低壓降熱交換器的製作方法

2024-03-26 19:01:05 2

專利名稱：低壓降熱交換器的製作方法
使流經多根管道的水與在殼體一側上的致冷劑成熱傳遞關係的管殼式熱交換器常被用作汽化器和冷凝器，並與至少一個壓縮機和其他部件一起形成一組裝水冷裝置。作為一個組裝件，更換一個部件往往影響到其他結構。例如，汽化器可用作壓縮機或冷凝器的支承。
冷卻裝置設計的另一個一般約束是在水側具有多個偶數通道，故可將所有水管接合配件裝設在熱交換器殼體一端，從而可從另一端清除或維修管道而不幹涉水管接合配件。
在一些場合，需要減少熱交換器的尺寸以滿足一組給定的熱及壓降要求，但由於冷卻裝置各種部件的相互關係而不可能減少熱交換器殼體的尺寸。例如。為與所需性能特性匹配，最好採用一長度較短的冷凝器與一長度較長的冷卻裝置殼體組合，但冷卻裝置組件作為一個結果將進行折衷。
對於一熱交換器而言，降低的熱交換要求是通過提供一雙通道設計而使所有要求的熱傳遞均發生在一個通道中來做到的。該一個通道採用具有用於所需熱傳遞和壓降的所需直徑和表面特性，而第二或回程通道則採用一單一大直徑管子或管道。具體來說，一雙通道管殼式熱交換器的第二通道用一回程通道代替通常的多根管子。這在不要求非常高的熱傳遞性能時可大大減少熱交換器總的管子數量，而沒有通常伴隨的水側壓降方面的增加。此外，這種布局能在第一通道的管道中保持相對較高的水側速度以有效地利用熱傳遞表面。在一汽化器中，由於第二通道因其熱傳遞表面積有限而只有名義上的熱傳遞，故不必將第二通道裝設在液體致冷劑內，可降低致冷劑的液位並因此而減少系統中的致冷劑用量。
本發明的一個目的在於允許去除熱交換器的大部分構件而不犧牲水側壓降和抽汲功率。
本發明的另一個目的在於通過在總的熱交換器水側壓降無通常的提高的情況下保持在相對較高水側速度和有效地利用低成本且增強的熱傳遞管道。
本發明的又一個目的在於允許對用於水冷卻裝置單元的熱交換器進行最優化而不影響其他冷卻裝置部件的設計。
本發明的再一個目的在於減少一致冷系統中的致冷劑用量。這些目的及其他在後面變得明顯的目的通過本發明得以實現。
本發明基本上是通過使第二通道具有一主要作為一回流的單一管道而使一雙通道熱交換器變為一等價單通道熱交換器。該熱交換器可被用作一汽化器或一冷凝器。


圖1為一採用本發明的熱交換器的剖視圖；以及圖2為圖1中沿2-2線的剖視圖。
圖中，標號10總的為一表示一汽化器的雙通道管殼式熱交換器，而一冷凝器與前者不同之處僅在其流體連接方面而不是在結構方面。熱交換器10具有一分別帶有端件13和14的通常為圓柱形的殼體12。端件13與管道片15共同作用以限定中間水箱20。端件14與管道片(板)16以及隔板18共同作用以分別限定進水箱21和出水箱22。熱交換器10具有一從進水箱21延伸到水箱20的一第一通道熱交換器並包括許多小直徑熱傳遞管道30。管道30典型地為內部和/或外部增強型以促進熱交換。熱交換器10的第二通道熱交換器為一從中間水箱20延伸到出水箱22的一大直徑管子或管道40。
管道30和管子40被設置在一由殼體12和管道片15及16限定的通常為圓柱形的腔50內。腔50在如圖所示作為一汽化器工作時接受從冷凝器(未示)經入口12-1來的液體致冷劑60。由於通常並不依賴管道40來提供熱傳遞，液體致冷劑60的液面必須僅僅超過管道30，並必須不覆蓋管子40。管子40的熱傳遞區域與總的管道30相比將較小。當作為一冷凝器工作時，12-2為一接受氣體致冷劑的入口。氣體致冷劑由於與管道30中的水的熱傳遞而冷凝，而已被冷凝的液體致冷劑則通過作為出口的12-1排出。
在作為一汽化器工作時，液體致冷劑60系從冷凝器(未示)經入口12-1供給至腔50，從那裡提取熱量並因而冷卻流過管道30的水，同時液體致冷劑60汽化。氣體致冷劑從腔50經出口12-2流至壓縮機(未示)的吸入口。致冷系統的閉環冷卻迴路(未示)的水是從房屋冷卻系統供給至進水箱21。水然後流過管道30與液體致冷劑60進行熱交換。液體致冷劑從水提取熱量並因而使水冷卻，同時液體致冷劑60汽化。熱傳遞發生在由管道30限定的第一通道中，只有少量熱傳遞是通過管子40提供的，不管管子40是否被設置在液體致冷劑60中。流過由管子40限定的第二通道的水進入出水箱22並由此流入閉路循環的房屋冷卻系統以提供冷卻。
當作為一冷凝器工作時，氣體致冷劑系被供給至腔50，在那裡由於與流過管道30的水和較小程度上與流過管子40的水的熱傳遞而被冷卻並冷凝，而已被冷凝的液體致冷劑則收集在腔50的底部，通常在管道30平面的下方。液體致冷劑被排出並供至汽化器(未示)。
權利要求
1.一種熱交換器(10)，其特徵在於，包括一殼體(12)和與一對所述殼體密封的端件(13，14)；一與所述一對端件中的一第一端件(13)共同作用以限定一中間水箱(20)的第一管道片(15)；一與所述一對端件中的一第二端件(14)和一隔板(18)共同作用以限定一進水箱(21)和一出水箱(22)的第二管道片(16)；所述第一管道片和第二管道片與所述殼體共同作用以限定一腔(50)；一包括多個從所述進水箱通過所述腔延伸到所述中間水箱的熱傳遞管道(30)的第一通道；一由一從所述中間水箱通過所述腔延伸到所述出水箱的單個大直徑管子(40)限定的第二通道，由此通過所述進水箱、所述中間水箱、所述第二通道以及所述出水箱得以連續限定一水迴路。
2.如權利要求1所述的熱交換器，其特徵在於，所述腔內裝有液體致冷劑(60)，所述第一通道在所述液體致冷劑中。
3.如權利要求1所述的熱交換器，其特徵在於，所述第二通道被設置在所述液體致冷劑上方。
4.如權利要求1所述的熱交換器，其特徵在於，所述殼體通常為圓柱形並為水平朝向；一第一口(12-1)設置在所述殼體底部並與所述腔流體連通，以及一第二口(12-2)設置在所述殼體頂部並與所述腔流體連通。
5.如權利要求4所述的熱交換器，其特徵在於，所述第一口為一流體入口，所述熱交換器為一汽化器。
6.如權利要求4所述的熱交換器，其特徵在於，所述第一口為一流體出口，所述熱交換器為一冷凝器。
全文摘要
提供一種雙通道熱交換器。第一通道包括多個裝設在液體致冷劑中的管道,當用作一汽化器時,液體致冷劑從流經管道內的水提取熱量,從而使水冷卻並使液體致冷劑汽化。第二通道為一不必裝設在液體致冷劑中的單一管子。該雙通道熱交換器也可被用作一冷凝器。
文檔編號F28B1/02GK1183539SQ9712317
公開日1998年6月3日 申請日期1997年11月20日 優先權日1996年11月21日
發明者愛德華A·許尼格 申請人:運載器有限公司