CN103776201A - 可调节换热面积和管束布置方式的冷凝蒸发器 - Google Patents

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曾凡星
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Abstract

本发明公开了一种可调节换热面积和管束布置方式的冷凝蒸发器，为冷凝蒸发器的优化设计以及冷凝蒸发器对复叠式制冷***性能的影响提供便利。进口端管束固定板和进口端端盖之间通过进口端隔板分隔成多个分流室，出口端管束固定板和出口端端盖之间通过出口端隔板分隔成多个集流室；每个管侧换热组件单元包括穿过进口端管束固定板和出口端管束固定板并连通分流室和集流室的多根换热管组成的管束、与相对应的分流室连接的管侧制冷剂分流管以及与相对应的集流室连接的管侧制冷剂集流管，每个管侧制冷剂分流管上有制冷剂进口控制阀门并与管侧制冷剂进口总管连接，每个管侧制冷剂集流管上有制冷剂出口控制阀门并与管侧制冷剂出口总管连接。

Description

可调节换热面积和管束布置方式的冷凝蒸发器
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，特别是涉及一种可调节换热面积和管束布置方式的冷凝蒸发器。
背景技术
研发低温冷藏加工设备是工商业制冷领域的重点任务，为制取-40℃以下的低温，采用复叠式制冷***具有良好的经济性。
在复叠式制冷***中冷凝蒸发器又称为复叠换热器，它既是高温循环的蒸发器，又是低温循环的冷凝器，其换热性能直接影响到高温循环的蒸发温度和低温循环的冷凝温度，从而最终影响复叠式制冷***的性能指标和经济指标。因此，研究冷凝蒸发器的运行性能是冷凝蒸发器优化设计、改善复叠式制冷***性能的基础工作。而换热面积和管束布置方式对冷凝蒸发器性能的影响很大，目前的冷凝蒸发器制造完成后，其换热面积和管束布置方式就固定下来，无法调节换热面积和改变管束布置方式，给研究工作带来了不便，因此，急需开发一种可以方便调节换热面积和管束布置方式的冷凝蒸发器。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种可调节换热面积和管束布置方式的冷凝蒸发器。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种可调节换热面积和管束布置方式的冷凝蒸发器，包括壳体、进口端端盖、出口端端盖、进口端管束固定板、出口端管束固定板和多个封闭的管侧换热组件单元，所述壳体的上部两端分别连接有壳侧制冷剂进口接管和壳侧制冷剂出口接管；所述壳体的一端固定连接有所述进口端管束固定板和进口端端盖，所述壳体的另一端固定连接有出口端管束固定板和出口端端盖，所述进口端管束固定板和进口端端盖之间通过进口端隔板分隔成多个分流室，所述出口端管束固定板和出口端端盖之间通过出口端隔板分隔成多个集流室；每个所述管侧换热组件单元包括穿过所述进口端管束固定板和出口端管束固定板并连通相同位置上的分流室和集流室的多根换热管组成的管束、与相对应的所述分流室连接的管侧制冷剂分流管以及与相对应的所述集流室连接的管侧制冷剂集流管，每个所述管侧换热组件单元的所述管侧制冷剂分流管上分别安装有制冷剂进口控制阀门并与管侧制冷剂进口总管连接，每个所述管侧换热组件单元的所述管侧制冷剂集流管上分别安装有制冷剂出口控制阀门并与所述管侧制冷剂出口总管连接；每个管侧制冷剂分流管、相对应的分流室、相对应的集流室、连通相对应的分流室和集流室的管束以及相对应的集流管形成封闭的换热空间，通过控制所述制冷剂进口控制阀门和制冷剂出口控制阀门的开启和关闭实现换热面积的调节和管束布置方式的变换。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的冷凝蒸发器通过将多个封闭的管侧换热组件单元的任意组合，在一定范围内可实现任意换热面积、管束布置方式的调节，以便研究在不同的换热面积、管束布置方式下冷凝蒸发器的性能，从而为冷凝蒸发器的优化设计以及冷凝蒸发器对复叠式制冷***性能的影响提供便利。
2、本发明的冷凝蒸发器结构简单，安全高效，操作便利。
附图说明
图1所示为本发明可调节换热面积和管束布置方式的冷凝蒸发器的示意图；
图2所示为具有9个管侧换热组件单元的冷凝蒸发器的主视图；
图3所示为图2的左视图；
图4所示为图2的右视图；
图5所示为图2的A-A剖视图；
图6所示为图2的B-B剖视图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明可调节换热面积和管束布置方式的冷凝蒸发器的示意图如图1所示，包括壳体5、进口端端盖1、出口端端盖7、进口端管束固定板、出口端管束固定板和多个封闭的管侧换热组件单元。所述壳体5的上部两端分别连接有壳侧制冷剂进口接管6和壳侧制冷剂出口接管2。所述壳体5的一端固定连接有所述进口端管束固定板和进口端端盖1，所述壳体5的另一端固定连接有出口端管束固定板和出口端端盖7。其中，进口端管束固定板和出口端管束固定板与所述壳体焊接连接，出口端端盖和进口端端盖分别通过螺栓3、螺母4以及相应的密封垫片与所述壳体固定连接。所述进口端管束固定板和进口端端盖1之间通过进口端隔板分隔成多个分流室，所述出口端管束固定板和出口端端盖7之间通过出口端隔板分隔成多个集流室。每个所述管侧换热组件单元包括穿过所述进口端管束固定板和出口端管束固定板并连通相同位置上的分流室和集流室的多根换热管15组成的管束、与相对应的所述分流室连接的管侧制冷剂分流管10以及与相对应的所述集流室连接的管侧制冷剂集流管13，每个所述管侧换热组件单元的所述管侧制冷剂分流管10上分别安装有制冷剂进口控制阀门8并与管侧制冷剂进口总管9连接，每个所述管侧换热组件单元的所述管侧制冷剂集流管13上分别安装有制冷剂出口控制阀门11并与所述管侧制冷剂出口总管12连接。每个管侧制冷剂分流管、相对应的分流室、相对应的集流室、连通相对应的分流室和集流室的管束以及相对应的集流管形成封闭的换热空间，通过控制所述制冷剂进口控制阀门8和制冷剂出口控制阀门11的开启和关闭实现换热面积的调节和管束布置方式的变换。
以下以9个管侧换热组件单元为例对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明具有9个管侧换热组件单元的冷凝蒸发器的示意图如图2-图6所示，包括壳体5、进口端端盖1、出口端端盖7、进口端管束固定板14、出口端管束固定板19和9个封闭的管侧换热组件单元。所述壳体5的上部两端分别连接有壳侧制冷剂进口接管6和壳侧制冷剂出口接管2。所述壳体5的一端固定连接有所述进口端管束固定板14和进口端端盖1，所述壳体5的另一端固定连接有出口端管束固定板19和出口端端盖7，所述进口端管束固定板14和进口端端盖1之间通过进口端隔板16分隔成第一分流室17-1、第二分流室17-2、第三分流室17-3、第四分流室17-4、第五分流室17-5、第六分流室17-6、第七分流室17-7、第八分流室17-8和第九分流室17-9共9个分流室，所述出口端管束固定板19和出口端端盖7之间通过出口端隔板18分隔成第一集流室20-1、第二集流室20-2、第三集流室20-3、第四集流室20-4、第五集流室20-5、第二集流室20-6、第七集流室20-7、第八集流室20-8和第九集流室20-9共9个集流室20。第一分流室17-1上连接有第一管侧制冷剂分流管，第一管侧制冷剂分流管上安装有第一制冷剂进口控制阀门8-1，第二分流室17-2上连接有第二管侧制冷剂分流管，第二管侧制冷剂分流管上安装有第二制冷剂进口控制阀门8-2，第三分流室17-3上连接有第三管侧制冷剂分流管，第三管侧制冷剂分流管上安装有第三制冷剂进口控制阀门8-3，第四分流室17-4上连接有第四管侧制冷剂分流管，第四管侧制冷剂分流管上安装有第四制冷剂进口控制阀门8-4，第五分流室17-5上连接有第五管侧制冷剂分流管，第五管侧制冷剂分流管上安装有第五制冷剂进口控制阀门8-5，第六分流室17-6上连接有第六管侧制冷剂分流管，第六管侧制冷剂分流管上安装有第六制冷剂进口控制阀门8-6，第七分流室17-7上连接有第七管侧制冷剂分流管，第七管侧制冷剂分流管上安装有第七制冷剂进口控制阀门8-7，第八分流室17-8上连接有第八管侧制冷剂分流管，第八管侧制冷剂分流管上安装有第八制冷剂进口控制阀门8-8，第九分流室17-9上连接有第九管侧制冷剂分流管，第九管侧制冷剂分流管上安装有第九制冷剂进口控制阀门8-9。第一管侧制冷剂分流管、第二管侧制冷剂分流管、第三管侧制冷剂分流管、第四管侧制冷剂分流管、第五管侧制冷剂分流管、第六管侧制冷剂分流管、第七管侧制冷剂分流管、第八管侧制冷剂分流管和第九管侧制冷剂分流管分别与管侧制冷剂进口总管9连接。第一集流室20-1上连接有第一管侧制冷剂集流管，第一管侧制冷剂集流管上安装有第一制冷剂出口控制阀门11-1，第二集流室20-2上连接有第二管侧制冷剂集流管，第二管侧制冷剂集流管上安装有第二制冷剂出口控制阀门11-2，第三集流室20-3上连接有第三管侧制冷剂集流管，第三管侧制冷剂集流管上安装有第三制冷剂出口控制阀门11-3，第四集流室20-4上连接有第四管侧制冷剂集流管，第四管侧制冷剂集流管上安装有第四制冷剂出口控制阀门11-4，第五集流室20-5上连接有第五管侧制冷剂集流管，第五管侧制冷剂集流管上安装有第五制冷剂出口控制阀门11-5，第六集流室20-6上连接有第六管侧制冷剂集流管，第六管侧制冷剂集流管上安装有第六制冷剂出口控制阀门11-6，第七集流室20-7上连接有第七管侧制冷剂集流管，第七管侧制冷剂集流管上安装有第七制冷剂出口控制阀门11-7，第八集流室20-8上连接有第八管侧制冷剂集流管，第八管侧制冷剂集流管上安装有第八制冷剂出口控制阀门11-8，第九集流室20-9上连接有第九管侧制冷剂集流管，第九管侧制冷剂集流管上安装有第九制冷剂出口控制阀门11-9。第一管侧制冷剂集流管、第二管侧制冷剂集流管、第三管侧制冷剂集流管、第四管侧制冷剂集流管、第五管侧制冷剂集流管、第六管侧制冷剂集流管、第七管侧制冷剂集流管、第八管侧制冷剂集流管和第九管侧制冷剂分流管分别与管侧制冷剂出口总管12连接。第一分流室17-1和第一集流室20-1相对设置，第二分流室17-2和第一集流室20-2相对设置，第三分流室17-3和第一集流室20-3相对设置，第四分流室17-4和第四集流室20-4相对设置，第五分流室17-5和第五集流室20-5相对设置，第六分流室17-6和第六集流室20-6相对设置，第七分流室17-7和第七集流室20-7相对设置，第八分流室17-8和第八集流室20-8相对设置，第九分流室17-9和第九集流室20-9相对设置。
换热管15分为9组管束穿过进口端管束固定板14和出口端管束固定板19，分别连通第一分流室17-1与第一集流室20-1、第二分流室17-2和第二集流室20-2、第三分流室17-3和第三集流室20-3、第四分流室17-4和第四集流室20-4、第五分流室17-5和第五集流室20-5、第六分流室17-6和第六分流室20-6、第七分流室17-7和第七集流室20-7、第八分流室17-8和第八集流室20-8、第九分流室17-9和第九集流室20-9。第一分流管、第一集流管、连通第一分流室与第一集流室的管束、安装于第一分流管上的第一制冷剂进口控制阀门、安装于第一集流管上的第一制冷剂出口控制阀门组成封闭的第一管侧换热组件单元；第二分流管、第二集流管、连通第二分流室与第二集流室的管束、安装于第二分流管上的第二制冷剂进口控制阀门、安装于第二集流管上的第二制冷剂出口控制阀门组成封闭的第二管侧换热组件单元；以此类推，共组成9个封闭的管侧换热组件单元。
以R290/CO2复叠式制冷***为例，低温循环CO2气体作为管侧制冷剂，从压缩机排出，经管侧制冷剂进口总管9，分别经第一制冷剂进口控制阀门8-1、第二制冷剂进口控制阀门8-2、第三制冷剂进口控制阀门8-3、第四制冷剂进口控制阀门8-4、第五制冷剂进口控制阀门8-5、第六制冷剂进口控制阀门8-6、第七制冷剂进口控制阀门8-7、第八制冷剂进口控制阀门8-8和第九制冷剂进口控制阀门8-9进入相对应的管束内，并放热冷凝成液体后，分别经第一制冷剂出口控制阀门11-1、第二制冷剂出口控制阀门11-2、第三制冷剂出口控制阀门11-3、第四制冷剂出口控制阀门11-4、第五制冷剂出口控制阀门11-5、第六制冷剂出口控制阀门11-6、第七制冷剂出口控制阀门11-7、第八制冷剂出口控制阀门11-8和第九制冷剂出口控制阀门11-9汇集进入管侧制冷剂出口总管12，流出冷凝蒸发器，进入CO2低温循环的节流降压元件；经过节流降压后的高温循环工质R290，作为壳侧制冷剂，从壳侧制冷剂进口管6进入壳体5内吸热沸腾成气体，经壳侧制冷剂出口管2流出冷凝蒸发器，进入高温循环压缩机。
试验过程中，可以根据使用需要，通过关闭相对应的管侧换热组件单元中的制冷剂进口控制阀门和制冷剂出口控制阀门，可将九个封闭的管侧换热组件单元任意组合，从而实现任意换热面积、管束布置方式的调节。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种可调节换热面积和管束布置方式的冷凝蒸发器，其特征在于，包括壳体、进口端端盖、出口端端盖、进口端管束固定板、出口端管束固定板和多个封闭的管侧换热组件单元，所述壳体的上部两端分别连接有壳侧制冷剂进口接管和壳侧制冷剂出口接管；所述壳体的一端固定连接有所述进口端管束固定板和进口端端盖，所述壳体的另一端固定连接有出口端管束固定板和出口端端盖，所述进口端管束固定板和进口端端盖之间通过进口端隔板分隔成多个分流室，所述出口端管束固定板和出口端端盖之间通过出口端隔板分隔成多个集流室；每个所述管侧换热组件单元包括穿过所述进口端管束固定板和出口端管束固定板并连通相同位置上的分流室和集流室的多根换热管组成的管束、与相对应的所述分流室连接的管侧制冷剂分流管以及与相对应的所述集流室连接的管侧制冷剂集流管，每个所述管侧换热组件单元的所述管侧制冷剂分流管上分别安装有制冷剂进口控制阀门并与管侧制冷剂进口总管连接，每个所述管侧换热组件单元的所述管侧制冷剂集流管上分别安装有制冷剂出口控制阀门并与所述管侧制冷剂出口总管连接；每个管侧制冷剂分流管、相对应的分流室、相对应的集流室、连通相对应的分流室和集流室的管束以及相对应的集流管形成封闭的换热空间，通过控制所述制冷剂进口控制阀门和制冷剂出口控制阀门的开启和关闭实现换热面积的调节和管束布置方式的变换。
2.根据权利要求1所述的可调节换热面积和管束布置方式的冷凝蒸发器，其特征在于，所述管侧换热组件单元的数量为2-9个。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140507