的多种端脊相似的锥形引入部分914。
关于图34和图35，提供了折弯模具1000，其与以上讨论的折弯模具502相似，从而将突出不同之处。折弯模具1000用于形成弯曲部900，并且包括上部1002和下部1004。上部1002和下部1004具有脊部1006和凹槽1008，它们协作以在弯曲部900中形成脊部904和凹槽906。上部1002和下部1004分别具有一对通道1010、1012。上部1002和下部1004的通道1010在折弯模具1000的一侧1014形成开口1013，并且上部1002和下部1004的通道1012在第二侧1016形成另一个开口1015。
开口1013、1015允许折弯模具1000将管送入折弯模具1000的开口1013或1015中，并且允许折弯模具1000沿对应方向转动以在管中形成弯曲部900。例如并且参考图35，管的第一部分可以在方向1030上推进到折弯模具下部1004的通道1012中。上部1002沿方向1032向下移位以与折弯模具下部1004接合以形成围绕管的开口1015。
然后，折弯模具1000绕轴线1036沿方向1034转动，同时管的尾部由压紧模具支撑。折弯模具1000沿方向1034转动，以向弯曲部900赋予所需的角度范围。一旦弯曲部900已经形成，折弯模具上部1002沿方向1033向上移位，并且管相对于折弯模具1000移位以将管的另一部分定位在折弯模具1000中以进行折弯。继续该示例，重新定位管，以将管的第二部分推进到开口1013中，关闭折弯模具1000，并且沿与方向1034相反的方向转动折弯模具1000。重复推进和折弯管的过程，直到已经向管赋予了期望数量的弯曲部。
关于图36，提供了管1100，其具有回转弯曲部1102和直部1103。回转弯曲部1102具有褶皱部分1104，其与以上讨论的褶皱部分相似。褶皱部分1104具有波谷1106和波峰1108。管1100在波谷1106、波峰1108和/或直部1103处具有平坦的横截面。管1100的扁平横截面可以使管1100得以与相邻的管紧密地叠在一起，例如在冷却塔的盘管组件中。管1100的扁平横截面还可以提高管1100的热性能。
管1100的扁平横截面可以是例如椭圆形横截面。关于图37A，回转弯曲部1102包括在波谷1106处的波谷椭圆壁部分1110。该波谷椭圆壁部分1110具有主要尺寸1112和次要尺寸1114。
关于图37B，回转弯曲部1102在波峰1108处具有波峰椭圆壁部分1116，该波峰椭圆壁部分1116具有主要尺寸1120和次要尺寸1122。波峰1108的主要尺寸1120大于波谷1106的主要尺寸1112。在一个实施例中，波峰1108的次要尺寸1122小于波谷1106的次要尺寸1114。
关于图37C，回转弯曲部1102在直部(straight)1103处具有直部椭圆壁部分1126，该直部椭圆壁部分1126具有主要尺寸1128和次要尺寸1130。在一个实施例中，直部1103的主要尺寸1128小于主要尺寸1112、1120并且次要尺寸1130大于次要尺寸1114、1122。
管1100的部分的扁平横截面可以通过多种不同的方式提供。例如，用于将管折弯并赋予褶皱部分1104的弯管机可以在折弯工序期间使弯曲部1102变平。在另一种方法中，管最初具有椭圆形横截面，并且折弯工序向弯曲部1102赋予褶皱部分1104，而无需进一步使管变平。在又一种方法中，使用弯管机来形成管的一个或多个弯曲部，并且在折弯工序之后使用冲压机将管压平。
除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则使用诸如“一”、“一个”之类的单数术语旨在涵盖单数和复数。术语“包括”、“具有”、“包含”和“容纳”将被解释为开放式术语。如本文所用的短语“至少一个”旨在在析取的意义上进行解释。例如，短语“A和B中的至少之一”旨在涵盖A，B，或A和B。
尽管已经说明和描述了本发明的特定实施例，但是将被理解的是，本领域技术人员会想到许多变化和修改，并且本发明旨在涵盖所有落入所附权利要求的范围内的那些变化和修改。例如，本文公开的弯曲部可用于多种热交换设备，例如蒸发冷凝器、空气冷却冷凝器、闭路流体冷却器、闭路冷却塔、开路冷却塔、干式冷却器、冰蓄热系统、蓄热盘管和/或水冷盘管，以作为一些示例。

Claims (64)

1.一种间接热交换器压力容器，包括：
进口集管，所述进口集管用于接收加压工作流体；
出口集管，所述出口集管用于收集加压工作流体；
蛇形回路管，所述蛇形回路管连接所述进口集管和出口集管，并允许所述加压工作流体从所述进口集管流到所述出口集管；
所述蛇形回路管包括管路和连接所述管路的回转弯曲部；
所述回转弯曲部具有受控褶皱部分；以及
所述受控褶皱部分包括交替的脊部和凹槽。
