CN208872149U - 冷凝器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种冷凝器，包括：壳体，所述壳体具有容腔；入口管，所述入口管为从入口到出口内径逐渐增大的圆管，其中所述入口管被设置为穿过所述壳体的上部，并且所述入口管的出口容纳在所述容腔中；和防冲板，所述防冲板容纳在所述容腔中，所述防冲板位于所述入口管的出口的下方，并且所述防冲板与所述出口之间具有能够使从所述出口流出的流体流过的间距。本申请的冷凝器能够减小流入入口管的制冷剂气体的摩擦损失和局部阻力，使得进入冷凝器的制冷剂气体的动压部分地转换成静压并且减少制冷剂气体从入口进入到筒体的静压损失，从而提高制冷剂气体在冷凝器中的冷凝压力，以增强换热性能。
Description
技术领域
本申请涉及热交换器等机械领域，更确切地说是一种冷凝器。
背景技术
冷凝器的壳体内容纳有换热管，冷凝器的入口管通常布置在冷凝器的上部，气态流体从冷凝器的入口管进入冷凝器的壳体内。由于气态流体速度较高，气态流体直接冲击换热管容易引起管热管断裂。
实用新型内容
本申请的示例性实施例可以解决至少一些上述问题。
本申请提供一种冷凝器，冷凝器包括：壳体，所述壳体具有容腔；入口管，所述入口管为从入口到出口内径逐渐增大的圆管，其中所述入口管被设置为穿过所述壳体的上部，并且所述入口管的出口容纳在所述容腔中；和防冲板，所述防冲板容纳在所述容腔中，所述防冲板位于所述入口管的出口的下方，并且所述防冲板与所述出口之间具有能够使从所述出口流出的流体流过的间距。
根据上述冷凝器，所述入口管的出口在所述防冲板上具有沿所述入口管的轴向的投影区域，所述投影区域为无孔区。
根据上述冷凝器，所述入口管的内径从所述入口到所述出口平滑地增大。
根据上述冷凝器，所述入口管的所述入口具有入口面积A1，所述入口管的所述出口的边缘竖直向下延伸至所述防冲板形成的面具有出口延伸面积A2，入口面积A1与出口延伸面积A2的比值AreaRatio满足：
其中，a的取值范围为大于‐2000并且小于0；b的取值范围为大于0并且小于20；c的取值范围为大于0并且小于200；并且压力回收系数Cv的取值范围为大于0.4并且小于0.65。
根据上述冷凝器，所述比值AreaRatio＝A2/A1的取值范围为大于等于1.65并且小于等于3。
根据上述冷凝器，所述出口延伸面积A2至少部分地根据所述出口的周长与所述间距H确定。
根据上述冷凝器，所述入口管的内壁在轴截面的曲线满足以下曲线中的任意一种或几种：
(x-f)2+(y-g)2＝h2，其中f的取值范围为大于‐1并且小于1，g的取值范围为大于0并且小于100，并且h的取值范围为大于0并且小于100；
y＝lx2+mx+n，其中l的取值范围为大于0，m的取值范围为大于‐10并且小于10，并且h的取值范围为大于‐20并且小于20；
y＝ox3+px2+qx+s，其中o的取值范围为大于0，p的取值范围为大于‐10并且小于10，q的取值范围为大于‐20并且小于20，并且h的取值范围为大于0并且小于100；
其中u的取值范围为u的绝对值大于4并且小于8，并且v的取值范围为v的绝对值大于1并且小于2。
根据上述冷凝器，所述防冲板被配置为使得所述流体沿着所述防冲板的上表面流过所述防冲板的边缘的至少一部分。
根据上述冷凝器，所述防冲板在所述冷凝器的宽度方向上的两侧边缘向上弯折。
根据上述冷凝器，所述防冲板通过所述防冲板在所述冷凝器的宽度方向上的两侧边缘连接在所述壳体上。
本申请的冷凝器能够减小流入入口管的制冷剂气体的摩擦损失和局部阻力，使得进入冷凝器的制冷剂气体的动压部分地转换成静压并且减少制冷剂气体从入口进入到筒体的静压损失，从而提高制冷剂气体在冷凝器中的冷凝压力，以增强换热性能。
附图说明
本申请特征和优点可通过参照附图阅读以下详细说明得到更好地理解，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：
