CN203880997U - 管壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及管壳式换热器，尤其涉及换热管具有“U”形弯曲部分的管壳式换热器。所述换热管的“U”形弯曲部分可具有稳定部件，所述稳定部件被设置成使换热管的“U”形弯曲部分稳定。所述稳定部件可被设置成由弹性材料例如橡胶制成。所述稳定部件可具有环形截面，以便所述稳定部件能易于在换热管上滑动。所述稳定部件的截面可大于相邻换热管之间的间隙，从而所述稳定部件可与换热管的外表面形成干涉配合。所述稳定部件可有助于防止相邻换热管彼此碰撞。

Description

管壳式换热器

技术领域

本实用新型涉及采暖、通风和空调(“HVAC”)系统，并且尤其涉及用于HVAC制冷系统的管壳式换热器。一般来讲，所描述的系统和方法有助于稳定管壳式换热器中换热管的“U”形弯曲部分。 

背景技术

制冷机(例如用于HVAC系统)一般可包括压缩机和换热器(例如，冷凝器和蒸发器)，以形成制冷环路。换热器可用作冷凝器和/或蒸发器。在管壳式换热器中，换热器一般包括壳内的换热管。换热管通常被设置成运送第一流体(例如制冷剂或水)，形成管程；而壳被设置成运送第二流体(例如制冷剂或水)，形成壳程。管程和壳程可以在换热器中形成热交换关系。换热器可帮助管程中的第一流体与壳程中的第二流体之间的热交换。 

实用新型内容

本实用新型所披露的实施例可有助于稳定管壳式换热器中换热管的“U”形弯曲部分。本实用新型所披露的实施例可有助于防止“U”形弯曲部分彼此碰撞，以便有助于减少由于换热管碰撞而导致对换热管的损坏。本实用新型所披露的实施例还可应用于换热管的其它较长的无支撑部分。 

在一些实施例，在管壳式的换热器中，换热器包括壳和多个换热管，所述多个换热管在壳中延伸，多个换热管的每一个可具有“U”形弯曲部分。所述多个换热管的每个“U”形弯曲部分的峰部可设置有稳定部件。所述稳定部件可被设置成接触相邻一个换热管的外表面。 

在一些实施例中，所述稳定部件可被设置成具有“O”形环形状，包括开口，所述“O”形环形状的稳定部件有一开口可容纳换热管中的一个。在一些实施例中，稳定部件的截面具有圆形轮廓，以便稳定部件易于在换热管上滑动。 

在一些实施例中，所述稳定部件的截面具有一直径。所述直径可被设置 成比相邻换热管的管心距和换热管的外表面的两倍半径之间的差更大，例如大3％-100％。 

在一些实施例中，所述稳定部件可被设置成与多个换热管的相邻一个的外表面形成干涉配合(过盈配合)。在一些实施例中，换热管中的一个的稳定部件被设置成偏置于相邻换热管的稳定部件。 

在一些实施例中，所述换热器还包括：端部折流板，其中所述换热管在端部折流板和“U”形弯曲部分的始点之间具有直部分，所述直部分的长度不大于换热管的外表面的半径的2.5倍。 

在一些实施例中，一种防止管壳式换热器中多个换热管的“U”形弯曲部分彼此碰撞的方法可包括在至少一些换热管的“U”形弯曲部分上提供稳定部件；和，将稳定部件设置在至少一些“U”形弯曲部分，使得位于相邻“U”形弯曲部分上的稳定部件彼此偏置。在一些实施例中，多个“U”形弯曲部分的每一个都可设置有稳定部件。在一些实施例中，所述稳定部件可被设置成与相邻的换热管形成干涉配合。所述稳定部件可以容纳管束并稳定换热管的“U”形弯曲部分。 

实施例的其它特征和方面可通过下文的详细说明和附图而变得显而易见。 

附图说明

现在参见附图，其中相同的附图标记贯穿整个实用新型表示相应的部件。 

图1示出了一个实施例的管壳式换热器的透视图和局部剖切图。 

图2示出了移去换热器的壳后图1所示管壳式换热器的透视图。 

图3示出了图2所示换热管的“U”形弯曲部分的放大透视图。 

图4A-4E示出了图1所示换热器的换热管的不同方面。图4A示出了换热器的三个相邻的换热管。图4B是图4A所示的区域4B的放大图。图4C是沿图4B中的线4C-4C剖开的剖视图。图4D示出了稳定部件的俯视图。图4E示出了沿图4D中的线4E-4E剖开的剖视图。 