2.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述进口集管、所述出口集管和所述蛇形回路管构造成在至少150psig的内部压力下工作。
3.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述进口集管、所述出口集管和所述蛇形回路管构造成在至少410psig的内部压力下工作。
4.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述进口集管、所述出口集管和所述蛇形回路管构造成在至少1200psig的内部压力下工作。
5.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述蛇形回路管包括在所述回转弯曲部和所述蛇形回路管的所述管路之间的接合部处的一对切点；
具有折弯角度的所述回转弯曲部；
所述回转弯曲部的所述受控褶皱部分，其与沿所述蛇形回路管的所述切点间隔开；以及
其中，所述回转弯曲部的所述受控褶皱部分围绕所述回转弯曲部的内侧具有小于所述折弯角度的角度范围。
6.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述回转弯曲部的所述受控褶皱部分包括在所述回转弯曲部的内弧面处的正弦曲线，所述正弦曲线包括所述弯曲部的所述脊部处的波峰和所述凹槽处的波谷。
7.根据权利要求6所述的间接热交换器压力容器，其中，所述回转弯曲部的所述受控褶皱部分包括与所述弯曲部的所述正弦曲线相交的弧形曲线，所述弧形曲线包括：
与波峰相交的波峰弧；以及
与波谷相交的波谷弧。
8.根据权利要求7所述的间接热交换器压力容器，其中，所述波峰弧具有第一曲率半径并且所述波谷弧具有第二曲率半径，其中，所述第一曲率半径和所述第二曲率半径基本相同。
9.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述脊部包括与所述蛇形回路管的管路相邻的末端脊部；以及
其中，所述至少一个末端脊部包括锥形引入部分，以使所述加压工作流体在脊部和凹槽周围平滑流动。
10.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述回转弯曲部具有弯曲部半径，并且包括围绕所述回转弯曲部的内部延伸的管状侧壁；
其中，所述管状侧壁包括：
所述回转弯曲部的每个脊部处的第一半圆形内壁部分、第一外壁部分以及一对第一连接壁部分，所述第一连接壁部分位于连接所述第一半圆形内壁部分和所述外壁部分的所述回转弯曲部内部的相对两侧上，其中，所述第一半圆形内壁部分、外壁部和所述第一连接壁部分径向对齐；以及
所述回转弯曲部的每个凹槽处的第二半圆形内壁部分、第二外壁部分以及一对第二连接壁部分，所述第二连接壁部分位于连接所述第二半圆形内壁部分和所述第二外壁部分的所述回转弯曲部内部的相对两侧上，其中，所述第二半圆形内壁部分、第二外壁部分和所述第二连接壁部分径向对齐。
11.根据权利要求10所述的间接热交换器压力容器，其中，所述第一半圆形内壁部分具有第一曲率半径，并且所述第二半圆形壁部分具有与所述第一曲率半径基本相同的第二曲率半径。
12.根据权利要求10所述的间接热交换器压力容器，其中，所述第一半圆形内壁部分具有第一角度范围，并且所述第二半圆形内壁部分具有第二角度范围，其中，所述第一角度范围和所述第二度范围均大于90度。
13.根据权利要求12所述的间接热交换器压力容器，其中，所述第一角度范围大于所述第二角度范围。
14.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述蛇形回路管的所述管路包括多对管路；以及
其中，所述回转弯曲部包括连接所述多对管路的多个回转弯曲部。
15.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述回转弯曲部包括：
第一弯曲部，所述第一弯曲部包括所述受控褶皱部分的第一受控褶皱部分；
第二弯曲部，所述第二弯曲部包括所述受控褶皱部分的第二受控褶皱部分；以及
所述蛇形回路管的直部部分，所述直部部分连接所述第一弯曲部和所述第二弯曲部。
16.根据权利要求15所述的间接热交换器压力容器，其中，所述第一弯曲部具有大于或等于90度的第一折弯角度，并且所述第二弯曲部具有小于或等于90度的第二折弯角度。
17.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述回转弯曲部包括多个回转弯曲部；以及
其中，所述蛇形回路管的所述回转弯曲部具有全部共面的中心线。
18.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述回转弯曲部具有180度的折弯角度，并且所述弯曲部的所述受控褶皱部分具有小于或等于180度的弧长。
