吹吸式壳管换热器的制作方法

1.本实用新型涉及一种吹吸式壳管换热器。


背景技术：

2.现有技术中，制冷剂系统的壳管式换热器主要有两种：
3.一种是湿式壳管换热器，载冷剂流体走管程即管内，制冷剂流体走壳程即管外壳内。湿式壳管换热器因为制冷剂在管外壳内的腔体中进行蒸发沸腾或冷凝，具有换热效率高，制冷剂阻力小的优势。但是，在用作蒸发器的时候，制冷剂蒸发变成气体从换热器顶部的气口流出，而制冷剂循环中携带的压缩机润滑油则留在腔体内，无法随着气体流出，从而无法回到压缩机，造成压缩机缺油故障。因此，往往湿式换热器需要增设额外的回油管路和控制器，如cn 111322797外置回油器，cn 111637665内置油分离器，cn 208652981外置回油管路和控制器，等，造成成本增加，体积增加，结构复杂，控制复杂，可靠性下降。
4.另一种是干式壳管换热器，制冷剂流体走管程即管内，载冷剂流体走壳程即管外壳内。干式壳管换热器用作蒸发器时，制冷剂在管内流动，流速较高，压缩机润滑油可随制冷剂气体夹带排出，所以一般不需要考虑回油问题。但是，因为制冷剂的流形属于管内受迫流动，具有流动边界层和较大的热阻，所以换热效率普遍比湿式换热器低很多，而且制冷剂阻力较大，也会进一步降低制冷系统的能效。
5.因此，现有技术缺乏一种既能够保证较高的换热效率，并且成本较低、结构紧凑、体积较小的壳管换热器。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是要提供一种吹吸式壳管换热器。
7.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
8.本实用新型提供了一种吹吸式壳管换热器，它包括壳体、多个换热管、吹吸机构。壳体上开设有供制冷剂进出的第一出入口和第二出入口、供载冷剂进出的第三出入口和第四出入口，壳体的内部具有第一腔体，第一腔体分别与第一出入口和第二出入口相连通，并且与第三出入口和第四出入口之间不连通。多个换热管设置在第一腔体中，每个换热管均与第三出入口和第四出入口相连通，并且均与第一出入口和第二出入口之间不连通。
9.吹吸机构设置在第一腔体中，并且吹吸机构的外周与第一腔体的内壁之间密封连接。在第一腔体中，吹吸机构之上以及换热管以外的空间构成集油腔，吹吸机构之下以及换热管以外的空间构成换热腔。第一出入口开设在壳体的对应集油腔的位置处，第二出入口开设在壳体的对应换热腔的位置处。换热管贯穿吹吸机构，并且每个换热管的外壁与吹吸机构之间均具有吹吸通道，吹吸通道的上下两端分别与集油腔和换热腔相连通。具体地，吹吸机构可以是实体结构，也可以是镂空结构或蜂窝结构，吹吸机构的外周与第一腔体的内壁之间的密封处可以是一圈外周线，也可以是一圈外周面，只要保证吹吸机构的外周与第一腔体的内壁二者之间密封即可，吹吸机构与换热管之间的吹吸通道也可以是任意结构，
只要保证换热管一一对应地位于吹吸通道中。
10.当吹吸式壳管换热器做蒸发器时，气液两相或液相的制冷剂从第二出入口流入换热腔，在换热腔内沸腾蒸发，换热腔内为制冷剂与润滑油的混合物，且液位超过吹吸机构的底部。第一出入口连接制冷系统的压缩机的吸气端，压缩机从第一出入口向外抽气，迫使制冷剂以“吸”的方式从吹吸通道向上流动，流向集油腔；制冷剂在吹吸通道的流动过程中，继续与换热管的外表面换热，逐渐蒸发为气态制冷剂。因为吹吸通道的通道小，气态制冷剂具有较大的方向朝上的流速，把润滑油夹带上去，流入集油腔；最后，集油腔内的润滑油汇聚并随着气态制冷剂从第一出入口流出。
11.当吹吸式壳管换热器做冷凝器时，第一出入口连接压缩机的排气端，制冷剂流向与做蒸发器时相反，气态制冷剂从压缩机的排气端排出，流入第一出入口，进入集油腔，并迫使制冷剂以“吹”的方式从吹吸通道向下流动，流向换热腔；制冷剂在吹吸通道的流动过程中，与换热管的外表面换热，逐渐冷凝成液态制冷剂，并从吹吸通道向下吹出，此时气态制冷剂具有较大的方向朝下的流速，可以把冷凝形成的制冷剂液体迅速吹向换热腔，因为排液速度快，提高了冷凝换热效率。制冷剂在换热腔内进一步冷凝，并在底部变成液态制冷剂，再从第二出入口流出。因为重力原因，制冷剂中夹带的润滑油也向下流动，融入液态制冷剂中并从第二出入口流出。
12.进一步地，吹吸机构设置在第一腔体的上部。优选地，集油腔的容积小于换热腔的容积，这样的设置可以降低集油腔内的过热交换的比例，使换热腔内的相变热交换更为充分。优选地，吹吸机构的高度＜换热腔的高度，这样的设置，可以减小吹吸通道内的制冷剂流阻，同时发挥吹吸机构内吹吸通道的速度优势，使吹吸通道内的热交换更为充分，当吹吸式壳管换热器做蒸发器时，气态制冷剂能够更加有效地夹带润滑油，使之排出，当吹吸式壳管换热器做冷凝器时，制冷剂能够较充分地冷凝为液态，润滑油能更加有效地融入液态制冷剂中并随之流出。
13.进一步地，第二出入口的开设位置对应换热腔的底部，这样，更利于制冷剂与润滑油充分流出。
14.进一步地，壳体的内部密闭地连接有上管板和下管板，上管板与下管板之间形成上述的第一腔体。上管板在壳体内还分隔形成位于第一腔体的上方的第二腔体，第三出入口开设在壳体的对应第二腔体的位置处，上管板开设有与多个换热管一一对应的多个上通孔，每个换热管的上部与上管板相密闭连接并通过对应的上通孔与第二腔体相连通。下管板在壳体内还分隔形成位于第一腔体的下方的第三腔体，第四出入口开设在壳体的对应第三腔体的位置处，下管板开设有与多个换热管一一对应的多个下通孔，每个换热管的下部与下管板相密闭连接并通过对应的下通孔与第三腔体相连通。
15.由于上述技术方案运用，本实用新型吹吸式壳管换热器，属于湿式换热器的范畴，即制冷剂流体走壳程，相对干式换热器来说，具有换热效率高，制冷剂阻力小的优点；而相较现有的湿式换热器，本吹吸式壳管换热器，设置了特殊的吹吸机构，其具有以下优点：在用作蒸发器的时候，能够通过“吸”的方式把油吸出，从而有效回油，解决了传统湿式换热器的回油难题，可靠性高，并且不需要额外增设回油器、油分离器、回油管路或控制器，节省了成本；在用作冷凝器的时候，吹吸机构通过“吹”的方式，能够持续把换热管上产生的液体吹离换热管表面，增强了冷凝换热侧的排液能力，从而提升了冷凝器的换热效率，节材，节能，
具有较强经济性。同时，本吹吸式壳管换热器，制造方便，可以大型化，小型化和模块化，并且还具有换热管布局紧凑，换热器体积小等优点。
附图说明
16.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的组件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
17.图1是本实用新型中吹吸式壳管换热器的一个实施例的结构示意图；
18.图2是图1所示实施例中吹吸式壳管换热器的纵向剖面结构示意图；
19.图3是图2中吹吸式壳管换热器的吹吸机构位置处的横向剖面结构示意图；
20.图4是图2中吹吸式壳管换热器的集油腔位置处的横向剖面结构示意图；
21.图5是图2中吹吸式壳管换热器的换热腔位置处的横向剖面结构示意图。
22.其中，附图标记说明如下：
23.1、壳体；11、第一出入口；12、第二出入口；13、第三出入口；14、第四出入口；15、第一腔体；15a、集油腔；15b、换热腔；16、第二腔体；17、的第三腔体；2、换热管；3、吹吸机构；31、吹吸通道；4、上管板；5、下管板。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，有关指示方位或位置关系的术语，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
26.参考附图1至附图5，本实施例中的吹吸式壳管换热器，包括壳体1、换热管2、吹吸机构3、上管板4、下管板5。
27.壳体1上开设有第一出入口11、第二出入口12、第三出入口13和第四出入口14。壳体1内设置有上管板4和下管板5，如附图2所示，上管板4和下管板5的外边缘均与壳体1的内壁密闭连接，通过上管板4和下管板5将壳体1的内部分隔为从上之下依次排布的第二腔体16、第一腔体15、第三腔体17，即上管板4的上方为第二腔体16，上管板4与下管板5之间为第一腔体15，下管板5的下方为第三腔体17。上述的第一出入口11和第二出入口12分别开设在壳体1的对应第一腔体15的顶部和底部的位置处，上述的第三出入口13开设在壳体1的对应第二腔体16的位置处，上述的第四出入口14开设在壳体1的对应第三腔体17的位置处。
28.换热管2有多个，设置在第一腔体15中，且每个换热管2的上端部和下端部分别与第二腔体16和第三腔体17相连通。具体地，如附图2所示，上管板4开设有与多个换热管2一
一对应的多个上通孔（附图中未标示出），下管板5开设有与多个换热管2一一对应的多个下通孔（附图中未标示出），每个换热管2的上端部与上管板4相密闭连接并通过对应的上通孔与第二腔体16相连通，每个换热管2的下端部与下管板5相密闭连接并通过对应的下通孔与第三腔体17相连通。更为具体地，换热管2的上端部穿设在对应的上通孔中，并且上端部的外壁与上通孔的内壁相密闭连接，换热管2的下端部穿设在对应的下通孔中，并且下端部的外壁与下通孔的内壁相密闭连接。
29.吹吸机构3设置在第一腔体15中，并且吹吸机构3的外周与第一腔体15的内壁之间密封连接，吹吸机构可以是实体结构，也可以是镂空结构或蜂窝结构。如附图2至附图5所示，吹吸机构3将第一腔体15分隔为位于吹吸机构3上方的集油腔15a和位于吹吸机构3下方的换热腔15b。上述的第一出入口11开设在壳体1的对应集油腔15a的位置处，第二出入口12开设在壳体1的对应换热腔15b的位置处。吹吸机构3上开设有供多个换热管2一一对应地穿设其中的多个通孔（附图中未标示出），每个换热管2的外壁与对应的通孔的内壁之间具有空隙，该空隙被定义为吹吸通道31，吹吸通道31的上下两端分别与集油腔15a和换热腔15b相连通。
30.从而，第一出入口11、集油腔15a、吹吸通道31、换热腔15b、第二出入口12构成了换热器的壳程，第三出入口13、第二腔体16、换热管2、第三腔体17、第四出入口14构成了换热器的管程。
31.吹吸式壳管换热器具有至少两种工作状态，当其处于第一工作状态时，第一出入口11连接压缩机的吸气端，当吹吸式壳管换热器处于第二工作状态时，第一出入口11连接压缩机的排气端。
32.本吹吸式壳管换热器的工作原理：
33.当吹吸式壳管换热器做蒸发器时，气液两相或液相的制冷剂从第二出入口12流入换热腔15b，在换热腔15b内沸腾蒸发，换热腔15b内为制冷剂与润滑油的混合物，且液位超过吹吸机构3的底部。第一出入口11连接制冷系统的压缩机的吸气端，压缩机从第一出入口11向外抽气，迫使制冷剂以“吸”的方式从吹吸通道31向上流动，流向集油腔15a；制冷剂在吹吸通道31的流动过程中，继续与换热管的外表面换热，逐渐蒸发为气态制冷剂。因为吹吸通道31的通道小，气态制冷剂具有较大的方向朝上的流速，把润滑油夹带上去，流入集油腔15a；最后，集油腔15a内的润滑油汇聚并随着气态制冷剂从第一出入口11流出。
34.当吹吸式壳管换热器做冷凝器时，第一出入口11连接压缩机的排气端，制冷剂流向与做蒸发器时相反，气态制冷剂从压缩机的排气端排出，流入第一出入口11，进入集油腔15a，并迫使制冷剂以“吹”的方式从吹吸通道31向下流动，流向换热腔15b；制冷剂在吹吸通道31的流动过程中，与换热管的外表面换热，逐渐冷凝成液态制冷剂，并从吹吸通道31向下吹出，此时气态制冷剂具有较大的方向朝下的流速，可以把冷凝形成的制冷剂液体迅速吹向换热腔15b，因为排液速度快，提高了冷凝换热效率。制冷剂在换热腔15b内进一步冷凝，并在底部变成液态制冷剂，再从第二出入口12流出。因为重力原因，制冷剂中夹带的润滑油也向下流动，融入液态制冷剂中并从第二出入口12流出。
35.在一种优选的实施方案中，如附图2所示的本实施例中，集油腔15a的容积小于换热腔15b的容积，吹吸机构3的高度＜换热腔15b的高度，第二出入口12具体设置在换热腔15b的底部。这样的设置，可以可以减小吹吸通道内的制冷剂流阻，同时发挥吹吸机构内吹
吸通道的速度优势，使吹吸通道内的热交换更为充分，当吹吸式壳管换热器做蒸发器时，气态制冷剂能够更加有效地夹带润滑油，使之排出，当吹吸式壳管换热器做冷凝器时，制冷剂能够较充分地冷凝为液态，润滑油能更加有效地融入液态制冷剂中并随之流出。
36.上述实施例中的吹吸式壳管换热器，解决了传统湿式换热器的回油难题，可靠性高，并且不需要额外增设其他回油装置，节省了成本；换热效率高，节材节能；布局紧凑，制造方便。
37.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。