图1是本申请的一个实施例的冷凝器的立体图；
图2A是图1中的冷凝器沿筒体的轴向方向竖直剖切的剖视图；
图2B是图1中的冷凝器沿垂直于筒体的轴向方向竖直剖切的剖视图；
图3是图2A的局部放大图；
图4是图3中入口管的轴截面的一部分的示意图；
图5是图1中入口管的压力回收系数Cv随比值AreaRatio的变化示意图；
图6A‐6C是图2A示出的实施例的入口管与防冲板相对位置关系的示意图；
图7A是根据本申请的另一个实施例沿筒体的轴向方向竖直剖切的剖视图；
图7B是图7A中的冷凝器沿垂直于筒体的轴向方向竖直剖切的剖视图；
图8A‐8C是图7A示出的实施例的入口管与防冲板相对位置关系的示意图；
图9是根据本申请的再一个实施例沿筒体的轴向方向竖直剖切的剖视图。
具体实施方式
下面将参考构成本说明书一部分的附图对本实用新型的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，虽然在本实用新型中使用表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、等方向或方位性的描述本实用新型的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本实用新型所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。在以下的附图中，同样的零部件使用同样的附图号，相似的零部件使用相似的附图号，以避免重复描述。
图1是本申请的一个实施例的冷凝器100的立体图。图2A是图1中的冷凝器100沿筒体102的轴向方向竖直剖切的剖视图。图2B是图1中的冷凝器100沿垂直于筒体102的轴向方向竖直剖切的剖视图。如图1‐2C所示，冷凝器100包括壳体112。壳体112包括筒体102、左分隔板116、右分隔板114、左端板226和右端板118。其中，筒体102的左右两端分别由左分隔板116和右分隔板114封闭，以形成容腔202。左端板226为圆弧形，左端板226与左分隔板116相连接，形成连通腔208。右端板118也为圆弧形，右端板118与右分隔板114相连接。右分隔板114还包括从右分隔板114横向延伸至右端板118的横向分隔板210，从而形成出口容腔234和入口容腔232。壳体112还包括介质入口管122和介质出口管124，介质入口管122和介质出口管124设置在右端板118上，并且介质入口管122与入口容腔232流体连通，介质出口管124与出口容腔234流体连通。
如图1和图2A所示，冷凝器100还包括第一管束242和位于第一管束242下方的第二管束244。第一管束242和第二管束244水平地置在容腔202中。第一管束242的一端与连通腔208流体连通，第一管束242的另一端与出口容腔234流体连通；第二管束244的一端与连通腔208流体连通，第二管束244的另一端与入口容腔232流体连通，从而使得冷却介质能够通过介质入口管122后依次流过入口容腔232、第二管束244、连通腔208、第一管束242以及出口容腔234，并通过介质出口管124流出冷凝器100(按图2A中的箭头M示出的流向)。冷凝器100还包括入口管120和出口管130。入口管120位于筒体102的上部，用于接收制冷剂气体。出口管130位于筒体102的下部，用于将冷凝后的制冷剂液体排出筒体102。从入口管120流入筒体102的制冷剂气体与第一管束242和第二管束244中的介质进行热交换，制冷剂气体被冷凝成制冷剂液体后能够通过出口管130排出筒体102。
