本发明涉及换热器技术领域， 更具体的说涉及一种新型壳管式换热器。

背景技术

专利申请公布号 CN102748965 A、 申请公布日 2012. 10. 24的中国发明公开了一种壳管 式换热器， 该发明专利中， 管程介质进口和出口设置在两个管箱上， 固定在壳体的两端， 其 在制造的时候， 因为管程介质 (制冷剂)具有较高工作压力， 对于管箱和壳体之间的密封要求 高， 这就造成了加工、 制造、 安装困难， 且使用过程中容易造成管程介质泄漏， 密封效果 差； 而且， 一个换热器有两处结合面密封， 大幅度增加了制造成本， 其次， 管程介质进入换 热管中， 各个换热管中的管程介质分布不均匀， 造成热交换效率差。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处， 提供一种新型壳管式换热器， 其可靠性好、 换热效率高； 且结构简单、 制作容易， 便于安装。

为了解决上述技术问题， 本发明的技术方案如下： 新型壳管式换热器， 所述新型壳管 式换热器内设有将管程介质进口和多个 U形换热管进口连通且将从所述管程介质进口� �入的 管程介质均匀分配到各 u形换热管内的分配器； 所述 U型换热管为相互串接的两个或多个 U 型换热管； 2个或多个 U型换热管通过 U形弯头串接在一起， 通过改变 U形换热管串接的数 量， 换热管的管程长度成倍地增加， 使从 U型换热管流出的管程介质再次进入另外的 U型 换热管，管程介质在 2个或多个 U型换热管内作多次地循环折返， 既可弥补管程不足的缺 点， 又可减短换热器长度尺寸， 缩小空间体积； 又减少了管程回路数量， 更利于介质分配， 使得换热器换热效率得到充分发挥。 管程数量的减少， 使得分配器结构更加紧凑。

作为优选， 它还包括在新型壳管式换热器内设的将所述管 程介质出口和所述多个 U形换 热管出口连通的收集器。

作为优选， 所述折流板为螺旋或弓形折流板。

作为优选， U型换热管为变径管或等径管。

作为优选， 所述分配器入口端采用螺纹管， 介质气液两相在螺纹管内产生紊流充分混合 均匀， 改善分配效果。

新型壳管式换热器， 包括具有介质二进口和介质二出口的壳体、 多个 U型换热管、 折流 板， 所述壳体端部固定有将壳体封闭起来的盖板， 所述盖板设有介质一进口和介质一出口， 在所述壳管式换热器内介质一进口通过分配器 和多个 u型换热管的进口连通， 介质一出口通 过收集器和多个 u型换热管的出口连通； 所述分配器包括具有通流孔的分配器本体， 所述分 配器本体内设有对从介质一进口进入的管程介 质进行节流提速的管程介质节流部、 对节流提 速后的管程介质进行打散混合的打散混合部以 及将打散混合后的管程介质分配出去的管程介 质分配部； 所述管程介质节流部包括设置在所述通流孔内 的节流孔塞， 所述节流孔塞具有一 个用于节流的通孔； 所述打散混合部包括由所述节流孔塞和所述通 流孔底面形成混合腔及设 置在所述通流孔底面随着靠近所述节流孔塞直 径逐渐变小的锥形体； 所述管程介质分配部包 括多个和所述混合腔相通的分配孔， 所述分配孔轴线和所述节流孔塞轴线之间的直 线距离随 着远离所述节流孔塞线性或非线性增大。

新型壳管式换热器， 包括具有介质二进口和介质二出口的壳体、 设置在所述壳体内的多 个 u型换热管、 设置在所述壳体内的折流板及固定在所述壳体 端部的盖板， 所述盖板设有介 质一进口和介质一出口， 所述介质一进口通过分配器和所述多个 u型换热管的进口连通， 所 述介质一出口通过收集器和所述多个 u型换热管的出口连通； 所述 U型换热管相连接部分的 直管外径最小。

