CN209512337U - 一种新型制冷用冷凝器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型制冷用冷凝器，包括壳体、冷却水进口、挡水隔板、左管板、左分水箱、三维变结构换热铜管、右管板、右集水箱、冷却水出口、制冷剂进气口、制冷剂出液口和过冷管；壳体内部的三维变结构换热铜管矩阵排列构成三维变结构换热铜管束，分别安装在左管板和右管板上，以连通左分水箱和右集水箱，各三维变结构换热铜管之间的间隙构成制冷剂流动的壳程通道，各三维变结构换热铜管管腔构成冷却水流动的管程通道。本实用新型本通过采用自支撑结构的三维变结构换热铜管，提高了换热效率，取消了传统冷凝器的折流板，使之结构更紧凑，缩小换热器壳体体积，具有节能、节材和减少制冷剂充注量的优点。

Description

一种新型制冷用冷凝器

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，具体涉及一种新型制冷用冷凝器。

背景技术

冷凝器是制冷/热泵装置中的核心换热设备之一，根据冷却介质种类的不同，冷凝器可分为水(液)冷冷凝器和风冷冷凝器。水冷冷凝器常用于大、中型制冷机组，是制冷系统中的重要的换热设备，其性能的好坏，将对制冷机组的能效产生很多影响。

目前，冷凝器中使用的换热管为圆形冷凝管或内外翅片冷凝圆铜管，冷凝换热管在冷凝器内的支撑主要靠折流板。由于折流板与换热管之间通常采用刚性连接，因此，冷凝管内、外的流体流速不能过高，否则，容易引起换热管的震动，造成换热管与折流板之间的频繁摩擦，从而导致冷凝器的安全问题。同时，流速的限制，也制约了冷凝器的换热效果。

实用新型内容

针对上述问题，本发明提供一种新型制冷用冷凝器，换热管束依靠管道本身的凹凸点相互接触，起到自支撑作用，不需要折流板，能有效解决传统折流板冷凝器的弊端。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种新型制冷用冷凝器，具有二管程和一壳程，包括壳体、冷却水进口、挡水隔板、左管板、左分水箱、三维变结构换热铜管、右管板、右集水箱、冷却水出口、制冷剂进气口、制冷剂出液口和过冷管；

左分水箱位于壳体左端并通过左管板与壳体内部相隔开，右集水箱位于壳体右端并通过右管板与壳体内部相隔开，挡水隔板位于左分水箱中，并将左分水箱分为上下相隔的两个腔室，冷却水进口与左分水箱下部腔室连通，冷却水出口与左分水箱上部腔室连通，制冷剂进气口与壳体顶部连通，制冷剂出液口通过左右两根管道与壳体底部连通，过冷管为多根，平铺在壳体内部下方；

三维变结构换热铜管为多根，构成三维变结构换热铜管束，两端分别安装在左管板和右管板上，以连通左分水箱和右集水箱，各三维变结构换热铜管之间的间隙构成制冷剂流动的壳程通道，各三维变结构换热铜管管腔构成冷却水流动的管程通道。

本实用新型的制冷用冷凝器，采用三维变结构换热铜管束，壳程流道横截面沿管束纵向周期性变化，使壳程流体产生以旋转和周期性的物流分离与混合为主要特点的强扰动。同时还可提高管程流体流速，增大管程侧流体的对流传热系数，从而增大整个冷凝器的总传热系数。在相同的制冷量下，可减少换热管的数量或换热面积，且可减少壳体体积，使其结构更紧凑，最终达到整个冷凝器节能、节材和减少制冷剂充注量的目的。壳体内没有折流板，壳程不存在流动死区，有利于制冷剂蒸汽/液体沿壳程流道扩散，从而达到充分传热的目的。在体体内部下方设置多排换热管作为过冷管，以达到液态制冷剂过冷的用途。

进一步地，所述的三维变结构换热铜管由圆形冷凝铜管经螺旋扭曲而成，相邻的三维变结构换热铜管在最大变径凸点处相互接触形成自支撑结构。自支撑结构可有效避免因冷却水和制冷剂流速过大所产生的震动和噪声。

进一步地，所述的三维变结构换热铜管束是由多根三维变结构换热铜管按正三角形、正方形或正方形转45度角的形式布管排列组合而成。三维变结构换热铜管束结构紧凑，有利于减小换热器壳体直径，减少壳程液相充注量。