具体实施方式

多种管壳式的换热器已经被开发。通常，管壳式的换热器具有换热管在壳中延伸的结构。换热管形成管程，所述管程被设置成运送第一流体，而壳形成壳程，所述壳程被设置成运送第二流体。管程和壳程在换热器中形成热交换关系。 

通常，换热管是具有等直径的管，具有第一开口端和第二开口端。第一开口端被设置成接纳流体，而第二开口端被设置成允许流体流出换热管。在一些实施例中，换热管的第一开口端和第二开口端位于壳程的第一端。在这些实施例中，换热管可在壳内部壳程的第二端周围具有“U”形弯曲部分。“U”形弯曲部分可以是没有任何支撑的较长部分。在工作期间，流入壳程的流体可能使得“U”形弯曲部分晃动或振动，并且相邻的“U”形弯曲部分可能彼此碰撞，对换热管的“U”形弯曲部分造成损坏。经过较长的一段时间，相邻的“U”形弯曲部分的碰撞可能导致换热管的泄漏。换热管的较长无支撑的直部分也可能彼此碰撞，造成损坏。 

本文所披露的实施例涉及有助于稳定管壳式的换热器中换热管的“U”形弯曲部分的方法和装置。在一些实施例中，稳定部件可被设置在换热管的“U”形弯曲部分处。稳定部件可被设置成与相邻的换热管的外表面形成干涉配合，以有助于防止“U”形弯曲部分彼此碰撞。在一些实施例中，稳定部件可由弹性材料例如橡胶制成。在一些实施例中，稳定部件可具有环形截面，以便稳定部件能够易于在换热管上滑动。在一些实施例中，稳定部件可被设置在接近“U”形弯曲部分的峰部，并且相邻的“U”形弯曲部分可彼此偏置设置，使得每个稳定部件与相邻的换热管的外表面形成干涉配合。 

参见构成本实用新型一部分的附图，其中通过实施例的示图示出了可实施的实施例。术语“干涉配合”一般表示“摩擦配合”，一般是指形成干涉配合的两个部分彼此压抵并且两个部分之间具有摩擦的情况。应当理解，本文所用的术语旨在描述附图和实施例，而不应当被视为限定本申请的保护范围。 

图1示出了根据一个实施例的管壳式换热器100的局部剖切图和分解图，所述换热器100可被设置成用作制冷机的蒸发器。换热器100包括壳110，所述壳 包括第一端112和第二端114。壳110包括工艺流体入口116和工艺流体出口118。工艺流体入口116被设置成接纳工艺流体，例如水；而工艺流体出口118被设置成引导调节后的工艺流体离开壳110。通常，工艺流体入口116的位置更接近第一端112，而工艺流体出口118的位置更接近第二端114；应当理解，工艺流体入口可以更接近第二端114，而工艺流体出口可以更接近第一端112。 

应当指出，图1所示的实施例是示例性的。在一些其它的实施例中，壳可被设置成运送制冷剂，而换热管可被设置成运送工艺流体。在一些实施例中，工艺流体入口可被设置成接近第一端112，而工艺流体出口可被设置成接近第二端114。 

换热管120在壳110中沿由壳110的长度L限定的纵向方向在第一端112和第二端114之间延伸。换热管120的开口端122连接至靠近壳110的第一端112的管板140。开口端122在管板140上形成入口区域122a和出口区域122b。入口区域122a通常被设置成接纳制冷剂并将制冷剂分配至换热管120。出口区域122b通常被设置成引导制冷剂离开换热管120。换热器100还包括头部130，所述头部130被设置成连接至管板140。每个换热管在靠近壳110的第二端114处具有“U”形弯曲部分121。 

