一种纯逆流壳管式换热器及其制作方法

技术领域

本发明涉及壳管式换热器技术领域，尤其涉及的是一种纯逆流壳管式换热器及其制作方法。

背景技术

目前在空调或冷水机组制冷设备中，经常会应用到壳管式换热器，如图1 为传统壳管式换热器主视图，壳程内通入冷媒，管程内通入冷却水，高温高压的冷媒气体进入换热器，充满换热器壳体内部空间，冷却水通过管程在换热管内流动，两股流体通过换热管管壁传热，进行换热，高温高压冷媒气体散热和液化，冷却水温度由低变高，完成换热过程。

但传统壳管式换热器壳程内部的冷媒处于相对静止的方式，高温高压的冷媒气体充满换热器壳体内部空间，整个壳体内部的冷媒基本处于相同温度和相同压力，但换热管管程中的冷却水却是流动的，进口管处温度低，出口管处温度高，与相同温度和压力的冷媒气体换热时出现温差不均匀，进口处温差大换热效果好，而出口处温差小换热效果差，导致换热器整体上换热效果较差，降低空调器的整体能效，同时，相同换热量和换热效果情况下，空调器所需的热面积较大，浪费换热管和换热器材料。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纯逆流壳管式换热器及其制作方法，旨在解决现有的壳管式换热器壳程制冷冷剂相对静止，换热效率低，换热温差不均匀，导致空调器整体能效降低，浪费换热材料的问题。

本发明的技术方案如下：

一种纯逆流壳管式换热器，其中，包括筒体、第一管板、第二管板、第一端盖、第二端盖、换热管和导流板，所述筒体两端开放，第一管板和第二管板分别设置在筒体的两开放端上；导流板设置在筒体的对称轴上，一端延伸至第一管板并接触第一管板，另一端沿第二管板方向延伸，但不与第二管板接触；导流板把筒体分成上下两部分，筒体上部和筒体下部通过导流板和第二管板之间的缺口连通；第一管板下部设置有第一换热管进口，第一管板上部设置有第二换热管出口，第二管板下部设置有第一换热管出口，第二管板上部设置有第二换热管进口，筒体下部设置有第一换热管，第一换热管一端连接至第一换热管进口，第一换热管另一端连接至第一换热管出口，筒体上部设置有第二换热管，第二换热管一端连接至第二换热管进口，第二换热管另一端连接至第二换热管出口；第一端盖与第一管板连接，第一端盖罩在第一管板外面，第二端盖与第二管板连接，第二端盖罩在第二管板外面，所述筒体、第一端盖和第二端盖共同形成封闭腔体；在筒体靠近第一管板一端的筒壁上设置有冷媒进口，在筒体的筒壁上还设置有冷媒出口，冷媒进口连接冷媒进口管，冷媒出口连接冷媒出口管，所述冷媒进口和冷媒出口之间的垂直距离等于筒体上部顶端与筒体下部顶端在筒体同一截面上的最大距离；所述第一端盖的对称轴上设置有分程隔板，分程隔板延伸至第一管板处，使第一端盖分成互不连通的出水上部和进水下部，第一端盖上分别设置有出水口和进水口，所述出水口位于出水上部，进水口位于进水下部，出水口连接出水管，进水口连接进水管；其中冷媒流向为：由冷媒进口管、冷媒进口处进入筒体上部，继而沿导流板运动至导流板和第二管板之间的缺口，改变流动方向后进入筒体下部，此时冷媒完成相变成为液态，从冷媒出口、冷媒出口管处流出纯逆流壳管式换热器；其中冷却水流向为：从进水管、进水口进入进水下部，继而进入第一换热管，从第一换热管出来后进入由第二管板和第二端盖组成的空间处，改变流动方向后进入第二换热管，再进入出水上部，最后经出水口、出水管排出纯逆流壳管式换热器。

