常溫高壓單管程管殼式氣體冷卻器的製作方法
2023-04-28 09:58:21 2
專利名稱：常溫高壓單管程管殼式氣體冷卻器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用於製冷空調與供暖設備中的熱交換器。
背景技術：
由於CFCs(氯氟烴)與HCFCs(氫氯氟烴)等製冷劑對臭氧層有破壞作用以及產生溫室效應，目前世界各國從事此方面的科學家正在抓緊研究其替代工作。其中二氧化碳以其優良的環保特性和良好的傳熱性質被重新引入到製冷熱泵行業中來。前國際製冷學會主席Gustav Lorentzen教授於90年代初期最早提出採用跨臨界循環，以CO2為製冷劑是解決CFC替代的根本性方法。但是在實際的技術應用中實現CO2跨臨界循環，存在一定的問題。因為普通換熱器的結構是管板將換熱管簇固定，穿入殼體，然後通過密封墊和螺栓將端蓋、管板、和殼體法蘭鎖緊固定。工質由端蓋的入口管進入，經固定管板流入各換熱管道。如果管側或殼側換熱工質壓力較大時，將容易在管板兩側(端蓋與管板；管板與殼體)法蘭連接處洩漏。如果使用高溫高壓換熱器則換熱器的端蓋和封頭需要設計得較厚。對於CO2跨臨界循環而言，管側流動的是CO2工質，換熱管的系統壓力相對較高，而殼側基本是常壓，因此採用高溫高壓換熱器則造成系統設備的總成本提高。針對二氧化碳跨臨界循環在常溫高壓(一般溫度低於300℃，壓力高於10Mpa)下的運行設計出適用於高壓氣體的新型換熱裝置，是使該循環走向實際應用的關鍵技術之一。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種適用於CO2跨臨界循環系統中高壓氣體冷卻的新型換熱裝置一常溫高壓單管程管殼式氣體冷卻器，在以CO2為工質的製冷、熱泵設備中提高其系統的安全性，防止洩漏，提高效率。
本實用新型的結構原理如附圖1、附圖2所示。常溫高壓單管程管殼式氣體冷卻器具有殼體(1)，換熱管(2)，折流板(3)等。換熱管(2)的入口管段與出口管段均設計成集成管箱(5、6)，前集成管箱(5)和後集成管箱(6)均含有幹管(7)和支管(8)，集成管箱(5、6)分別與前、後傳統式的固定管板合併成一個整體並且作為換熱器的端蓋與封頭。前後集成管箱(5、6)通過緊固螺栓(4)分別與換熱器殼體(1)兩端連接。由於集成管箱既作為換熱器的端蓋與封頭，又將管程流體的入口與出口管段的各換熱管組成一體並形成工質的分配段與匯集段，因此可承受較大工質側的壓力，並使工質具有良好的流動通道，一改以往工質由入口管進入端蓋後再經固定管板流入各換熱管道的流程結構。此舉降低了對於換熱器的安全壓力等級要求，而且便於檢驗時打壓。在二氧化碳跨臨界循環氣體冷卻器中不發生相變，工質密度變化不大故可採用單管程逆流管殼式氣體冷卻器。另外單管程設計可以防止由於換熱管彎曲而造成管內高壓工質對管壁壓力不勻導致脫焊，而且可使氣體在管內流動阻力減小。殼側流體與普通熱交換器流程相同，流體自入口經折流板(3)繞流後由殼側出口流出。
本實用新型的有益效果在於，與普通換熱器相比沒有單獨的管板，管側可承受較高的壓力但重量輕，適用於氣體的冷卻。本實用新型設計了前後集成管箱與換熱管簇相連接，降低了對於換熱器的安全壓力等級要求，有效防止流體和熱量的洩漏，可滿足對於CO2跨臨界循環特性的要求。另外本實用新型結構簡單，製造、安裝和維護簡便易行，是一種較為理想的耐高壓熱交換設備。
圖1為常溫高壓單管程管殼式氣體冷卻器的結構示意圖。圖2為集成管箱A-A側剖面示意圖。圖中1-殼體；2-換熱管；3-折流板；4-緊固螺栓；5-前集成管箱；6-後集成管箱；7-幹管；8-支管。
具體實施方式
本實用新型的具體實施過程管殼直徑約為0.4M，長度1.6M，管內換熱面積9M2。先在一塊厚度大約5cm的金屬板(集成管箱)上打出不貫通的幹管(7)並打出管側流體進口，然後在幹管的垂直方向上根據實際需要打出數個與幹管相通的支管(8)。在金屬板的另一面打出與支管(8)相通的固定管板以便與換熱管(2)焊接。後集成管箱的加工與前集成管箱相同。折流板(3)預先與換熱管焊好。殼體(1)的加工與普通管殼式換熱器略有不同，沒有封頭，在殼體的後端留出與集成管箱相連接的內法蘭。換熱管簇與前後集成管箱裝配成一個整體穿入殼體中，用緊固螺栓及密封墊分別與換熱器殼體(1)兩端的法蘭連接鎖緊。使用時將換熱器管程的流體入口與壓縮機相連，出口與膨脹閥(或膨脹機)相連。高壓流體進入集成管箱(1)經幹管(7)均勻流入支管(8)即進入換熱管道(2)，經過與殼側的流體換熱後匯集到幹管出口流出。
權利要求1.常溫高壓單管程管殼式氣體冷卻器，具有殼體(1)，換熱管(2)，折流板(3)等，其特徵是換熱管(2)的入口與出口管段均設計成集成管箱(5、6)，前集成管箱(5)和後集成管箱(6)均含有幹管(7)和支管(8)，集成管箱(5、6)分別與前、後傳統式的固定管板合併成一個整體並且作為換熱器的端蓋與封頭。
2.按照權利要求1所述的常溫高壓單管程管殼式氣體冷卻器，其特徵是前後集成管箱(5、6)通過緊固螺栓(4)分別與換熱器殼體(1)兩端連接。
專利摘要本實用新型涉及一種應用於製冷空調與供暖設備中耐高壓的熱交換設備。常溫高壓單管程管殼式氣體冷卻器具有殼體、換熱管、折流板等，與普通換熱器不同的是換熱管的入口與出口管段均設計成集成管箱。由於前後集成管箱分別與前後固定管板合為一體並作為換熱器的端蓋與封頭，又將管程流體的入口與出口管段與各換熱支管組成一體並形成工質的分配和匯集段，因此可承受較大工質側的壓力，適用於氣體的冷卻。並使工質具有良好的流動通道，一改以往工質由入口管進入端蓋後再經固定管板流入各換熱管道的流程結構。有效減少流體和熱量的洩漏，可滿足對於CO
文檔編號F28D7/16GK2603925SQ0324057
公開日2004年2月18日 申請日期2003年3月14日 優先權日2003年3月14日
發明者馬一太, 管海清, 楊昭, 張雲憲, 楊俊蘭, 盧葦 申請人:天津大學