19.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述蛇形回路管的管路包括具有非圆形横截面形状的管路。
20.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述受控褶皱部分包括至少一个锥形引入部分。
21.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述蛇形回路管具有外径(OD)，所述蛇形回路管具有壁厚(WT)，并且所述回转弯曲部具有中心线半径(CLR)；
其中，所述回转弯曲部所具有的折弯复杂度系数(CB)由以下等式给出：
Figure FDA0003586643090000041
其中，所述折弯复杂度系数大于或等于10。
22.根据权利要求21所述的间接热交换器压力容器，其中，所述折弯复杂度系数小于或等于20。
23.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述蛇形回路管包括多个蛇形回路管；以及
其中，所述蛇形回路管相互接触。
24.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述蛇形回路管包括多个蛇形回路管；以及
其中，所述蛇形回路管的回转弯曲部不相互接触。
25.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述蛇形回路管的回转弯曲部具有非圆形横截面形状。
26.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述蛇形回路管的回转弯曲部具有椭圆形横截面形状。
27.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述受控褶皱部分关于平分所述回转弯曲部的平面不对称。
28.根据权利要求1所述的间接热交换器压力容器，其中，所述回转弯曲部具有180度的折弯角度；以及
其中，所述受控褶皱部分关于平分所述回转弯曲部的平面不对称。
29.一种间接热交换器压力容器，包括：
进口集管，所述进口集管用于接收加压工作流体；
出口集管，所述出口集管用于收集加压工作流体；
蛇形回路管，所述蛇形回路管连接所述进口集管和所述出口集管，以允许加压工作流体从所述进口集管流到所述出口集管，所述蛇形回路管包括管路和连接所述管路的回转弯曲部；
所述蛇形回路管在所述回转弯曲部和所述管路之间的接合部处具有切点，其中，所述回转弯曲部包括：
折弯角度；
受控褶皱部分；
所述受控褶皱部分沿着所述蛇形回路管与所述切点间隔开；并且
其中，所述受控褶皱部分围绕所述回转弯曲部的内侧具有小于所述折弯角度的角度范围。
30.根据权利要求29所述的间接热交换器压力容器，其中，所述回转弯曲部的所述受控褶皱部分包括脊部和凹槽；以及
其中，脊部包括与所述切点间隔开的末端脊部。
31.根据权利要求29所述的间接热交换器压力容器，其中，所述回转弯曲部的所述受控褶皱部分包括与所述切点间隔开的末端脊部；并且
至少一个所述末端脊部包括锥形引入部分，以使工作流体围绕所述褶皱部分平滑流动。
32.根据权利要求31所述的间接热交换器压力容器，其中，两个所述末端脊部均包括锥形引入部分，以使工作流体围绕所述褶皱部分平滑流动。
33.根据权利要求29所述的间接热交换器压力容器，其中，所述回转弯曲部的所述受控褶皱部分包括交替的脊部和凹槽，所述脊部和凹槽具有围绕所述回转弯曲部变化的波幅。
34.根据权利要求33所述的间接热交换器压力容器，其中，所述脊部和凹槽包括多个第一脊部和凹槽，当多个所述第一脊部和凹槽围绕所述回转弯曲部远离所述其中一个切点延伸时，多个所述第一脊部和凹槽的波幅增加。
35.根据权利要求34所述的间接热交换器压力容器，其中，所述脊部和凹槽包括多个第二脊部和凹槽，多个所述第二脊部和凹槽介于多个所述第一脊部和凹槽与所述另一个切点之间；以及
其中，当多个所述第二脊部和凹槽远离多个所述第一脊部和凹槽向另一个切点延伸时，多个所述第二脊部和凹槽的波幅减小。
36.根据权利要求29所述的间接热交换器压力容器，其中，所述回转弯曲部的受控褶皱部分围绕所述回转弯曲部的内侧具有比所述回转折弯部角度小至少五度的角度范围。
37.根据权利要求29所述的间接热交换器压力容器，其中，所述蛇形回路管具有外径(OD)和壁厚(WT)；
其中，所述回转弯曲部具有中心线半径，并且所述回转弯曲部的所述受控褶皱部分提供所述回转弯曲部的构造上的中心线半径(CCLR)，所述构造上的中心线半径(CCLR)大于所述中心线半径；以及
所述回转弯曲部所具有的折弯复杂度系数(CB)由以下关系确定：
Figure FDA0003586643090000071
其中，CB允许在没有内部心轴的情况下折弯所述回转弯曲部。