进一步的，还包括沿所述的三维变结构换热铜管轴向间隔分布的多条扎带，所述的三维变结构换热铜管束用扎带捆扎。从而取消传统冷凝器内的折流板，可有效提高管程内冷却水流速而不发生震动，达到提高管程传热系数的作用。

进一步的，还包括沿所述的三维变结构换热铜管轴向间隔分布的多个支撑板，支撑板设有与所述的三维变结构换热铜管束截面形状相匹配的支撑孔。支撑板抱住整个三维变结构换热铜管束，没有像传统折流板上的圆形换热管穿孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.采用三维变结构换热铜管束，结合了普通圆形冷凝管表面翅片强化的优势，改变换热管的管截面形状和冷凝器管束结构，获得没有折流管板磨损的高效复合捆扎管束，也就没有了支撑管板与铜管的磨损，同时避免了管束的震动。

2.三维变结构换热铜管管束结构紧凑，管与管之间相互支撑，有利于减小冷凝器尺寸，由于管截面面积变形缩小30-70％，增加大了制冷工质冷凝汽的整体流动空间，提高了冷凝工质的分布均匀性，同时也提高了管内流体速度，强化了管内传热。

3.三维变结构换热铜管在管束的轴向形成了多角度的轴向多通道又没有了支撑管板，扩大了制冷工质冷凝汽的流动空间和冷凝工质的分布均匀性，避免了管外汽相冲击换热管所产生的管束振动。同时，引导汽相趋向于管束空间内形成的流体通道中，扩大了制冷工质冷凝汽的流动空间和冷凝工质的分布均匀性，以减薄管外液相厚度及增加对流换热速率。

4.管束间不设折流板，在壳体底部有限空间内设置几排过冷管作为过冷器，以达到进一步液化制冷剂、降低制冷剂温度的用途，有利于制冷机组性能的提升，过冷管同样采用三维变结构换热铜管，自支撑结构有效减小过冷器体积，充分利用了壳体空间，并且易于安装。

附图说明

图1是本实用新型的制冷用冷凝器的主视平面示意图；

图2是本实用新型的制冷用冷凝器的剖面示意图；

附图标记说明：1-壳体；2-冷却水进口；3-挡水隔板；4-左管板；5-左分水箱；6-三维变结构换热铜管；7-右管板；8-右集水箱；9-冷却水出口；10-制冷剂进气口；11-制冷剂出液口；12-支撑板；13-扎带；14-过冷管。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，一种新型制冷用冷凝器，具有二管程和一壳程，包括壳体1、冷却水进口2、挡水隔板3、左管板4、左分水箱5、三维变结构换热铜管6、右管板7、右集水箱8、冷却水出口9、制冷剂进气口10、制冷剂出液口11、支撑板12、扎带13和过冷管14。

左分水箱5位于壳体1左端并通过左管板4与壳体1内部相隔开，右集水箱8位于壳体1右端并通过右管板7与壳体1内部相隔开，挡水隔板3位于左分水箱5中，并将左分水箱5分为上下相隔的两个腔室，冷却水进口2与左分水箱5下部腔室连通，冷却水出口9与左分水箱5上部腔室连通，制冷剂进气口10与壳体1顶部连通，制冷剂出液口11通过左右两根管道与壳体1底部连通。过冷管14采用自支撑结构的三维变结构换热铜管，分两排平铺在壳体1内部下方，靠近制冷剂出液口11，以达到进一步液化制冷剂、降低制冷剂温度的用途，有利于制冷机组性能的提升。

三维变结构换热铜管6为多根，按正三角形、正方形或正方形转45度角的形式布管排列组合，以构成三维变结构换热铜管束，三维变结构换热铜管束两端分别安装在左管板4和右管板7上，以连通左分水箱5和右集水箱8，各三维变结构换热铜管6之间的间隙构成制冷剂流动的壳程通道，各三维变结构换热铜管6管腔构成冷却水流动的管程通道。三维变结构换热铜管6由圆形冷凝铜管经螺旋扭曲而成，相邻的三维变结构换热铜管6在最大变径凸点处相互接触形成自支撑结构，可避免因冷却水和制冷剂流速过大所产生的震动和噪声。

三维变结构换热铜管束通过多个支撑板12支撑，同时通过多组扎带13捆扎固定。支撑板12整个抱住三维变结构换热铜管束，没有像传统折流板上的圆形换热管穿孔。通过支撑板12和扎带13代替传统冷凝器内的折流板，可有效提高管程内冷却水流速而不发生震动，达到提高管程传热系数的作用，同时可使管束结构紧凑，有利于减小换热器壳体直径，减少壳程液相充注量。

三维变结构换热铜管6的螺旋结构，由于其管型不断变化，在管束的轴向形成了多角度的轴向多通道。轴向多通道加快汽体横掠整体管束的流速，同时又使冷凝液膜不易在管壁表面积累，且由于表面张力的作用，液相顺着管壁螺旋线脱离换热管外壁，迅速沿轴向多通道坠入管束底部。同时，汽相在横掠管束时，由于管壁的螺旋结构，会受到横向作用力，缓解了汽相流动对于管壁的垂直冲击，并产生了横向速度分量，因此管束不会对汽相流动过程产生较大阻力。绝大部分汽相会趋向于管间空隙最大处的通道流动。在管束的轴向形成的多角度竖直通道也是管间空隙最大处，大大减小汽相冲击管束所产生的诱导振动。

下面对本实用新型的制冷用冷凝器的运行过程进行说明：

空调系统的冷却水从冷却水进口2流入冷凝器的左分水箱5，经挡水隔板3分液后，依次流过左管板4、位于挡水隔板3以下的三维变结构换热铜管6(第一管程)、右管板7、右集水箱8、位于挡水隔板3以上的三维变结构换热铜管6(第二管程)、最后从冷却水出口9流出，完成在冷凝器内的热交换，冷却水吸热升温后，输送到冷却塔进行冷却后循环利用。

从制冷机组压缩机出口压出的高温、高压的制冷剂蒸汽，经过制冷剂进气口10流入左管板4与右管板7之间的壳体1中，在冷凝器内，与三维变结构换热铜管6内的冷却水进行换热，制冷剂蒸汽向冷却水放热后，冷凝成制冷剂液体，沿着三维变结构换热铜管6外表面向下流动，流经过冷管14的外表面后，制冷剂液体进一步放热冷凝，形成一定的过冷度，流出冷凝器。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.一种新型制冷用冷凝器，具有二管程和一壳程，其特征在于：包括壳体(1)、冷却水进口(2)、挡水隔板(3)、左管板(4)、左分水箱(5)、三维变结构换热铜管(6)、右管板(7)、右集水箱(8)、冷却水出口(9)、制冷剂进气口(10)、制冷剂出液口(11)和过冷管(14)；

左分水箱(5)位于壳体(1)左端并通过左管板(4)与壳体(1)内部相隔开，右集水箱(8)位于壳体(1)右端并通过右管板(7)与壳体(1)内部相隔开，挡水隔板(3)位于左分水箱(5)中，并将左分水箱(5)分为上下相隔的两个腔室，冷却水进口(2)与左分水箱(5)下部腔室连通，冷却水出口(9)与左分水箱(5)上部腔室连通，制冷剂进气口(10)与壳体(1)顶部连通，制冷剂出液口(11)与壳体(1)底部连通，过冷管(14)为多根，平铺在壳体(1)内部下方；

三维变结构换热铜管(6)为多根，排列组合成三维变结构换热铜管束，其两端分别安装在左管板(4)和右管板(7)上，以连通左分水箱(5)和右集水箱(8)，各三维变结构换热铜管(6)之间的间隙构成制冷剂流动的壳程通道，各三维变结构换热铜管(6)管腔构成冷却水流动的管程通道。

2.根据权利要求1所述的一种新型制冷用冷凝器，其特征在于：所述的三维变结构换热铜管(6)由圆形冷凝铜管经螺旋扭曲而成，相邻的三维变结构换热铜管(6)在最大变径凸点处相互接触形成自支撑结构。

3.根据权利要求2所述的一种新型制冷用冷凝器，其特征在于：所述的三维变结构换热铜管束是由多根三维变结构换热铜管(6)按正三角形、正方形或正方形转45度角的形式布管排列组合而成。

4.根据权利要求1所述的一种新型制冷用冷凝器，其特征在于：还包括沿所述的三维变结构换热铜管(6)轴向间隔分布的多条扎带(13)，所述的三维变结构换热铜管束用扎带(13)捆扎。

5.根据权利要求1所述的一种新型制冷用冷凝器，其特征在于：还包括沿所述的三维变结构换热铜管(6)轴向间隔分布的多个支撑板(12)，支撑板(12)设有与所述的三维变结构换热铜管束截面形状相匹配的支撑孔。