一种壳板式热交换器及壳板式热交换器的使用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于冷却和冷凝循环制冷剂的壳板式热交换器，尤其涉及一种壳板式热交换器的应用。
【背景技术】
[0002]壳板式(或板壳式)热交换器包括一系列的波纹板，其在外围相互焊接成对(所谓盒)，继而沿入口孔和出口孔相互焊接，以形成一个完整的板组。焊接的板组被插入并且被焊接或用螺栓固定在管壳之内，板包通常由钢形成并且不具有外围垫圈。壳板式热交换器是一种通用设计，结合了壳管式交换器的强度和板式交换器的热效率，壳板式热交换器结合了典型圆柱壳的压力和温度性能和板式热交换器的优异的热传递性能。圆形或椭圆形壳和板确保机械负载的均匀分布，而不具有发生在矩形板角部的应力集中。因此，壳板式热交换器结合了传统的壳管式热交换器的优点而且具有板式交换器所具有的高效率。
[0003]由此从专利W097/45689可知，板壳式热交换器被用于在冰箱电路中蒸发制冷剂，另一种板壳式热交换器被用于在冰箱回路中冷凝制冷剂。但这种热交换器设计复杂并且难以安装。
[0004]因此，本发明的一个目的是提供一种更简单和有成本效益的热交换器设计。
【发明内容】
[0005]本发明涉及一种用于冷却和冷凝循环制冷剂的壳板式热交换器。热交换器包括用于降低气态制冷剂温度到高于冷凝温度的过热减温器，其中过热减温器是由一叠波纹过热减温器热量传递板形成。过热减温器与用于冷凝制冷剂的冷凝器相连，其中冷凝器由一叠波纹冷凝器热量传递板形成。过热减温器与过冷却器相连，过冷却器用于进一步降低冷凝制冷剂的温度，其中过冷却器由一叠波纹过冷却器热量传递板形成，并且其中一叠波纹过热减温器热量传递板、一叠波纹冷凝器热量传递板和一叠波纹过冷却器热量传递板均设置在同一个共同的连续壳之内。冷凝器和过冷却器通过液态制冷剂容器相连接，液态制冷剂容器设置在一叠冷凝器热量传递板和/或一叠过冷却器热量传递板下面，冷凝的制冷剂被收集在液态制冷剂容器中，而液态制冷剂从液态制冷剂容器通过过冷却器入口管道继续进入过冷却器。
[0006]压力容器比如过热减温器、冷凝器和过冷却器在商业使用前必须经过独立机构的压力测试和批准。这同样是复杂的并且昂贵的。因此，通过将过热减温器、冷凝器和过冷却器设置于同一个共同的连续壳之内，所有三个功能均只通过一次测试和批准来实现。
[0007]而且，通过将过热减温器、冷凝器和过冷却器设置在同一个共同的连续壳之内，可以避免复杂的收尾设置和三者之间的管道系统，从而减少费用和简化安装。并且，壳板式热交换器总体设置更紧凑，从而简化安装和增加可用性。
[0008]而且，假如当制冷剂进入过冷却器时是气态，过冷却器的效率会严重降低。并且，假如壳板式热交换器传送气态制冷剂，例如制冷循环的效率也会严重降低，利用重力收集设置于冷凝器和/或过冷却器下方的液态制冷剂容器中的液态制冷剂以确保仅使液态制冷剂持续地进入过冷却器是有益的。
[0009]本发明的一个方面，所述过冷却器入口导管的导管入口开口设置在所述液态制冷剂容易的底部。
[0010]将过冷却器入口导管的入口开口设置在液态制冷剂容器的底部是有益的，这增加了制冷剂容器的容量，并且此处的过冷却器入口导管具有几乎完全排空液态制冷剂容器的能力。
[0011]本发明的一个方面，所述液态制冷剂容器设置在所述壳之外。
[0012]将液态制冷剂容器设置在热交换器壳之外是有益的，这使热交换器的设计更简单。
[0013]本发明的一个方面，所述壳包围所述过热减温器，所述冷凝器和所述过冷却器。
[0014]使壳包围着过热减温器、冷凝器和过冷却器是有益的，此种设计确保牢固而耐用的壳能承受内部高压。
[0015]本发明的一个方面，所述壳板式热交换器包括制冷剂导管，所述制冷剂通过制冷剂管道从所述过热减温器流动到所述冷凝器，其中所述制冷剂导管设置在所述壳之内。
[0016]将制冷剂导管设置在壳之内是有益的，可以避免复杂的管道系统，从而减少费用和简化安装。
[0017]本发明的一个方面，所述壳板式热交换器包括冷却剂导管，冷却剂导管连续地延伸穿过所述共同的连续壳之内的所述过热减温器、所述冷凝器、所述过冷却器。
[0018]将冷却剂导管设置为连续地延伸穿过壳之内的过热减温器、冷凝器和过冷却器是有益的，这避免了外部管道系统，从而减少费用和简化安装。
[0019]本发明的一个方面，所述过热减温器和所述冷凝器通过设置在共同的连续壳之内的第一分隔板分隔，其中所述第一分隔板包括制冷剂导管和冷却剂管道开口。
[0020]将分隔板设置在过热减温器和冷凝器之间是有益的，板将确保制冷剂被正确地从过热减温器导入冷凝器中，同时确保冷凝的液态不会从冷凝器流入过热减温器中，从而提尚了两者的效率。
[0021]本发明的一个方面，所述冷凝器和所述过冷却器通过设置在共同的连续壳之内的第二分隔板分隔，其中，所述第二分隔板仅包括冷却剂管道开口。
[0022]将分隔板设置在冷凝器和过冷却器之间是有益的，板将阻止制冷剂直接从冷凝器进入过冷却器中，使液态和气态制冷剂能够分隔以提高过冷却器的效率。
[0023]本发明的一个方面，分隔垫圈被设置于一个或多个所述热量传递板和所述壳之间，以引导制冷剂在所述冷凝器和所述过冷却器之间和/或所述过热减温器和所述冷凝器之间的流动。
[0024]使用垫圈来将冷凝器和过冷却器分隔和/或过热减温器和冷凝器分隔一一代替第一和/或第二分隔板一一是有益的，因为垫圈需要更简单和便宜的热交换器设计。
[0025]本发明的一个方面，所述连续壳由单体的管形成。
[0026]由单体的管形成壳式有益的，由于壳是压力容器，这简化了制造过程和减少费用。
[0027]本发明的一个方面，所述连续壳由两个或更多个相连接的壳部件形成。
[0028]由两个或更多个相连接的壳部件形成连续壳是有益的，例如在维护或维修工作中随后有可能打开壳。
[0029]本发明的一个方面，所述热交换器包括焊接到所述壳两端的端板。
[0030 ]焊接端板确保了压力容器即牢固又密封。
[0031]本发明的一个方面，所述壳是圆柱体的。
[0032]将壳形成为圆柱体是有益的，此种形状确保加载在壳上的压力均匀分布。
[0033]本发明的一个方面，所述过热减温器热量传递板、所述冷凝器热量传递板和所述过冷却器热量传递板本质相同。
[0034]壳板式热交换器之内的所有热量传递板本质相同是有益的，减少制造成本，简化装配。
[0035]本发明的一个方面，所述共同的连续壳是压力容器，设计和/或准许承受0.7到15兆帕之间的压力，优选地，1.5到10兆帕之间，最优选地，2.5到7.5兆帕之间。
[0036]假如，壳设计承受的压力太低，泄露甚至爆炸的风险太大。然而，假如壳设计承受压力太高，壳变得过重和昂贵。因此，提出的压力范围呈现了安全和成本之间的优越关系。
[0037]根据之前公开的任一用于冷却和冷凝制冷循环中制冷剂的壳板式热交换器，本发明还涉及壳板式热交换器的使用。
[0038]根据用于冷却和冷凝制冷循环中制冷剂的现有发明，使用壳板式热交换器是有益的，这确保较便宜和更安全的制冷循环。
【附图说明】
[0039]下面将参照附图进一步解释本发明:
[0040]图1是本发明的一个实施例的冷却剂流经壳板式热交换器的横截面的侧视图；
[0041 ]图2是本发明的一个实施例的制冷剂流经壳板式热交换器的横截面的侧视图；
[0042]图3是可分的壳板式热交换器的横截面的侧视图；及
[0043]图4