38.根据权利要求37所述的间接热交换器压力容器，其中，CB大约为10或更小。
39.根据权利要求29所述的间接热交换器压力容器，其中，所述蛇形回路管分别包括外径(OD)和壁厚(WT)，其中：
OD≥20×W。
40.根据权利要求29所述的间接热交换器压力容器，其中，所述进口集管、出口集管和蛇形回路管被构造成在至少150psig的内部压力下工作。
41.根据权利要求29所述的间接热交换器压力容器，其中，所述进口集管、出口集管和蛇形回路管被构造成在至少410psig的内部压力下工作。
42.根据权利要求29所述的间接热交换器压力容器，其中，所述进口集管、出口集管和蛇形回路管被构造成在至少1200psig的内部压力下工作。
43.根据权利要求29所述的间接热交换器压力容器，其中，所述回转弯曲部包括与所述管路中的一个相邻的第一回转弯曲部、与另一管路相邻的第二回转弯曲部以及连接所述第一弯曲部和所述第二弯曲部的连接部分；
其中，所述折弯角度包括所述第一弯曲部的第一折弯角度和所述第二弯曲部的第二折弯角度；
其中，所述受控褶皱部分包括所述第一弯曲部的第一受控褶皱部和所述第二弯曲部的第二受控褶皱部；以及
其中，所述第一褶皱部分具有围绕所述第一弯曲部的内侧的小于所述第一折弯角度的第一角度范围；以及
其中，所述第二受控褶皱部分具有围绕所述第二弯曲部的内侧的小于所述第二折弯角度的第二角度范围。
44.根据权利要求29所述的间接热交换器压力容器，其中，所述折弯角度为180度，并且所述受控褶皱部分的所述角度范围小于170度。
45.根据权利要求29所述的间接热交换器压力容器，其中，所述回转弯曲部具有大于或等于10的折弯复杂度系数。
46.根据权利要求29所述的间接热交换器压力容器，其中，所述回转弯曲部具有小于或等于20的折弯复杂度系数。
47.一种间接热交换器压力容器，包括：
进口集管，所述进口集管用于接收加压工作流体；
出口集管，所述出口集管用于收集加压工作流体；
蛇形回路管，所述蛇形回路管连接所述进口集管和所述出口集管，以允许加压工作流体从所述进口集管流到所述出口集管，所述蛇形回路管包括管路和连接所述管路的回转弯曲部，所述回转弯曲部包括：
内部部分，所述内部部分在所述回转弯曲部的内弧面处具有正弦波曲线，所述正弦波曲线包括波峰和波谷；
其中，所述弯曲部的内部部分包括与所述正弦波曲线相交的弧形曲线，所述弧形曲线包括与所述波峰相交的波峰弧和与所述波谷相交的波谷弧。
48.根据权利要求47所述的间接热交换器压力容器，其中，所述波峰弧具有第一曲率半径，并且所述波谷弧具有第二曲率半径；以及
其中，所述波峰弧第一曲率半径和所述波谷弧第二曲率半径基本相同。
49.根据权利要求47所述的间接热交换器压力容器，其中，所述波峰弧的角度范围大于所述波谷弧的角度范围。
50.根据权利要求47所述的间接热交换器压力容器，其中，所述蛇形回路管具有中心线；
其中，所述波峰弧分别具有在所述中心线的径向向内的中心；以及
其中，所述波谷弧分别具有在所述中心线的径向向外的中心。
51.根据权利要求47所述的间接热交换器压力容器，其中，所述回转弯曲部具有中线平面，所述正弦曲线位于所述中线平面中；
其中，所述波峰弧垂直于所述中线平面；以及
其中，所述波谷弧垂直于所述中线平面。
52.根据权利要求47所述的间接热交换器压力容器，其中，所述正弦曲线包括与所述管路相邻的末端波峰部分；以及
其中，至少一个末端波峰部分包括锥形引入区段。
53.根据权利要求47所述的间接热交换器压力容器，其中，所述正弦曲线具有周期和波幅；以及
其中，所述周期和所述波幅中的至少一个围绕所述回转弯曲部变化。
54.根据权利要求53所述的间接热交换器压力容器，其中，所述正弦曲线包括与其中一个所述管路相邻的第一最小波幅、与另一个所述管路相邻的第二最小波幅、以及介于沿所述弯曲部的内弧面的所述第一最小波幅和第二最小波幅之间的最大波幅。
55.根据权利要求47所述的间接热交换器压力容器，其中，所述波峰弧和波谷弧分别具有至少100度的角度范围。
56.根据权利要求47所述的间接热交换器压力容器，其中，所述波峰弧分别包括第一曲率半径和第二曲率半径；以及
其中，所述波谷弧分别包括第三曲率半径和第四曲率半径；以及
其中，所述第一曲率半径和所述第三曲率半径基本相同，并且所述第二曲率半径和所述第四曲率半径基本相同。
57.根据权利要求47所述的间接热交换器压力容器，其中，所述波峰弧具有由第一椭圆的一部分限定的形状；以及
其中，波谷弧具有由第二椭圆的一部分限定的形状。
58.根据权利要求57所述的间接热交换器压力容器，其中，所述第一椭圆具有第一主要尺寸和第一次要尺寸；
其中，所述第二椭圆具有第二主要尺寸和第二次要尺寸；以及
其中，所述第一主要尺寸与所述第二主要尺寸基本相同，并且其中，所述第一次要尺寸与所述第二次要尺寸基本相同。
59.一种闭路冷却塔，包括：