冷凝器100还包括防冲板204。作为一个示例，防冲板204大致为平板并且被横置在容腔202中。防冲板204被布置在入口管120的下方，并且位于第一管束242的上方，从而使得当制冷剂气体以较高的速度从入口管120流入筒体102时，防冲板204能够防止制冷剂气体直接冲击第一管束242，从而避免第一管束242断裂。此外，防冲板204还被布置成与入口管120的出口224之间具有间距H，以使得制冷剂流体能够从出口224流出后流向第一管束242和第二管束244。防冲板204通过一对连接杆206焊接在筒体102上。
图3是图2A的局部放大图，以更详细地示出入口管120和防冲板204的结构的一个实施例。如图3所示，入口管120为从入口222到出口224内径逐渐增大的圆管，其具有中心轴线K。入口管120穿过壳体112的上部，并且入口管120的出口224容纳在容腔202中。入口管120的入口222具有内径D1，入口管120的出口224具有内径D2，入口管120的内径从入口222的内径D1平滑地增大到出口224的内径D2。入口管120的出口224在防冲板204上具有沿入口管120的中心轴线K竖直向下投影的投影区域S。投影区域S为无孔区，以使得制冷剂气体能够沿着防冲板204的上表面流过防冲板204的边缘的至少一部分后与第一管束242接触，从而防止制冷剂气体直接冲击第一管束242。
图4是图3中入口管120的轴截面的一部分的示意图，以示出入口管120的内壁的具体形状。其中x表示入口管120的内壁在轴截面上、并且在垂直于中心轴线K方向上的距离，y表示入口管120的内壁在轴截面上，并且在平行于中心轴线K方向上的距离。入口管120内壁在轴截面的曲线满足以下曲线中的任意一种或几种，其中f、g、h、l、m、n、o、p、q、u和v表示常数：
(x-f)2+(y-g)2＝h2，其中f的取值范围为大于‐1并且小于1，g的取值范围为大于0并且小于100，并且h的取值范围为大于0并且小于100；
y＝lx2+mx+n，其中l的取值范围为大于0，m的取值范围为大于‐10并且小于10，并且h的取值范围为大于‐20并且小于20；
y＝ox3+px2+qx+s，其中o的取值范围为大于0，p的取值范围为大于‐10并且小于10，q的取值范围为大于‐20并且小于20，并且h的取值范围为大于0并且小于100；
其中u的取值范围为u的绝对值大于4并且小于8，并且v的取值范围为v的绝对值大于1并且小于2。
入口管120的内径从入口222的内径D1平滑地渐扩为出口224的内径D2能够使流入入口管120的制冷剂气体的摩擦损失减小，并且这种渐扩的结构还能够使制冷剂气体的局部阻力减小。
作为一个示例，入口管120为等厚度管。作为另一个示例，入口管也可以为非等厚度管。
图5是图1中入口管120的压力回收系数Cv随比值AreaRatio的变化示意图。其中，入口管120的入口222具有入口面积A1，入口管120的出口224的边缘竖直向下延伸至所述防冲板(204)形成的面具有出口延伸面积A2，比值AreaRatio表示入口面积A1与出口延伸面积A2的比值。压力回收系数Cv表示进入冷凝器100的制冷剂气体的动压转换为静压的比例。例如，当压力回收系数Cv为0.3时，表示有30％的动压被转换成静压。具体地说，当比值AreaRatio满足以下公式时，入口管120与防冲板204的结构布置能够使得进入冷凝器100的制冷剂气体的动压部分地转换成静压并且减少制冷剂气体从入口222进入到筒体102的静压损失，从而提高制冷剂气体在冷凝器100中的冷凝压力，以增强换热性能。
如图5所示，压力回收系数Cv与比值AreaRatio的关系满足：
其中，a的取值范围为大于‐2000并且小于0；
b的取值范围为大于0并且小于20；
c的取值范围为大于0并且小于200；并且
压力回收系数Cv的取值范围为大于0.4并且小于0.65。
作为一个示例，比值AreaRatio＝A2/A1的取值范围为大于等于1.65并且小于等于3。
图6A‐6C是图2A示出的实施例的入口管120与防冲板204相对位置关系的示意图，其中图6A用于示出入口222的入口面积A1，图6B‐6C用于示出出口延伸面积A2。如图6A所示，图6A中阴影部分所示为入口222的入口面积A1，入口面积A1由入口222的内径D1确定。具体地说，入口面积A1与入口222的内径D1满足：
出口224的边缘竖直向下延伸至防冲板204所形成的面为一个假想的面，其为圆柱面，并且具有出口延伸面积A2。
如图6B‐6C所示，图6B中阴影部分A21与图6C中阴影部分A22的和为出口延伸面积A2。具体地，图6B中阴影部分A21表示以图6B视角(与图6C视角相同)能够看到的出口延伸面积A2的一部分，图6C中阴影部分A22表示以图6C视角(与图6B视角相同)不能够看到的出口延伸面积A2的另一部分。
更具体地说，面积A2与出口224的内径D2以及出口224与防冲板204之间的间距H满足：
A2＝πHD2
也就是说，出口延伸面积A2与出口224的周长以及出口224与防冲板204之间的间距H有关。
图7A是根据本申请的另一个实施例沿筒体102的轴向方向竖直剖切的剖视图。图7B是图7A中的冷凝器100沿垂直于筒体102的轴向方向竖直剖切的剖视图。除了防冲板204的结构不同外，其他部件的设置均与图2A‐2B相同，此处不再赘述。在图7A‐7B所示的实施例中，防冲板204在冷凝器100的宽度方向(即，垂直于筒体102的轴向)上的两侧边缘向上弯折，以形成向上延伸的延伸部702,704，并通过防冲板204在冷凝器100的宽度方向上的两侧边缘与壳体112连接。
图8A‐8C是图7A示出的实施例的入口管120与防冲板204相对位置关系的示意图，其中图8A用于示出入口222的入口面积A1，图8B‐8C用于示出出口224的边缘竖直向下延伸至防冲板204形成的面的出口延伸面积A2。图8A中所示的入口222的面积A1及其计算方法与图6A中相同，此处不再赘述。如图8B‐8C所示，图8B中阴影部分A21与图8C中阴影部分A22,A23的和为出口延伸面积A2。具体地，图8B中阴影部分A21表示以图8B视角(与图8C视角相同)能够看到的出口延伸面积A2的一部分，图8C中阴影部分A22表示以图8C视角(与图8B视角相同)被入口管120遮住的出口延伸面积A2的一部分，图8C中阴影部分A23表示以图8C视角(与图8B视角相同)被防冲板204的延伸部704遮住的出口延伸面积A2的一部分。
需要说明的是，在图6A‐6C所示出的实施例中，出口224的边缘竖直向下延伸至防冲板204的面为圆柱面(即，环形)。然而，在图8A‐8C所示出的实施例中，出口224的边缘竖直向下延伸至防冲板204形成的面不是圆柱面。具体地说，出口224的边缘竖直向下延伸所形成的面碰到防冲板204的延伸部702,704，因而出口224的边缘竖直向下延伸所形成的圆柱面会被延伸部702,704割除一部分，从而使得出口224的边缘竖直向下延伸所形成的面在出口224与防冲板204之间的面不是圆柱面。因此，出口延伸面积A2不仅与出口224的周长以及出口224与防冲板204之间的间距H有关，还与防冲板204的结构形状有关。
图9是根据本申请的再一个实施例沿筒体的轴向方向竖直剖切的剖视图。除了防冲板204的结构不同外，其他部件的设置均与图2A‐2B相同，此处不再赘述。在图9所示的实施例中，防冲板204上设有数个孔洞902，数个孔洞902均处于入口管120的出口224在防冲板204上具有沿入口管120的中心轴线K竖直向下投影的投影区域S外，以使得使得制冷剂气体被防冲板204阻挡后能够通过数个孔洞902更快地流向第一管束242。虽然防冲板204上设有数个孔洞902，但由于投影区域S下的防冲板204仍是平板，因此在图9所示的实施例中，入口222的入口面积A1与出口224的边缘竖直向下延伸至防冲板204之间的出口延伸面积A2的计算方式与图7A中所阐述的相同。
需要说明的是，虽然本申请中的防冲板都被大致设置为平板，但本领域的技术人员能够理解，防冲板也可以被设计成其他更有利于制冷剂气流流动的形状结构。
此外，虽然本申请中的冷凝器均以壳管式冷凝器为例进行描述，但是本领域的技术人员能够理解，根据本实用新型的精神，冷凝器不仅可以是壳管式冷凝器，也可以是其他不同形式的冷凝器，如套管式冷凝器。
尽管本文中仅对本申请的一些特征进行了图示和描述，但是对本领域技术人员来说可以进行多种改进和变化。因此应该理解，所附的权利要求旨在覆盖所有落入本申请实质精神范围内的上述改进和变化。
Claims (10)
1.一种冷凝器(100)，其特征在于：
所述冷凝器(100)包括：
壳体(112)，所述壳体(112)具有容腔(202)；
入口管(120)，所述入口管(120)为从入口(222)到出口(224)内径逐渐增大的圆管，其中所述入口管(120)被设置为穿过所述壳体(112)的上部，并且所述入口管(120)的出口(224)容纳在所述容腔(202)中；和
防冲板(204)，所述防冲板(204)容纳在所述容腔(202)中，所述防冲板(204)位于所述入口管(120)的出口(224)的下方，并且所述防冲板(204)与所述出口(224)之间具有能够使从所述出口(224)流出的流体流过的间距(H)。
2.如权利要求1所述的冷凝器(100)，其特征在于：
所述入口管(120)的出口(224)在所述防冲板(204)上具有沿所述入口管(120)的轴向的投影区域(S)，所述投影区域(S)为无孔区。
3.如权利要求1所述的冷凝器(100)，其特征在于：
所述入口管(120)的内径从所述入口(222)到所述出口(224)平滑地增大。
4.如权利要求3所述的冷凝器(100)，其特征在于：
所述入口管(120)的所述入口(222)具有入口面积(A1)；
所述入口管(120)的所述出口(224)的边缘竖直向下延伸至所述防冲板(204)形成的面具有出口延伸面积(A2)；
所述入口面积(A1)与所述出口延伸面积(A2)的比值AreaRatio满足：
其中，a的取值范围为大于‐2000并且小于0；
b的取值范围为大于0并且小于20；
c的取值范围为大于0并且小于200；并且
压力回收系数Cv的取值范围为大于0.4并且小于0.65。
5.如权利要求4所述的冷凝器(100)，其特征在于：
所述比值AreaRatio＝A2/A1的取值范围为大于等于1.65并且小于等于3。
6.如权利要求4所述的冷凝器(100)，其特征在于：
所述出口延伸面积(A2)至少部分地根据所述出口(224)的周长与所述间距(H)确定。
7.如权利要求3所述的冷凝器(100)，其特征在于：
所述入口管(120)的内壁在轴截面的曲线满足以下曲线中的任意一种或几种：
(x-f)2+(y-g)2＝h2，其中f的取值范围为大于-1并且小于1，g的取值范围为大于0并且小于100，并且h的取值范围为大于0并且小于100；
y＝lx2+mx+n，其中l的取值范围为大于0，m的取值范围为大于-10并且小于10，并且h的取值范围为大于-20并且小于20；
y＝ox3+px2+qx+s，其中o的取值范围为大于0，p的取值范围为大于-10并且小于10，q的取值范围为大于-20并且小于20，并且h的取值范围为大于0并且小于100；
其中u的取值范围为u的绝对值大于4并且小于8，并且v的取值范围为v的绝对值大于1并且小于2。
8.如权利要求1所述的冷凝器(100)，其特征在于：
所述防冲板(204)被配置为使得所述流体沿着所述防冲板(204)的上表面流过所述防冲板(204)的边缘的至少一部分。
9.如权利要求1所述的冷凝器(100)，其特征在于：
所述防冲板(204)在所述冷凝器(100)的宽度方向上的两侧边缘向上弯折。
10.如权利要求1所述的冷凝器(100)，其特征在于：
所述防冲板(204)通过所述防冲板(204)在所述冷凝器(100)的宽度方向上的两侧边缘连接在所述壳体(112)上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |