CN214120898U - 一种扁管蒸发冷凝换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及了一种扁管蒸发冷凝换热器，包括至少一个换热板，换热板中包括至少一个换热单元；换热单元包括一个冷却管和至少一个冷凝管；冷却管和冷凝管皆为扁管，扁管的高度大于宽度；冷却管与冷凝管皆为左右方向且无缝隙竖向排列形成板状结构，板状结构的两面构成蒸发换热板面；同一换热单元的冷却管位于该换热单元的最顶侧；冷却管的管壁在靠近底侧的位置分布有若干出水孔；冷凝管内设置有至少一个与冷凝管长度方向一致的内隔板，冷凝管内的通道被内隔板分隔成至少两个冷媒通道。本实用新型的一种扁管蒸发冷凝换热器，采用扁管以及扁管径向分隔的方式，有效解决换热板面的水成膜性不好的问题，并且，充分利用冷媒通道的空间，提高换热效率。

Description

一种扁管蒸发冷凝换热器

技术领域

本实用新型涉及冷凝换热器领域，特别是涉及一种扁管蒸发冷凝换热器。

背景技术

现有的水冷冷水机组普遍使用壳管式冷凝器或蒸发冷凝器；对于蒸发冷凝器，例如：中国专利申请CN2020104015228公开了一种复叠式蒸发冷凝换热器，其采用的是圆管与布水槽配合，其虽然可以提高换热效率、降低换热器体积，但是其依然存在以下几个问题：1、圆管换热管仍然存在管外表面弧度小致使相邻两换热管间已形成的凹陷产生积水从而破坏了冷却水成膜性，不利于冷却水汽化蒸发；2、已公开换热器冷媒通道为单管流程，冷媒蒸汽液化后在换热管底部形成堆积，因此液态冷媒与管壁接触面积减小，进而导致冷媒通道上部空间“闲置”，不利于冷媒进一步过冷换热，制约制冷效率进一步提高。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种扁管蒸发冷凝换热器，采用扁管以及扁管径向分隔的方式，有效的解决换热板面的水成膜性不好的问题，并且，充分利用冷媒通道的空间，提高换热效率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种扁管蒸发冷凝换热器，包括至少一个换热板，所述换热板中包括至少一个换热单元；所述换热单元包括一个冷却管和至少一个冷凝管；所述冷却管和冷凝管皆为扁管，所述扁管的高度大于宽度；所述冷却管与冷凝管皆为左右方向且无缝隙竖向排列形成板状结构，板状结构的两面构成蒸发换热板面；同一换热单元的冷却管位于该换热单元的最顶侧；所述冷却管的管壁在靠近底侧的位置分布有若干出水孔；所述冷凝管内设置有至少一个与冷凝管长度方向一致的内隔板，冷凝管内的通道被所述内隔板分隔成至少两个冷媒通道；所述出水孔用于将冷却管内的水输出至冷却管外并均流分布于蒸发换热板面形成水幕，所述冷媒通道用于使所输送的冷媒与冷凝管的外壁侧的水幕换热。

进一步地，所述换热单元包括一个冷却管和多个冷凝管；所述冷却管以及多个冷凝管皆为左右方向且无缝隙竖向排列形成板状结构。

进一步地，所述换热板包括多个所述换热单元；多个所述换热单元竖向排列，位于下侧的换热单元中的冷凝管的数量多于位于上侧的换热单元中的冷凝管的数量；同一换热单元中，冷却管的底端与位于最顶侧的冷凝管的顶端无缝连接，相邻的两个冷凝管中，位于上侧的冷凝管的底端与位于下侧的冷凝管的顶端无缝连接；相邻的两个换热单元中，位于上侧的换热单元中最底侧的冷凝管的底端与位于下侧的换热单元中的冷却管的顶端无缝连接。

进一步地，所述冷却管和冷凝管皆为直管，所述冷却管的一端开口，另一端封闭，用于使冷却水从冷却管的开口一端进入，并通过出水孔排出；所述冷凝管的两端开口，用于使冷媒从冷凝管的一端进入，从另一端排出。

进一步地，所述换热板还包括右侧的第一汇集箱和左侧的第二汇集箱；所述第一汇集箱内设置有第一隔板，使第一汇集箱内分隔成左侧的第一冷媒输送室和右侧的进水室；所述第二汇集箱包括第二冷媒输送室；每个换热单元中，冷却管的右端开口与进水室连通、左端开口封闭，冷凝管的右端开口与第一冷媒输送室连通、左端开口与第二冷媒输送室连通。

进一步地，所述冷凝管内还穿设有与冷凝管长度方向一致的内管；所述内管位于冷凝管的中心区域；所述内管的外壁与冷凝管的内壁之间具有通道，该通道被所述内隔板分隔成至少两个冷媒通道；所述冷凝管与内管之间的冷媒通道用于使所输送的冷媒与冷凝管的外壁侧的水幕换热，还用于使所输送的冷媒与内管的水进行换热。

进一步地，所述换热板还包括右侧的第一汇集箱和左侧的第二汇集箱；所述第一汇集箱内设置有第一隔板，使第一汇集箱内分隔成左侧的第一冷媒输送室和右侧的进水室；所述第二汇集箱内设置有第二隔板，使第二汇集箱内分隔成右侧的第二冷媒输送室和左侧的出水室；每个换热单元中，冷却管的左端开口与出水室连通、右端封闭，冷凝管的右端开口与第一冷媒输送室连通、左端开口与第二冷媒输送室连通，内管的两端开口，其中，内管的右端开口与进水室连通、左端开口与出水室连通。

进一步地，所述第二汇集箱的出水室内还设置有第三隔板，使出水室内隔成与换热单元对应数量的出水室单元，每一出水室单元与相应的换热单元的冷却管以及内管连通。

进一步地，所述第一汇集箱的第一冷媒输送室的底侧设置有第一冷媒输送口，第一汇集箱的进水室的顶侧设置有进水口；所述第二汇集箱的第二冷媒输送室的顶侧设置有第二冷媒输送口。

进一步地，所述蒸发冷凝换热器包括多个换热板；多个换热板前后间隔排列；所述蒸发冷凝换热器还包括冷媒蒸汽总管、冷媒液体总管、进水总管；每个换热板的第一冷媒输送口皆与冷媒液体总管连通；每个换热板的第二冷媒输送口皆与冷媒蒸汽总管连通；每个换热板的进水口皆与进水总管连通。

本实用新型的优点：本实用新型的一种扁管蒸发冷凝换热器具有以下优点：

一、采用扁管式的冷却管和冷凝管，扁管的高度大于宽度，可增大构成换热板面的相邻两管之间的夹角，使相邻两管间凹陷变浅，从而避免冷却水堆积，使冷却水在管面分布更均匀；

二、扁管在排列构成板面后，具有更多的用于换热的外表面积，相比较圆管来说，冷媒流量相同时，扁管的换热面积更大，冷却水在表面滞留的时间更长，具有更高的换热效率；

三、扁管式的冷凝管中采用内隔板将冷媒通道分隔成独立的冷媒分路，每个分路都形成独立的换热单元，尤其是在冷媒部分转化为液态时，每个冷媒分路的底部都承载液态的冷媒，相比较于一个总通道的底部承载所有的液态冷媒来说，可以充分利用冷媒的热交换面，提高冷媒通道的利用率，进一步提高换热效率；

四、冷却管分布的出水孔，可在换热板面形成水膜，通过换热板面的水膜汽化蒸发，进水换热；

五、冷却管与冷凝管无缝隙排列，保证了换热板面的水膜完整性，进而保证换热板面对水的充分利用；

六、采用内管，在冷凝管内侧增加换热面，增加了冷媒的换热面积，并且，由隔板分隔的每个冷媒通道皆同时与冷凝管外侧以及内管进行换热，同时，配合扁管的形状，可大幅提高换热效率；

七、整体结构紧凑，体积小，换热效率高，方便使用。

附图说明

图1为实施例一的一种扁管蒸发冷凝换热器的换热单元的示意图；

图2为实施例一的一种扁管蒸发冷凝换热器的换热板的立体示意图；

图3为实施例一的一种扁管蒸发冷凝换热器的换热板的俯视示意图；

图4为图3的A-A断面示意图；

图5为实施例二的一种扁管蒸发冷凝换热器的换热单元的示意图；

图6为实施例二的一种扁管蒸发冷凝换热器的换热板的俯视示意图；

图7为图6的B-B断面示意图；

图8为实施例二的一种扁管蒸发冷凝换热器的换热板的主视示意图；

图9为图8的C-C剖面示意图；

图10为图8的D-D剖面示意图；

图11为图8的E-E剖面示意图；

图12为图8的F-F剖面示意图；

图13为图8的G-G剖面示意图；

图14为实施例三的一种扁管蒸发冷凝换热器的示意图。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。

实施例一

请参照图1至图4所示，本实施例提供了一种扁管蒸发冷凝换热器，包括至少一个换热板1，所述换热板1中包括至少一个换热单元；所述换热单元包括一个冷却管11和至少一个冷凝管12；所述冷却管11和冷凝管12皆为扁管，所述扁管的高度大于宽度；所述冷却管11与冷凝管12皆为左右方向且无缝隙竖向排列形成板状结构，板状结构的两面构成蒸发换热板面；同一换热单元的冷却管11位于该换热单元的最顶侧；所述冷却管11的管壁在靠近底侧的位置分布有若干出水孔13；所述冷凝管12内设置有至少一个与冷凝管12长度方向一致的内隔板121，冷凝管12内的通道被所述内隔板121分隔成至少两个冷媒通道；所述出水孔13用于将冷却管11内的水输出至冷却管11外并均流分布于蒸发换热板面形成水幕，所述冷媒通道用于使所输送的冷媒与冷凝管12的外壁侧的水幕换热；其中，如图1所示，扁管的断面可以为椭圆形，其长径方向即为高度方向，其短径方向即为宽度方向，即扁管的高度大于宽度，当然扁管也可以为其他形状，例如长圆形；只要是扁形的管皆可。

本实施例的一种扁管蒸发冷凝换热器，采用扁管式的冷却管和冷凝管，扁管的高度大于宽度，可增大构成换热板面的相邻两管之间的夹角，使相邻两管间凹陷变浅，从而避免冷却水堆积，使冷却水在管面分布更均匀；同时，扁管在排列构成板面后，具有更多的用于换热的外表面积，相比较圆管来说，冷媒流量相同时，扁管的换热面积更大，冷却水在表面滞留的时间更长，具有更高的换热效率；扁管式的冷凝管中采用内隔板将冷媒通道分隔成独立的冷媒分路，每个分路都形成独立的换热单元，尤其是在冷媒部分转化为液态时，每个冷媒分路的底部都承载液态的冷媒，相比较于一个总通道的底部承载所有的液态冷媒来说，可以充分利用冷媒的热交换面，提高冷媒通道的利用率，进一步提高换热效率；冷却管分布的出水孔，可在换热板面形成水膜，通过换热板面的水膜汽化蒸发，进水换热；冷却管与冷凝管无缝隙排列，保证了换热板面的水膜完整性，进而保证换热板面对水的充分利用。

本实施例的一种扁管蒸发冷凝换热器中，如图1所示，冷凝管12内的通道被六块内隔板分隔；内隔板以扁管中心向外以45°、90°、135°、225°、270°、315°为夹角辐射(以扁管中心水平向左的方向为夹角的一边，以内隔板为夹角另一边，夹角为以水平向左的一边以顺时针方向与内隔板的夹角)，其中，内隔板以此种角度进行分布时，配合冷凝管的扁管形状，可使被分隔出的每个冷媒通道的底侧皆具有较窄的一端，可使冷媒在液化成冷媒液体时，位于每个冷媒通道的底侧，而每个冷媒通道在靠上的位置依然具有较大的换热面，即可对冷媒通道进行充分的利用。

再如图1所示，所述换热单元包括一个冷却管11和多个冷凝管12；所述冷却管以及多个冷凝管12皆为左右方向且无缝隙竖向排列形成板状结构，其中，冷却管与冷凝管、冷凝管与冷凝管之间可采用焊接的方式或粘接的方式进行无缝连接。

再如图2所示，所述换热板1包括多个所述换热单元；多个所述换热单元竖向排列，位于下侧的换热单元中的冷凝管12的数量多于位于上侧的换热单元中的冷凝管12的数量；同一换热单元中，冷却管11的底端与位于最顶侧的冷凝管12的顶端无缝连接，相邻的两个冷凝管12中，位于上侧的冷凝管12的底端与位于下侧的冷凝管12的顶端无缝连接；相邻的两个换热单元中，位于上侧的换热单元中最底侧的冷凝管12的底端与位于下侧的换热单元中的冷却管11的顶端无缝连接；如图2所示，本实施例给出了具体的例子，换热板包括竖向排列的三个换热单元，最上侧的换热单元具有两个冷凝管，位于中间的换热单元具有三个冷凝管，位于最下侧的换热单元具有四个冷凝管；冷凝管的数量在多个换热单元中自上至下呈梯级递增式设计，这样的设计，可使布水更加均匀，这是因为，上下分布的多个换热单元中，每个换热单元的在采用相同数量冷凝管时，由于布水形成水幕时，为了保证最底侧的冷凝管也具有充足连续的水膜，就会使每个换热单元的布水在经过换热单元时，会有少量剩余，这样，上侧换热单元的水就会累积至相对下侧的换热单元中，而将冷凝管的数量呈梯级递增式设计，相对下侧的换热单元就会消耗相对上侧换热单元剩余的水量，这样的设计，可即保证每个换热单元的布水充足，并减少最下侧换热单元底侧的水堆积。

再如图3和4所示，所述冷却管11和冷凝管12皆为直管，所述冷却管11的一端开口，另一端封闭，用于使冷却水从冷却管的开口一端进入，并通过出水孔13排出；所述冷凝管12的两端开口，用于使冷媒从冷凝管12的一端进入，从另一端排出。

再如图2至图4所示，所述换热板还包括右侧的第一汇集箱15和左侧的第二汇集箱16；所述第一汇集箱15内设置有第一隔板153，使第一汇集箱15内分隔成左侧的第一冷媒输送室151和右侧的进水室152；所述第二汇集箱15包括第二冷媒输送室161；每个换热单元中，冷却管11的右端开口与进水室152连通、左端开口封闭，冷凝管12的右端开口与第一冷媒输送室151连通、左端开口与第二冷媒输送室161连通；其中，如图4所示，由于第一冷媒输送室151与进水室在换热板右侧进行对应的左右分布，所以，冷却管11的右端需穿过第一冷媒输送室151后与进水室152连通。

实施例二

请参照图5至图13所示，本实施例还提供了一种扁管蒸发冷凝换热器，本实施例与实施例一的不同点在于：所述冷凝管12内还穿设有与冷凝管12长度方向一致的内管14；所述内管14位于冷凝管12的中心区域；所述内管14的外壁与冷凝管12的内壁之间具有通道，该通道被所述内隔板121分隔成至少两个冷媒通道；所述冷凝管12与内管14之间的冷媒通道用于使所输送的冷媒与冷凝管12的外壁侧的水幕换热，还用于使所输送的冷媒与内管的水进行换热，其中，如图5所示，本实施例的内管与外管同心设置。

本实施例的一种扁管蒸发冷凝换热器，给出了复叠式的换热设计，采用内管，在冷凝管内侧增加换热面，增加了冷媒的换热面积，并且，由隔板分隔的每个冷媒通道皆同时与冷凝管外侧以及内管进行换热，同时，配合扁管的形状，可大幅提高换热效率。

再如图7、图9至图13所示，本实施例与实施例一的不同点还在于：所述换热板还包括右侧的第一汇集箱15和左侧的第二汇集箱16；所述第一汇集箱15内设置有第一隔板153，使第一汇集箱15内分隔成左侧的第一冷媒输送室151和右侧的进水室152；所述第二汇集箱16内设置有第二隔板163，使第二汇集箱16内分隔成右侧的第二冷媒输送室161和左侧的出水室162；每个换热单元中，冷却管11的左端开口与出水室162连通、右端封闭，冷凝管12的右端开口与第一冷媒输送室151连通、左端开口与第二冷媒输送室161连通，内管14的两端开口，其中，内管14的右端开口与进水室152连通、左端开口与出水室162连通；由于采用了内管参与水的输送，所以，水的输送方向也需要做出改变。

再如图7和图9所示，所述第二汇集箱16的出水室162内还设置有第三隔板164，使出水室162内隔成与换热单元对应数量的出水室单元，每一出水室单元与相应的换热单元的冷却管11以及内管14连通。

再如图7至图13所示，所述第一汇集箱15的第一冷媒输送室151的底侧设置有第一冷媒输送口19，第一汇集箱15的进水室152的顶侧设置有进水口17；所述第二汇集箱15的第二冷媒输送室161的顶侧设置有第二冷媒输送口18。

实施例三

请参照图14所示，本实施例提供了一种扁管蒸发冷凝换热器，本实施例与实施例一或二的不同点在于：所述蒸发冷凝换热器包括多个换热板(具体如图14所示，为十个换热板)；多个换热板前后间隔排列；所述蒸发冷凝换热器还包括冷媒蒸汽总管3、冷媒液体总管4、进水总管2；每个换热板的第一冷媒输送口19皆与冷媒液体总管4连通；每个换热板的第二冷媒输送口18皆与冷媒蒸汽总管3连通；每个换热板的进水口17皆与进水总管2连通。

此处，以实施例二和实施例三为例，对扁管蒸发冷凝换热器的原理进行说明(以制冷过程为例)：

冷却水由进水总管2自每个换热板1的进水口17向下流动进入第一汇集箱15的进水室152中，流入各换热单元的内管14中，分别沿各内管流入第二汇集箱16的与换热单元相对应的出水室单元中，出水室单元的水进入对应换热单元上部的冷却管11中，水从该冷却管11的出水孔中流出，均匀分布于换热单元的换热板面。

冷媒蒸汽自冷媒蒸汽总管3由每个换热板1的第二冷媒输送口18向下流动进入第二汇集箱16的第二冷媒输送室161中，在压缩机的作用下分别流入各换热单元的冷媒通道中，由于内隔板121的存在，冷媒被分割成数个流路进入对应的冷媒通道(冷媒分路)中，此过程中，冷凝管外的换热板面均匀布满冷却水(水幕)，冷媒与内管中冷却水形成逆流换热，并同时与冷凝管外的冷却水进行蒸发换热，换热后的冷媒由气态变为液态，并在各冷媒通道(冷媒分路)底部流动。

其中，冷却水与冷媒分为两个换热过程：第一个过程为水与冷媒热传递换热过程，此过程为传统壳管式对流换热过程，热量在封闭空间内通过内管的管壁传递给两侧介质(水与冷媒)；第二个过程为蒸发冷却换热过程，升温后的冷却水(水在内管中与内管外的冷媒换热后升温)经冷却管的出水孔流出后均匀分布于换热板面，冷凝管内冷媒通过外壁将热量传递换热板面的冷却水，冷却水蒸发产生过饱和蒸汽，形成蒸发换热过程；而在蒸发换热的过程，还可通过风机作用，将产生过饱和水蒸汽排放到大气中；两个换热过程在常压下开放空间内进行，冷媒与管外和内管冷却水同时换热可得到充分冷凝；两种换热方式同时进行，

上述实施例不应以任何方式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种扁管蒸发冷凝换热器，其特征在于：包括至少一个换热板，所述换热板中包括至少一个换热单元；所述换热单元包括一个冷却管和至少一个冷凝管；所述冷却管和冷凝管皆为扁管，所述扁管的高度大于宽度；所述冷却管与冷凝管皆为左右方向且无缝隙竖向排列形成板状结构，板状结构的两面构成蒸发换热板面；同一换热单元的冷却管位于该换热单元的最顶侧；所述冷却管的管壁在靠近底侧的位置分布有若干出水孔；所述冷凝管内设置有至少一个与冷凝管长度方向一致的内隔板，冷凝管内的通道被所述内隔板分隔成至少两个冷媒通道；所述出水孔用于将冷却管内的水输出至冷却管外并均流分布于蒸发换热板面形成水幕，所述冷媒通道用于使所输送的冷媒与冷凝管的外壁侧的水幕换热。

2.根据权利要求1所述的一种扁管蒸发冷凝换热器，其特征在于：所述换热单元包括一个冷却管和多个冷凝管；所述冷却管以及多个冷凝管皆为左右方向且无缝隙竖向排列形成板状结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种扁管蒸发冷凝换热器，其特征在于：所述换热板包括多个所述换热单元；多个所述换热单元竖向排列，位于下侧的换热单元中的冷凝管的数量多于位于上侧的换热单元中的冷凝管的数量；同一换热单元中，冷却管的底端与位于最顶侧的冷凝管的顶端无缝连接，相邻的两个冷凝管中，位于上侧的冷凝管的底端与位于下侧的冷凝管的顶端无缝连接；相邻的两个换热单元中，位于上侧的换热单元中最底侧的冷凝管的底端与位于下侧的换热单元中的冷却管的顶端无缝连接。

4.根据权利要求3所述的一种扁管蒸发冷凝换热器，其特征在于：所述冷却管和冷凝管皆为直管，所述冷却管的一端开口，另一端封闭，用于使冷却水从冷却管的开口一端进入，并通过出水孔排出；所述冷凝管的两端开口，用于使冷媒从冷凝管的一端进入，从另一端排出。

5.根据权利要求4所述的一种扁管蒸发冷凝换热器，其特征在于：所述换热板还包括右侧的第一汇集箱和左侧的第二汇集箱；所述第一汇集箱内设置有第一隔板，使第一汇集箱内分隔成左侧的第一冷媒输送室和右侧的进水室；所述第二汇集箱包括第二冷媒输送室；每个换热单元中，冷却管的右端开口与进水室连通、左端开口封闭，冷凝管的右端开口与第一冷媒输送室连通、左端开口与第二冷媒输送室连通。

6.根据权利要求4所述的一种扁管蒸发冷凝换热器，其特征在于：所述冷凝管内还穿设有与冷凝管长度方向一致的内管；所述内管位于冷凝管的中心区域；所述内管的外壁与冷凝管的内壁之间具有通道，该通道被所述内隔板分隔成至少两个冷媒通道；所述冷凝管与内管之间的冷媒通道用于使所输送的冷媒与冷凝管的外壁侧的水幕换热，还用于使所输送的冷媒与内管的水进行换热。

7.根据权利要求6所述的一种扁管蒸发冷凝换热器，其特征在于：所述换热板还包括右侧的第一汇集箱和左侧的第二汇集箱；所述第一汇集箱内设置有第一隔板，使第一汇集箱内分隔成左侧的第一冷媒输送室和右侧的进水室；所述第二汇集箱内设置有第二隔板，使第二汇集箱内分隔成右侧的第二冷媒输送室和左侧的出水室；每个换热单元中，冷却管的左端开口与出水室连通、右端封闭，冷凝管的右端开口与第一冷媒输送室连通、左端开口与第二冷媒输送室连通，内管的两端开口，其中，内管的右端开口与进水室连通、左端开口与出水室连通。

8.根据权利要求7所述的一种扁管蒸发冷凝换热器，其特征在于：所述第二汇集箱的出水室内还设置有第三隔板，使出水室内隔成与换热单元对应数量的出水室单元，每一出水室单元与相应的换热单元的冷却管以及内管连通。

9.根据权利要求5、7或8所述的一种扁管蒸发冷凝换热器，其特征在于：所述第一汇集箱的第一冷媒输送室的底侧设置有第一冷媒输送口，第一汇集箱的进水室的顶侧设置有进水口；所述第二汇集箱的第二冷媒输送室的顶侧设置有第二冷媒输送口。

10.根据权利要求9所述的一种扁管蒸发冷凝换热器，其特征在于：所述蒸发冷凝换热器包括多个换热板；多个换热板前后间隔排列；所述蒸发冷凝换热器还包括冷媒蒸汽总管、冷媒液体总管、进水总管；每个换热板的第一冷媒输送口皆与冷媒液体总管连通；每个换热板的第二冷媒输送口皆与冷媒蒸汽总管连通；每个换热板的进水口皆与进水总管连通。

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