所述的纯逆流壳管式换热器，其中，所述筒体采用圆筒结构，第一管板、第二管板、第一端盖和第二端盖采用截面结构与筒体截面结构一致的圆板。

所述的纯逆流壳管式换热器，其中，所述冷媒进口和冷媒出口位于同一直线上。

所述的纯逆流壳管式换热器，其中，所述第一换热管进口和第二换热管出口设置多个。

所述的纯逆流壳管式换热器，其中，所述第一换热管进口和第二换热管出口采用光管或外螺纹高效换热管或内螺纹高效换热管或内外螺纹高效换热管。

一种如上述任意一项所述的纯逆流壳管式换热器的制作方法，其中，具体包括以下步骤：

步骤A00：把无缝钢管按照筒体的结构要求进行开料，得到两端开放的筒体结构，在筒体的筒壁上开设冷媒进口和冷媒出口，其中冷媒进口靠近筒体其中一个开放端，得到筒体；

步骤B00：把钣金原材料按照导流板尺寸进行开料，得到料板，再将料板按导流板结构进行折完成型，得到导流板；

步骤C00：把无缝钢管按照出水管、进水管、冷媒进口管和冷媒出口管的结构要求进行开料，并车削成型，得到出水管、进水管、冷媒进口管和冷媒出口管；

步骤D00：把冷媒进口管和冷媒出口管分别焊接在筒体的冷媒进口和冷媒出口上；

步骤E00：把导流板安装在筒体100的对称轴上；

步骤F00：把第一管板和第二管板分别安装在筒体的两开放端上，导流板一端延伸至第一管板并接触第一管板，导流板另一端沿第二管板方向延伸，但不与第二管板接触；

步骤G00：把铜光管胚管按第一换热管和第二换热管的结构要求加工成型，得到第一换热管和第二换热管；

步骤H00：把第一换热管一端连接至第一换热管进口，第一换热管另一端连接至第一换热管出口，把第二换热管一端连接至第二换热管进口，第二换热管另一端连接至第二换热管出口，并将第一换热管两端与第一换热管进口、第一换热管出口胀接严密，将第二换热管与第二换热管进口、第二换热管出口胀接严密；

步骤I00：把加工成型的第二端盖与第二管板连接；

步骤J00：在车削成型的第一端盖上开设出水口和进水口，把出水管和进水管分别焊接在出水口和进水口上，把分程隔板焊接在第一端盖的对称轴上，得到第一端盖；

步骤K00：把加工完毕的第一端盖与第一管板连接，得到纯逆流壳管式换热器。

本发明的有益效果：本发明通过提供一种纯逆流壳管式换热器及其制作方法，壳程中的冷媒沿纯逆流壳管式换热器导流板方向，上半部分由右向左流动，在导流板缺口处转弯后，下半部分沿纯逆流壳管式换热器导流板方向由左向右流动，同时，管程中上半部分的冷却水沿换热管由右向左流动，在第二端盖处转弯，下半部分的冷却水沿换热管由左向右流动，两种换热流体之间纯逆向流动换热，提升了换热管表面的换热系数，提高了换热效果，从而大幅度提升逆流壳管式换热器的换热性能；由于两种换热流体之间纯逆向流动换热，在冷却水进水口和冷媒出口处，管程中的冷却水进水温度最低，与其换热器的冷媒出口温度也最低；在冷却出水口和冷媒进口处，管程中的冷却水进水温度最高，与其换热器的冷媒进口温度也最高，高温的冷媒与高温的冷却水换热，低温的冷媒与低温的冷却水换热，这样保证在整体换热过程中换热温度均匀且均为最高，整体上提升了换热效果，换热温差更均匀，节省换热器材料的同时提升空调机的能效比，符合国家的节能减排的政策。

附图说明

图1是本发明中纯逆流壳管式换热器的结构示意图。

图2是本发明中纯逆流壳管式换热器的截面图。

图3是本发明中纯逆流壳管式换热器制作方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

如图1-2所示，本纯逆流壳管式换热器包括筒体100、第一管板210、第二管板220、第一端盖310、第二端盖320、第一换热管410、第二换热管420和导流板500，所述筒体100两端开放，第一管板210和第二管板220分别设置在筒体100的两开放端上；导流板500设置在筒体100的对称轴上，一端延伸至第一管板210并接触第一管板210，另一端沿第二管板220方向延伸，但不与第二管板220接触；导流板500把筒体100分成上下两部分，筒体100上部和筒体100下部通过导流板500和第二管板220之间的缺口连通；第一管板210下部设置有第一换热管进口211，第一管板220上部设置有第二换热管出口212，第二管板220下部设置有第一换热管出口221，第二管板上部设置有第二换热管进口222，第一换热管410设置在筒体100下部，第一换热管410一端连接至第一换热管进口211，第一换热管410另一端连接至第一换热管出口221，第二换热管420设置在筒体100上部，第二换热管420一端连接至第二换热管进口222，第二换热管420另一端连接至第二换热管出口212；第一端盖310与第一管板210连接，第一端盖310罩在第一管板210外面，第二端盖320与第二管板220连接，第二端盖320罩在第二管板220外面，所述筒体100、第一端盖310和第二端盖320共同形成封闭腔体；在筒体100靠近第一管板210一端的筒壁上设置有冷媒进口130，在筒体100的筒壁上还设置有冷媒出口140，冷媒进口130连接冷媒进口管131，冷媒出口140连接冷媒出口管141，所述冷媒进口130和冷媒出口140之间的垂直距离等于筒体100上部顶端与筒体100下部顶端在筒体同一截面上的最大距离；所述第一端盖310的对称轴上设置有分程隔板317，分程隔板317延伸至第一管板210处，使第一端盖310分成互不连通的出水上部311和进水下部312，第一端盖310上分别设置有出水口313和进水口314，所述出水口313位于出水上部311，进水口314位于进水下部312，出水口313连接出水管315，进水口314连接进水管316。

所述筒体100可根据实际需要采用圆筒结构，方筒结构以及其他筒体结构，第一管板210、第二管板220、第一端盖310和第二端盖320截面结构与筒体100的截面结构一致：当筒体100采用圆筒结构时，第一管板210、第二管板220、第一端盖310和第二端盖320采用截面结构与筒体100截面结构一致的圆板；当筒体100采用方筒结构时，第一管板210、第二管板220、第一端盖310和第二端盖320采用截面结构与筒体100截面结构一致的方板。本实施例中，所述筒体100采用圆筒结构时，第一管板210、第二管板220、第一端盖310和第二端盖320采用截面结构与筒体100截面结构一致的圆板。

为了使冷媒流体在筒体100内的流通的距离更长，增大本纯逆流壳管式换热器的换热效果，所述冷媒进口130和冷媒出口140位于同一直线上。

所述第一换热管进口211和第二换热管出口212安实际需要设置多个。所述第一换热管进口211和第二换热管出口212可以采用光管或外螺纹高效换热管或内螺纹高效换热管或内外螺纹高效换热管，等等。

本纯逆流壳管式换热器中冷媒流向为：高温冷媒由冷媒进口管131、冷媒进口130处进入筒体100上部，继而沿导流板500运动至导流板500和第二管板220之间的缺口，改变流动方向后进入筒体100下部，此时冷媒完成相变成为液态，从冷媒出口140、冷媒出口管141处流出纯逆流壳管式换热器。本纯逆流壳管式换热器中冷却水流向为：冷却水从进水管316、第一端盖310的进水口314进入进水下部312，继而进入第一换热管410，从第一换热管410出来后进入由第二管板220和第二端盖320组成的空间处，改变流动方向后进入第二换热管420，再进入出水上部311，最后经出水口313、出水管315排出纯逆流壳管式换热器。本纯逆流壳管式换热器的冷媒处于换热管外流动，冷却水处于换热管内流动，但这两股流体的流动方向相反，实现两股流体的纯流向流动。

如图3所示，一种如上述所述的纯逆流壳管式换热器的制作方法，具体包括以下步骤：

步骤A00：把无缝钢管按照筒体100的结构要求进行开料，得到两端开放的筒体结构，在筒体100的筒壁上开设冷媒进口130和冷媒出口140，其中冷媒进口130靠近筒体100其中一个开放端，得到筒体100；

步骤B00：把钣金原材料按照导流板500尺寸进行开料，得到料板，再将料板按导流板500结构进行折完成型，得到导流板500；

步骤C00：把无缝钢管按照出水管315、进水管316、冷媒进口管131和冷媒出口管141的结构要求进行开料，并车削成型，得到出水管315、进水管316、冷媒进口管131和冷媒出口管141；

步骤D00：把冷媒进口管131和冷媒出口管141分别焊接在筒体100的冷媒进口130和冷媒出口140上；

步骤E00：把导流板500安装在筒体100的对称轴上；

步骤F00：把第一管板210和第二管板220分别安装在筒体100的两开放端上，导流板500一端延伸至第一管板210并接触第一管板210，导流板500另一端沿第二管板220方向延伸，但不与第二管板220接触；

步骤G00：把铜光管胚管按第一换热管410和第二换热管420的结构要求加工成型，得到第一换热管410和第二换热管420；

步骤H00：把第一换热管410一端连接至第一换热管进口211，第一换热管410另一端连接至第一换热管出口221，把第二换热管420一端连接至第二换热管进口222，第二换热管420另一端连接至第二换热管出口212，并将第一换热管410两端与第一换热管进口211、第一换热管出口221胀接严密，将第二换热管420与第二换热管进口222、第二换热管出口212胀接严密；

步骤I00：把加工成型的第二端盖320与第二管板220连接；

步骤J00：在车削成型的第一端盖310上开设出水口313和进水口314，把出水管315和进水管316分别焊接在出水口313和进水口314上，把分程隔板311焊接在第一端盖310的对称轴上，得到加工完毕的第一端盖310；

步骤K00：把加工完毕的第一端盖310与第一管板210连接，得到纯逆流壳管式换热器。

其中，所述步骤A00中， 把无缝钢管按照筒体100的结构要求利用切割工具完成筒体100开料，利用割孔机在筒体100的筒壁上开孔，再利用倒角机开好坡口，得到冷媒进口130和冷媒出口140，其中冷媒进口130靠近筒体100其中一个开放端，得到筒体100。

其中，所述步骤B00中，利用钣金开料设备把钣金原材料按照导流板500尺寸进行开料，得到料板，再将料板利用折弯机按导流板500结构进行折完成型，得到导流板500。

其中，所述步骤C00中，利用切割工具把无缝钢管按照出水管315、进水管316、冷媒进口管131和冷媒出口管141的结构要求进行开料，并车削成型，得到出水管315、进水管316、冷媒进口管131和冷媒出口管141。

其中，所述步骤E00中，把导流板500通过螺栓连接或焊接方式安装在筒体100的对称轴上。

其中，所述步骤F00中，把第一管板210和第二管板220分别焊接在筒体100的两开放端上，导流板500一端延伸至第一管板210并接触第一管板210，导流板500另一端沿第二管板220方向延伸，但不与第二管板220接触。

    其中，所述步骤G00中，利用高效换热管滚牙机把铜光管胚管按第一换热管410和第二换热管420的结构要求加工成型，得到第一换热管410和第二换热管420。

其中，所述步骤I00中，把加工成型的第二端盖320与第二管板220螺栓连接。

    其中，所述步骤J00中，使用车床设备完成第一端盖310的加工，在车削成型的第一端盖310上开设出水口313和进水口314，把出水管315和进水管316分别焊接在出水口313和进水口314上，并焊接严密，把分程隔板311焊接在第一端盖310的对称轴上，得到加工完毕的第一端盖310。

    其中，所述步骤K00中，把加工完毕的第一端盖310与第一管板210螺栓连接，得到纯逆流壳管式换热器。

    本纯逆流壳管式换热器中壳程内的冷媒沿纯逆流壳管式换热器导流板方向，上半部分由右向左流动，在导流板缺口处转弯后，下半部分沿纯逆流壳管式换热器导流板方向由左向右流动，同时，管程内上半部分的冷却水沿换热管由右向左流动，在第二端盖处转弯，下半部分的冷却水沿换热管由左向右流动，两种换热流体之间纯逆向流动换热，提升了换热管表面的换热系数，提高了换热效果，从而大幅度提升逆流壳管式换热器的换热性能；由于两种换热流体之间纯逆向流动换热，在冷却水进水口和冷媒出口处，管程中的冷却水进水温度最低，与其换热器的冷媒出口温度也最低；在冷却出水口和冷媒进口处，管程中的冷却水进水温度最高，与其换热器的冷媒进口温度也最高，高温的冷媒与高温的冷却水换热，低温的冷媒与低温的冷却水换热，这样保证在整体换热过程中换热温度均匀且均为最高，整体上提升了换热效果，换热温差更均匀，节省换热器材料的同时提升空调机的能效比，符合国家的节能减排的政策。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。