间接热交换器，所述间接热交换器包括多个蛇形回路管，所述蛇形回路管包括管路和连接所述管路的回转弯曲部；
所述回转弯曲部包括具有受控褶皱部分的褶皱弯曲部；
风扇，所述风扇可操作以产生相对于所述蛇形回路管的气流；
蒸发液体分配组件，所述蒸发液体分配组件配置为将蒸发液体分配到所述蛇形回路管上；
贮槽，所述贮槽用于接收来自所述蛇形回路管的蒸发液体；以及
泵，所述泵可操作以将蒸发流体从所述贮槽泵送至所述蒸发液体分配组件。
60.根据权利要求59所述的闭路冷却塔，其中，所述间接热交换器包括用于接收加压工作流体的进口集管和用于收集加压工作流体的出口歧管；
其中，所述蛇形回路管连接所述进口集管和出口集管，所述蛇形回路管允许加压工作流体从所述进口集管流到所述出口集管；以及
其中，所述进口集管、所述出口集管和所述蛇形回路管配置为在至少150psig的内部压力下工作。
61.根据权利要求59所述的闭路冷却塔，其中，每个蛇形回路管的所述回转弯曲部包括第一褶皱弯曲部，并且所述蛇形回路管包括在所述第一褶皱弯曲部和所述蛇形回路管的相邻管路之间的接合部处的切点；
所述第一褶皱弯曲部具有折弯角度；
所述第一褶皱回转弯曲部的所述受控褶皱部分与沿着所述蛇形回路管的所述切点间隔开；以及
其中，所述第一褶皱回转弯曲部的所述受控褶皱部分围绕所述第一褶皱回转弯曲部的内侧具有小于所述折弯角度的角度范围。
62.根据权利要求59所述的闭路冷却塔，其中，所述受控褶皱部分包括在所述褶皱弯曲部的内弧面处的正弦波曲线，所述正弦波曲线包括波峰和波谷；以及
其中，所述受控褶皱部分进一步包括与所述正弦波曲线相交的弧形曲线，所述弧形曲线包括与所述波峰相交的波峰弧和与所述波谷相交的波谷弧。
63.根据权利要求62所述的闭路冷却塔，其中，所述蛇形回路管分别具有中心线；
其中，每个蛇形回路管的所述波峰弧具有在所述蛇形回路管的所述中心线的径向向内的中心；以及
其中，每个蛇形回路管的所述波谷弧具有在所述蛇形回路管的所述中心线的径向向外的中心。
64.根据权利要求59所述的闭路冷却塔，进一步包括直接热交换器，所述蒸发液体分配组件配置为将蒸发液体分配到所述直接热交换器上。
CN202280000732.3A 2021-01-18 2022-01-14 带受控皱褶弯曲部的间接热交换器压力容器 Pending CN115151776A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163138655P 2021-01-18 2021-01-18
US63/138,655 2021-01-18
US202163270953P 2021-10-22 2021-10-22
US63/270,953 2021-10-22
PCT/US2022/012524 WO2022155475A1 (en) 2021-01-18 2022-01-14 Indirect heat exchanger pressure vessel with controlled wrinkle bends

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115151776A true CN115151776A (zh) 2022-10-04

Family

ID=80682212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280000732.3A Pending CN115151776A (zh) 2021-01-18 2022-01-14 带受控皱褶弯曲部的间接热交换器压力容器

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20220228817A1 (zh)
EP (1) EP4278141A1 (zh)
JP (1) JP2024504638A (zh)
KR (1) KR20230132802A (zh)
CN (1) CN115151776A (zh)
AU (1) AU2022207489A1 (zh)
CA (1) CA3208308A1 (zh)
WO (1) WO2022155475A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1368148A (fr) * 1963-04-30 1964-07-31 échangeur de chaleur en serpentins et sa fabrication
US5142895A (en) * 1989-05-15 1992-09-01 Amana Refrigeration, Inc. Method for bending tubes