参见图2，示出了移去壳110后图1所示换热器100的透视图。一般来讲，每个换热管120始于管板140的入口区域122a(如图1所示)，沿由长度L限定的纵向方向穿过壳110，并随后在靠近壳110的第二端114的“U”形弯曲部分121处做“U”形转向。换热管120随后再次沿由长度L限定的纵向方向穿过壳110，然后止于管板140的出口区域122b(如图2所示)。稳定部件150被安装在换热管120的“U”形弯曲部分121上。 

参见图1和2，在工作中，工艺流体通过工艺流体入口116可被引入壳110，随后沿由长度L限定的纵向方向流动，并从工艺流体出口118被引出壳。壳110中的工艺流体流可能使得换热管120的“U”形弯曲部分121晃动或振动，这可能导致相邻的换热管120的“U”形弯曲部分121彼此碰撞。稳定部件150可有助于防止换热管120的“U”形弯曲部分121彼此碰撞。 

图3示出了“U”形弯曲部分121的放大视图。换热管120自第一端112到第二端114通过多个折流板152并由多个折流板152支撑。在多个折流板152的端部折流板152a之后，换热管120被设置成具有“U”形弯曲部分121。端部折流板152a通常是在由长度L限定的纵向方向上与其它折流板152相比最接近第二端114的折流板152。 

如图所示，至少一些换热管120的“U”形弯曲部分121具有稳定部件150。在一些实施例中，每个换热管120的“U”形弯曲部分121可被设置成具有稳定部件150。稳定部件150一般被设置在“U”形弯曲部分121的峰部121a。峰部121a一般是换热管120转向回到第一端112(如图1所示)的地方。 

换热管120的“U”形弯曲部分121可具有不同的弧长。如图2所示，相对于端部折流板152a，一些“U”形弯曲部分121的弧部比另一些“U”形弯曲部分121更为背离端部折流板152a行进。一般来讲，具有更长弧长的“U”形弯曲部分121更易于晃动和/或振动。 

应当理解，在一些实施例中，可能并非每个“U”形弯曲部分121可设置有稳定部件150。优选地，具有较长弧长的“U”形弯曲部分121设置有稳定部件150。 

如图所示，相邻的稳定部件150彼此偏置设置，以便每个稳定部件150可直接接触相邻的换热管120。并且，稳定部件150彼此不干涉。 

稳定部件150和“U”形弯曲部分121的结构的更多细节在图4A-4E中示出。 

图4A示出了换热器100(如图1所示)的换热管120的侧视图。仅示出了三个相邻的换热管120。每个换热管120包括两个直部分120a和120b，在换热器100的壳110内部沿由长度L限定的纵向方向延伸(如图1所示)。 

两个直部分120a和120b穿过端部折流板152a，并且两个直部分120a和120b通过“U”形弯曲部分121连接。 

图4B中示出了图4A所示区域4B的放大图，包括端部折流板152a、“U” 形弯曲部分121、和直部分120a和120b的一部分。 

如图所示，直部分120a和120b延伸过端部折流板152a，分别形成直端部123a和123b。直端部123a和123b通过“U”形弯曲部分121连接。直端部123a和123b自端部折流板152a到“U”形弯曲部分121的始点(和/或终点)具有长度L2。 

可能希望使长度L2最小化，以便减少“U”形弯曲部分121的晃动或振动。在一些实施例中，长度L2被设置成不大于换热管120的外表面(即图4C中的外表面160)的半径(即图4C中的半径R4)的2.5倍。 

与换热管120的其它部分相比，“U”形弯曲部分121中换热管120中运送的制冷剂与壳110(如图1所示)中运送的工艺流体之间的传热效率较低。缩短直端部123a和123b的长度L2可在不牺牲太多传热效率的情况下节省制造成本。 

“U”形弯曲部分121的峰部121a可设置有稳定部件150。稳定部件150被设置成环绕换热管120的外表面160。如图4B所示，位于相邻换热管120上的稳定部件150彼此偏置设置，以便稳定部件150可接触相邻换热管120的外表面160，并且相邻的稳定部件150不彼此干涉。 

图4C示出了沿线4C-4C的截面。稳定部件150被设置成具有带开口151的“O”形环形状。开口151被设置成使“U”形弯曲部分121能够通过。 

稳定部件150还被设置成接触相邻换热管120的外表面160。稳定部件150可被设置成在稳定部件150和相邻换热管120的外表面160之间形成干涉配合153。 

图4D和4E示出了稳定部件150的一个实施例。稳定部件150一般具有带开口151的“O”形环形状。图4E示出了沿图4D中的线4E-4E的截面。 

如图4E所示，稳定部件150的截面一般具有环形轮廓，具有直径D4。环形轮廓使得稳定部件150易于在换热管120上滑动。稳定部件150可由弹性材料例如橡胶制成。 

参见图4C、4D和4E，稳定部件150的直径D4可根据管心距P4和/或 换热管120的外表面160的半径R4设置。管心距P4一般表示两个相邻换热管的中心线之间的距离。半径R4是指换热管120的外表面160相对于换热管120的中心线的半径。在一些实施例中，直径D4被设置成比管心距P4和半径R4的两倍之间的差更大，例如约大3％-100％(D4＝(1.03-2)*(P4-2*R4))。换句话说，直径D4比相邻换热管120的外表面160之间的间隙G4更大(约大3％-100％)。在一些实施例中，当使用3/8’’换热管并且间隙G4为约3mm时，直径D4例如为约3.1-3.6mm，比间隙G4约大0.1-0.6mm。 

由于稳定部件150可由弹性材料制成，直径D4使得稳定部件150能够压抵相邻换热管120的外表面160，形成干涉配合153。干涉配合153可有助于将管束119固定在一起并稳定换热管120的“U”形弯曲部分121。干涉配合153还可有助于保持稳定部件150相对于“U”形弯曲部分121的位置，从而有助于防止稳定部件150沿着换热管120滑动。 

在所示的实施例中，每个换热管120被设置成具有一个稳定部件150。这是一个优选的示例。应当理解，每个换热管120可被设置成具有多于一个的稳定部件150。应当理解，稳定部件150可放置在“U”形弯曲部分121的非“U”形弯曲部分121峰部121a。在每个“U”形弯曲部分121的峰部121a处设置一个稳定部件150通常对于防止“U”形部分彼此碰撞通常是有效的，并且和每个“U”形弯曲部分121都施加多于一个的稳定部件150来比可节省制造成本和时间。 

本文所披露的实施例一般可用于管壳式换热器，所述管壳式换热器包括具有“U”形弯曲部分的换热管，其中“U”形弯曲部分的晃动或振动可引起“U”形弯曲部分中的碰撞。本文所披露的实施例还可用于换热器，所述换热器包括具有较长无支撑部分的换热管，其中较长无支撑部分间的碰撞可能对换热管造成损坏。 

关于前述的说明，应当理解，在不偏离本实用新型的保护范围的情况下，可以在细节上进行改动。说明书和所示的实施例应仅被视为是示例性的，而本实用新型的真实范围和精神应由权利要求的宽泛的含义表示。 

Claims (8)

1.一种换热器，其特征在于：所述换热器包括：

壳；

多个换热管，所述多个换热管在壳中延伸，所述多个换热管的每一个具有“U”形弯曲部分；和

所述“U”形弯曲部分具有峰部，其中所述多个换热管中的一个的“U”形弯曲部分的峰部具有稳定部件，所述稳定部件被设置成接触所述多个换热管的相邻一个的外表面。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述稳定部件具有“O”形环形状，所述“O”形环形状包括开口，所述开口被设置成容纳换热管。

3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述稳定部件的截面具有环形轮廓。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于：所述稳定部件的截面具有一直径，所述多个换热管具有一管心距，所述多个换热管的外表面具有一半径，并且所述直径大于管心距和两倍半径之间的差。

5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于：所述直径比管心距和两倍半径之间的差大3%-100%。

6.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述多个换热管中的一个的稳定部件被设置成与所述多个换热管中的相邻一个的外表面形成干涉配合。

7.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述多个换热管中的一个的稳定部件被设置成与所述多个换热管中的相邻一个的稳定部件偏置设置。

8.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述换热器还包括

端部折流板，其中所述换热管在端部折流板和“U”形弯曲部分的始点之间具有直部分，所述直部分的长度不大于换热管的外表面的半径的2.5倍。