作为优选， 所述收集器包括本体、 均布设在所述本体上和所述多个 u型换热管连通的多 个收集孔、 和所述多个收集孔相通的收集腔、 混合腔及和所述混合腔连通的多个外部接口， 所述收集腔内设有中心轴， 所述中心轴外圆周面上均布多个圆弧凹槽， 所述圆弧凹槽内设有 可在所述圆弧凹槽内进行 1-2 ° 径向旋转的圆弧滑动片， 所述圆弧滑动片上固定有分隔叶 片， 多个所述分隔叶片将所述收集腔分割成多个和 所述收集孔相通的分隔腔， 所述分割腔通 过节流孔和所述混合腔连通。

现有的收集器结构几乎都是一样的， 一个出口、 多个和换热管连接的进口， 中间还有个 混合腔室， 其结构的目的就是将热交换后的介质收集排出 。 但是， 我们反复的研究及实验后 发现， 热交换效率不够高， 是有收集器的因素在内的， 因为 U型换热管是多个的， 那么在进 行热交换的时候， 因为位置、 粗细等多方面的原因， 使得 u型换热管内的介质进行热交换的 时候是不均匀的， 有的热交换比较充分， 管内介质充分汽化， 管内压力升高比较大， 流速加 快， 有的热交换不够充分， 管内介质汽化的量少， 管内压力升高比较少， 流速相对慢些， 而 u型换热管内介质热交换不均匀的现象， 首先是会产生一个比较大的冲击， 造成换热管的加 速损坏， 其次， 降低了热交换的效率， 使得有些介质没有来得及进行热交换就流出， 为此， 我们对收集器的结构进行了改进， 从换热管内出来的介质首先进入收集孔， 再从收集孔内进 入分割腔， 最后在经过节流孔进入混合腔， 从外部接口排出， 当一个 u型换热管内介质热交 换比较充分的时候， 其进入分割腔 （我们称 a) 内， 相应的分割腔 a内的压力比较大， 如果 和其相邻的分割腔 （我们成为 b ) 因为 U型换热管内介质热交换相对不够充分而压力� �较低 的话， 分割腔 b的压力就相对小些， 这样 a和 b两个分割腔就会产生压差， 这个压差就会推 动分割叶片向 b的方向进行旋转， 使得 a的容积大于 b的容积， 而 b的容积被压缩之后， 压 力会上升， 会使得和 b分割腔连通的 U型换热管内介质的流动相应的慢些， 热交换充分些， 这样 b内的压力就会上升， 同时， 因为 a的容积变大， 流速加快， 相应的压力就会降低， 两 者作用下， 分割叶片就会反转， 如此反复调整， 进而使得各个 U型换热管内的介质都能进行 充分的热交换， 同时， 也降低了因为压力差距过大而产生的冲击， 保证 U型换热管等零件的 使用寿命。

作为优选， 所述分配器和所述 U型换热管的进口之间设有第二分配器， 所述第二分配器 包括圆柱体、 均布设在所述圆柱体上和所述分配器连通的多 个介质进孔、 和所述多个 U型换 热管的进口连通的多个介质出孔及中间孔， 所述中间孔内设有固定轴， 所述固定轴外圆周面 上均布多个圆弧滑槽， 所述圆弧滑槽内设有可在所述圆弧滑槽内进行 2-3 ° 径向旋转的滑动 片， 所述弧滑动片上固定有叶片， 多个所述叶片将所述中间孔分割成多个将所述 介质进孔和 所述介质出孔连通的可变容腔。

虽然有了分配器， 但是为了使得进入各个 U型换热管内的介质尽可能的均匀， 我们又增 加了第二分配器， 通过可变容腔的设置， 使得当两个 U型换热管内介质分布不够均匀的时 候， 介质多的可变容腔容积变大， 压力瞬间降低， 与其相邻的可变容腔的容积变小， 压力瞬 间升高， 然后容积变小的可变容腔体积再变大， 刚才容积变大的可变容腔容积再变小， 如此 反复， 使得各个可变容腔之间的容积保持一个动态的 平衡， 其差额在我们允许的范围内， 进 而保证各个 U型换热管内介质的均匀， 以提高热交换效率。