US6101821A (en) * 1998-05-22 2000-08-15 Evapco International, Inc. Ice thermal storage coil systems and methods
US20070221365A1 (en) * 2006-03-24 2007-09-27 Evapco, Inc. U-shaped heat exchanger tube with a concavity formed into its return bend
US10655918B2 (en) * 2016-10-12 2020-05-19 Baltimore Aircoil Company, Inc. Indirect heat exchanger having circuit tubes with varying dimensions

Also Published As

Publication number Publication date
US20220228817A1 (en) 2022-07-21
AU2022207489A1 (en) 2023-08-10
JP2024504638A (ja) 2024-02-01
WO2022155475A1 (en) 2022-07-21
CA3208308A1 (en) 2022-07-21
EP4278141A1 (en) 2023-11-22
KR20230132802A (ko) 2023-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107941044B (zh) 间接热交换器
US8561451B2 (en) Tubes and method and apparatus for producing tubes
CN108139179B (zh) 用于板式换热器的翅片及其制造方法
US20110114299A1 (en) Flat tube with turbulence insert for a heat exchanger, heat exchanger having such flat tubes, as well as method and device for production of such a flat tube
US5791405A (en) Heat transfer tube having grooved inner surface
US7866042B2 (en) Method for producing a split louver heat exchanger fin
EP1386116A1 (en) Improved heat transfer tube with grooved inner surface
KR20100106434A (ko) 열교환기용 압출 튜브
US10317141B2 (en) Multi port extrusion tubing design
JP2006090697A (ja) 捩り管形熱交換器
JP2009063228A (ja) 扁平状伝熱管
US20090266527A1 (en) Soldered heat exchanger network
US20120097380A1 (en) Heat exchanger
CN100402182C (zh) 用于制造半成品扁平管的方法和装置
CN101907374A (zh) 翅片管式换热器及其制作方法
US20020074109A1 (en) Turbulator with offset louvers and method of making same
CN115151776A (zh) 带受控皱褶弯曲部的间接热交换器压力容器
EP2106520B1 (en) Heat exchanger fin
US8732952B2 (en) Heat exchanger fin with ribbed hem
JPH0579918B2 (zh)
JP2010091266A (ja) 捩り管形熱交換器
JPH11325754A (ja) 熱交換器および熱交換器用ｕ字管
US20200200489A1 (en) Tube for a heat exchanger and method of making the tube
WO2008103502A1 (en) Heat exchanger, method of manufacturing a heat exchanger, and roller train for manufacturing heat exhanger tubes
JP2011017476A (ja) 二重管式熱交換器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination