[發明專利]純逆流緊湊式疊管經濟器

在審

• 申請號: 201410091063.2
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN104913546A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 朱冬生;劉世杰;胡明軍;綦尤訓
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: F25B39/00
• 分類號: F25B39/00;F28F1/02;F25B41/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 莫瑤江

技術領域

本發明涉及一種熱工設備，尤其涉及純逆流緊湊式疊管經濟器。

背景技術

制冷機組廣泛應用于各個領域，經濟器是增設在制冷機組中，它的目的是使高溫高壓的制冷劑液體與低溫低壓的制冷劑蒸汽進行內部換熱，達到制冷劑液體過冷、制冷劑蒸汽過熱的目的，從而增大整個系統的制冷量。當前工業上使用的經濟器普遍為傳統滿液式換熱器，該類型換熱器殼程和管程質量、流量幾乎相等，但殼程走少量的制冷劑液體，管程走制冷劑蒸汽，兩者體積比為（3-6）:1，即是對于這類傳統傳熱管換熱器的設計來說，殼程空間大小一般比管程空間大得多，這樣導致殼程工質流速很低，使得整臺經濟器的總換熱效率不高，體積龐大，特別對于在船舶、汽車等空間受限的環境，迫切需要一種小型緊湊化的經濟器。對于經濟器來說，使管程體積大于殼程體積，才能實現經濟器的高效運行，而原有的制造工藝是無法實現管程空間大于殼程空間的，這是由于原來的傳熱管的直徑沒有變化，管板處傳熱管的間距始終為傳熱管直徑的1.25倍。

發明內容

針對上述不足，本發明目的在于提供一種能有效利用換熱面積，提高傳熱系數，高效緊湊的純逆流緊湊式疊管經濟器。

為實現以上目的，本發明采取了的技術方案是：

純逆流緊湊式疊管經濟器，其包括殼體，所述殼體的兩端分別由第一管板和第二管板封閉，形成一容置空間，該殼體內安裝有多個換熱管，第一管板和第二管板的外側分別固定連接一第一封頭和第二封頭，所述換熱管的一端通過第一封頭與固定連接于該第一封頭上的管程進口相連通，其另一端通過第二封頭與固定連接與該第二封頭上的管程出口相連通，所述殼體的上、下兩側分別固定連接有一與容置空間相連通的殼程進口和殼程出口，其中，殼程進口靠近于第二管板，殼程出口靠近于第一管板；所述換熱管包括傳熱管以及連接于該傳熱管兩端的第一圓管和第二圓管，所述第一圓管、傳熱管和第二圓管一體成型，其中，第一圓管固定于第一管板上，第二圓管固定于第二管板上，所述第一圓管、傳熱管和第二圓管的橫截面周長均相等，相鄰換熱管通過傳熱管上的凸起部位實現點接觸以形成自支撐結構，相鄰換熱管的相鄰兩個接觸點之間相對應形成間隙以在容置空間內形成網狀通道。

所述傳熱管為螺旋扭曲三葉管，所述螺旋扭曲三葉管的橫截面為三葉狀結構，所述三葉狀結構由三個半橢圓和三個圓弧成交錯連接形成的閉合曲線，其中，三個圓弧的頂點位于該三葉狀結構的內接圓上，且三個頂點至內接圓圓心連線所形成的夾角均為120°，相鄰換熱管通過半橢圓相互接觸以形成自支撐結構，相鄰換熱管的圓弧相對應形成間隙以在容置空間內形成網狀通道。傳熱管也可以采用膨脹管。

所述第一圓管、第二圓管分別焊接或脹接于第一管板、第二管板上。

所述換熱管為銅管。

所述銅管的外表面設有翅片強化結構。

所述傳熱管由光滑圓管經冷軋加工而成。

所述換熱管、殼體、第一封頭、第二封頭進行熱浸鋅處理。

所述內接圓和圓弧的半徑比為（0.2～2）：1。

所述傳熱管的導程與圓弧的半徑的比例為（10～100）：1。

所述傳熱管的水力直徑與第一圓管的直徑之比例為（0.5～0.9）：1。

本發明純逆流緊湊式疊管經濟器由開有進出口的封頭、換熱器殼體以及殼體內的多根變形換熱管組成，殼體兩端連接管板，換熱管兩端與管板密封連接。換熱器殼體內不設置折流板，管束依靠換熱管管壁上的凸出部分實現自支撐，并形成特殊的螺旋形通道，加強對流體邊界層的擾動，提高換熱效率。流體在殼程為完全縱向流，與管殼程流體呈現為純逆流的換熱形式，換熱面積得到充分利用，同時殼程的壓降也大幅降低。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：

1、流體在殼程為完全縱向流，與管殼程流體呈現為純逆流的換熱形式，換熱面積得到充分利用，換熱系數可提高20～30%，同時殼程的壓降也大幅降低。

2、可通過改變變形換熱管的壓扁率（指螺旋扭曲管）或膨脹率（指膨脹管），調節管程和殼程內外體積比，將傳熱管兩端的圓管直徑和傳熱管直徑比做成1/1.25，這樣，兩頭按照常規焊接或脹接于管板上，傳熱管之間就相互碰撞在一起，達到對管殼程空間大小的有效控制，使得殼程空間更緊湊，提高殼程制冷劑液體流速，使得管殼程換熱過程更加匹配，減小經濟器體積。

3、由于不設置折流板，換熱管可布滿整個容置空間內，進一步減小了經濟器的體積。