本发明有益效果在于：

本发明的新型壳管式换热器， 可靠性好、 换热效率高； 且结构简单、 制作容易， 便于安 装。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图 1为本发明新型壳管式换热器示意图；

图 2为本发明实施例的结构图；

图 3为本发明分配器结构示意图；

图 4为本发明折流板立体示意图； 图 5为本发明收集器的结构示意图；

图 6为图 5的 K-K剖视图；

图 7为图 6中 A处局部放大图；

图 8为本发明第二分配器的结构示意图；

图 9为图 8的 L-L剖视图；

图 10为图 8中 B处局部放大图。

图中：

1、 介质 1进口；

2、 介质 1出口；

3、 介质 2进口；

4、 介质 2出口；

5、 螺纹管 ；

6、 分配器 601-分配器本体， 601a-通流孔， 601b_节流孔塞， 601c_混合腔， 601d_锥形 体， 601e-分配孔；

7、 收集器；

8、 U型弯头 ；

9、 U型换热管；

10、 壳体；

11、 折流板；

12、 盖板；

13、 排水口；

14、 排气口；

15、 安装支架；

16、 介质 2进口感温管放置口；

17、 介质 2出口感温管放置口。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例， 并非对本发明的范围进行限定。

实施例， 见附图 1、 2、 3、 4， 新型壳管式换热器， 包括具有介质 1进口 1， 介质 1出口 2， 安装介质 2进 /出口 3、 4的壳体 10、 U形换热管 9、 折流板 11， U型换热管 9为等径管 或变径管， 两个或多个 U型换热管 9相互串接。 同时， 在壳体 10上还设有排水口 13和排气 口 14及安装支架 15， 介质 2进口 3位置位于所述 介质 2出口 4的前端， 而且靠近所述换 热器的盖板 12， 介质 2进口 3内设有介质 2进口感温管放置口 16， 介质 2出口内设有介质 2出口感温管放置口 17， 所述壳体 10端部用螺栓和盖板 12连接， 并且通过密封垫保持密 封， 所述盖板 12设有管程介质 1进 /出口 1和 2， 在所述新型壳管式换热器内设有将所述管 程介质进口 1和所述多个 U形换热管 901进口连通， 且将从所述管程介质进口 1进入的管程 介质均匀分配到各 U形换热管 902内的分配器 6， 在所述新型壳管式换热器内设有将所述管 程介质 1出口 2和所述多个 U形换热管 906出口连通的收集器 7。 分配器 6保证从管程介质 进口 1进入的管程介质 1能够均匀的分配到换热管 9内， 收集器 7将 U型换热管 9内的管程 介质 1收集起来， 通过管程介质出口 2输送出去。 在本实施方式中， 所述分配器 6包括具有 通流孔 601a的分配器本体 601， 所述分配器本体 601内设有对从 介质 1进口进入的管程介 质进行节流提速的管程介质节流部、 对节流提速后的管程介质进行打散混合的打散 混合部以 及将打散混合后的管程介质分配出去的管程介 质分配部； 进一步的， 所述管程介质节流部包 括设置在所述通流孔内的节流孔塞 601b， 节流孔塞 601b焊接或铆接在通流孔 601a内， 也 可一体成型， 其具有一个用于节流的通孔； 所述打散混合部包括由所述节流孔塞 601b和所 述通流孔底面形成混合腔 601c及设置在所述通流孔底面随着靠近所述节� �孔塞直径逐渐变 小的锥形体 601d _; 进过节流孔塞 601b节流提速后的管程介质进入混合腔 601c内， 被锥形 体 601d打散， 进行混合， 锥形体 601d为圆锥体， 所述管程介质分配部包括多个和所述混合 腔 601c相通的分配孔 601e， 所述分配孔 601e轴线和所述节流孔塞 601b轴线之间的直线距 离随着远离所述节流孔塞 601b线性或非线性增大； 节流孔塞 601b用于节流的通孔的横截面 积小于所有分配孔 601e横截面积之和。

所述分配器 6位于所述收集器 7下方， 所述分配器 6入口端和所述收集器 7出口端， 与 所述盖板 12固定连接。

所述分配器 6和所述 U形换热管 901焊接固定， 没有管箱和胀接。 在本实施方式中， 所 述折流板 8为注塑或其他成型制成， 采用注塑成型的工艺进行一次成型加工， 加工精度高， 密封效果好。

所述新型壳管式换热器， 包括具有介质 2进口 3和介质 2出口 4的壳体 10、 多个 U型 换热管 9、 折流板 11， 所述壳体 10端部固定有将壳体 10封闭起来的端板 12， 所述盖板 12 设有介质 1进口 1和介质 1出口 2， 在所述壳管式换热器内介质 1进口 1通过分配器 6和多 个 U型换热管 9进口连通。

在所述壳管式换热器内介质 1出口 2通过收集器 7和多个 U型换热管 9出口连通。 本发明的新型壳管式换热器， 将介质 1进口 1、 介质 1出口均设置在一个盖板上， 通过 分配器、 收集器分别和 u型换热管进口、 出口连通， 采用一个端部配合一个密封垫进行密 封， 降低了密封、 加工和装配难度， 采用分配器对管程介质进行均匀分配， 尤其是当汽液两 相复杂的管程介质时更能体现其无比的优越性 ， 因为很多管程介质例如氟利昂从管程介质进 口进入的时候， 其为含有气体的液态， 以往采用管箱进行分配的时候， 进入各个换热管内的 管程介质不均匀， 而且还会造成有的 u型换热管内管程介质含气量多， 有的 U型换热管内管 程介质含气量少， 流速不合理， 而本发明通过分配器对管程介质进行分配， 使得进入 u型换 热管内的管程介质均匀， 流速合理， 显著提高换热效率。

所述分配器 6包括具有通流孔 601a的分配器体 601， 所述分配器体 601内设有对从管 程介质进口 1进入的管程介质进行节流提速的管程介质节� �部、 对节流提速后的管程介质进 行打散混合的打散混合部以及将打散混合后的 管程介质分配出去的管程介质分配部。

所述管程介质节流部包括设置在所述通流孔内 的节流孔塞 601b ; 所述打散混合部包括 由所述节流孔塞 601b和所述通流孔底面形成混合腔 601c及设置在所述通流孔底面随着靠近 所述节流孔塞直径逐渐变小的锥形体 601d _; 所述管程介质分配部包括多个和所述混合腔 601c相通的分配孔 601e， 所述分配孔 601e轴线和所述节流孔塞 601b轴线之间的直线距离 随着远离所述节流孔塞 601b线性或非线性增大。

所述 U型换热管 9在所述壳体 10内多次迂回形成包括直线部和 U形部的 " U" 形换热 管。

所述收集器 7和 906 "U"型换热管连通、 906 "U"型换热管和 904 "U"型换热管通过 905 "U"型弯头连通， 904 "U"型换热管和 902 "U"型换热管通过 903 "U"型弯头连通， 902 "U"型换热管和分配器 6通过 901直管连通； 所述 902、 904和 906 "U"型换热管通过 903和 905 "U"型弯头串接起来， 形成 3个折流的回路。 通过增加或减少 "U"型换热管和 "U"型弯头的数量， 改变折流次数和管程； 或 /可通过改变 "U"型换热管的管径和长度， 调整换热能力大小。

所述的 901直管和 902 "U"型换热管的管径最小， 位于分配器 6后， 其他串接的 " U" 型换热管同 902 "U"型换热管等径或变径， 用适合的 "U"型弯头连通。

由于汽液两相复杂的管程介质在换热过程中存 在相变， 单一的管程通径无法满足其最佳 的换热性能的充分发挥， 上述设置能有效解决该问题。 管程介质 （制冷剂为液体为主的汽液 两相体， 在换热过程中， 由于液体的不断吸热蒸发， 体积迅速膨胀， 管程介质 1在单一通径 的换热管前半部处流速不够， 但在换热管后半部处流速过快， 阻力增加， 影响了热交换效 率， 上述措施很好的解决了这一难题， 提高了换热效率。

所述折流板 11为螺旋折流板或弓形折流板， 所述折流板边缘设有厚度小于所述折流板 的裙边。 裙边能够克服壳体 10与折流板由于尺寸公差配合的间隙， 避免了介质 2容易发生 的旁流、 漏流； 同时保证折流板不至于悬空在壳体 10内， 避免 " U"型换热管的振动， 提高 换热器产品可靠性和使用寿命， 提高换热效率。

本发明的新型壳管式换热器还可以采用下面的 结构， 件附图 5、 6、 7、 8、 9、 10， 新型 壳管式换热器包括具有介质二进口 3和介质二出口 4的壳体 10、 设置在所述壳体 10内的多 个 U型换热管 9、 设置在所述壳体 10内的折流板 11及固定在所述壳体 10端部的盖板 12， 壳体 10—端密封且另一端设有开口， 盖板 12将开口密封住， 所述盖板 12设有介质一进口 1和介质一出口 2， U型换热管包括直管和 U形弯头， 直管插接在折流板 11的连接孔内， 折 流板 11和壳体 10内表面之间的间隙尽可能的小， 以避免泄露， 所述介质一进口 1通过分配 器 6和所述多个 U型换热管 9的进口连通， 所述介质一出口 2通过收集器 7和所述多个 U型 换热管 9的出口连通； 所述 U型换热管 9为变径管， 且和所述分配器 6相连接部分的直管外 径最小； 所述收集器 7包括本体 701、 均布设在所述本体 701上和所述多个 U型换热管 9连 通的多个收集孔 702、 和所述多个收集孔 702相通的收集腔 703、 混合腔 704及和所述混合 腔 704连通的多个外部接口 705， 外部接口 705和收集孔 702数量相等， 收集腔 703为一 个， 整个收集器的本体为焊接件， 分成三个部分， 第一部分用来开设收集孔， 第二部分用来 开设收集腔， 第三部分用来开设外部接口及混合腔， 在所述收集腔 703内设有中心轴 706， 中心轴是被固定住的， 在所述中心轴 706外圆周面上均布多个圆弧凹槽 707， 所述圆弧凹槽 707内设有可在所述圆弧凹槽 707内进行 1-2 ° 径向旋转的圆弧滑动片 708， 所述圆弧滑动 片 708上固定有分隔叶片 709， 多个所述分隔叶片 709将所述收集腔 703分割成多个和所述 收集孔 702相通的分隔腔 710， 分割腔为密封腔， 相邻分割腔之间互不相通， 所述分割腔 710通过节流孔 711和所述混合腔 704连通。

为了进一步的提高热交换效率， 我们在所述分配器 6和所述 U型换热管 9的进口之间设 置了第二分配器 18， 分配器 6和第二分配器 18之间通过连接管连通， 所述第二分配器 18 包括圆柱体 1801、 均布设在所述圆柱体 1801上和所述分配器 6连通的多个介质进孔 1802、 和所述多个 U型换热管 9的进口连通的多个介质出孔 1803及中间孔 1804， 介质进孔 1802 和介质出孔数量相通， 位置相应， 设置在圆柱体两个端面上， 圆柱体分成三个部分， 第一部 分设置介质进孔， 第二部分设置介质出孔， 第三部分设置中间孔， 所述中间孔 1804内设有 固定轴 1805， 固定轴 1805是不可旋转的， 所述固定轴 1805外圆周面上均布多个圆弧滑槽 1806， 所述圆弧滑槽 1806内设有可在所述圆弧滑槽 1806内进行 2_3 ° 径向旋转的滑动片 1807， 所述弧滑动片 1807上固定有叶片 1808， 多个所述叶片 1808将所述中间孔 1804分割 成多个将所述介质进孔 1802和所述介质出孔 1803连通的可变容腔 1809。

以上说明仅仅是对本发明的解释， 使得本领域普通技术人员能完整的实施本方案 ， 但并 不是对本发明的限制， 本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据 需要对本实施例做出没 有创造性贡献的修改， 这些都是不具有创造性的修改。 但只要在本发明的权利要求范围内都 受到专利法的保护。