一种经纬交错管换热器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种经纬交错管换热器，属于热交换器的节能增效【技术领域】。包括有壳体以及壳体内部的壳程流道，还包括有设置于壳程流道内的至少一层的换热管层，所述的换热管层是由经向工质换热管和纬向工质换热管所构成，换热管层的平面与壳程流道的流动方向不平行，经向工质换热管与纬向工质换热管也相互不平行；经向工质换热管与壳程流道外部的经向工质进口和经向工质出口相连通，纬向工质换热管与壳程流道外部的纬向工质进口和纬向工质出口连通。本实用新型通过使用两个维度的流体横掠对流换热，使换热器的体积小型化、轻量化，减少换热器的成本，纵横交错的换热管还具有增强换热器的强度的作用。
【专利说明】一种经纬交错管换热器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种经纬交错管换热器，属于热交换器的节能增效【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，热交换器的应用越来越广泛，但不少场合换热器的体积较大，不便于安装。应用较多的为管壳式换热器，但管壳式换热器的换热效率相对较低，成本高昂。而本技术的推广应用将改变不少领域热交换器的使用现状，使其更紧凑、效率更高，能耗更低。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:常规的换热器存在的体积大、换热效率低的问题，提出一种经纬交错管换热器，管程换热芯体为多层经纬交错管依次层叠排列而成的换热芯体，其换热主体为集束式经纬交错管，结构紧凑、换热效率高。采用了如下的技术方案:
[0004]一种经纬交错管换热器，包括有壳体以及壳体内部的壳程流道，还包括有设置于壳程流道内的至少一层的换热管层，所述的换热管层是由经向工质换热管和纬向工质换热管所构成，换热管层的平面与壳程流道的流动方向不平行，经向工质换热管与纬向工质换热管也相互不平行；经向工质换热管与壳程流道外部的经向工质进口和经向工质出口相连通，纬向工质换热管与壳程流道外部的纬向工质进口和纬向工质出口连通。
[0005]换热管层的数量为两层以上。
[0006]在每层的换热管层内，经向工质换热管位于纬向工质换热管的一侧。
[0007]在每层的换热管层内，经向工质换热管和纬向工质换热管相互交织排列。
[0008]在每层的换热管层内，经向工质换热管和纬向工质换热管在换热管层所处平面上的投影相互垂直。
[0009]换热管层与壳程流道的流动方向垂直。
[0010]在壳体上设置有经向工质进口集管和经向工质出口集管，经向工质换热管分别通过经向工质进口集管和经向工质出口集管与工质进口和工质出口连通。
[0011]在壳体上设置有纬向工质进口集管和纬向工质出口集管，纬向工质换热管分别通过纬向工质进口集管和纬向工质出口集管与工质进口和工质出口连通。
[0012]所述的壳程流道为直型。
[0013]相邻的两个换热管层上的经向工质换热管和纬向工质换热管在同一个换热管层上的投影不重合。
[0014]有益效果
[0015]本实用新型通过使用两个维度的流体横掠对流换热，使换热器的体积小型化、轻量化，减少换热器的成本，纵横交错的换热管还具有增强换热器的强度的作用；同时经纬交错运动具有很强的强化传热作用，其外表面工质流经其表面时，快速横向冲刷换热面，两个维度的流体的掺混作用使得温度边界层不会增长，从而减低热阻，提高换热器单位面积的换热量，从而使设备工作效率得到了提高，多工质换热功能可大大节省传热过程的各种耗散。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1、经纬交错编织式换热器俯视图；
[0017]图2、经纬交错编织式换热器左视图；
[0018]图3、经纬交错非编织式换热器俯视图；
[0019]图4、经纬交错非编织式换热器左视图。
[0020]其中，1、纬向工质出口 ；2、纬向工质出口集管；3、纬向工质换热管；4、经向工质换热管；5、经向工质出口集管；6、经向工质出口 ；7、纬向工质进口 ；8、纬向工质进口集管；9、经向工质进口集管；10、经向工质进口 ；11、经向工质；12、纬向工质；13、壳体；14、壳程工质进口 ；15、壳程工质出口 ；16、壳程工质；17、壳程流道；18、换热管层。
【具体实施方式】
[0021]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0022]本实用新型中，术语“交织排列”是指经向工质换热管与纬向工质换热管相互交错，形成一个平面，在该平面内，按一定的规律交织而成，也就是经纬工质换热管按一定规律地相互沉浮，形成一个编织的构造，与纺织领域中的织物组织的定义类似。
[0023]实施例1
[0024]如图1和图2，本实用新型的经纬交错管换热器的一种实施方式，从整体上看，该换热器是由壳体13所构成，壳体13的内部形成了壳程流道17，在壳体13的上、下位置分别设置有壳程工质出口 15和壳程工质进口 14，壳程的待换热的工质则由该出口和进口流入和流出；另外，从图2的整体上看，沿着壳程流道17的壳程工质的流动方向，设置有两层的换热管层18，在优选条件下，换热管层18的平面是与壳程工质的流动方向相互垂直，也可以是并不垂直，但是不与壳程工质的流动方向相平行。在壳体13的侧方，分别设置有管层工质的入口和出口，管层中流动的工质这侧面的这些入口进入换热管层18，并与壳程工质相互换热。
[0025]下面结合图1对换热管层18的具体结构作进一步地说明，图1是图2中的换热器中沿着换热管层18的俯视图，在该层中主要是由多根经向工质换热管4和多根纬向工质换热管3交互交错所构成，经向工质换热管4在该截面上的投影相互平行，同样地纬向工质换热管3在该截面上的投影也相互平行，在优选的条件下，经向工质换热管4的投影与纬向工质换热管3的投影相互之间为垂直，也可以不垂直，经向工质换热管4的进出口分别是位于壳体13上的经向工质进口 10和经向工质出口 6，在一些实施方式中，可以是每根和经向工质换热管4都分别与一个进口和出口连接的，但是为了使装置更加简化和紧凑，是通过在壳体13上分别设置经向工质进口集管9和经向工质出口集管5，经向工质进口集管9与经向工质进口 10连接，然后经向工质进口集管9再分流连接于各根经向工质换热管4连接，同样地，各根经向工质换热管4再与经向工质出口集管5相连接，而经向工质出口集管5与经向工质出口 6连接；经向工质进口集管9和经向工质出口集管5可以各层分别设置一个，也可以是整个换热器上只设置一个，再分别与每层的经向工质换热管4连接。同样地，对于纬向工质换热管3也是可以与纬向工质进口集管8和纬向工质出口集管2进行类似的连接。
[0026]对于图1中的经向工质换热管4和纬向工质换热管3之间从俯视图上看交互交错，它们的立体结构可以采用两种，如图2所示，经向工质换热管4和纬向工质换热管3之间相互沉浮交织，类似于纺织领域的织物编织结构；也可以是如图3和图4中所示的这样，经向工质换热管4和纬向工质换热管3都是直管，经向工质换热管4位于纬向工质换热管3的一侧，它们之间不进行交织。
[0027]下面结合具体的换热操作过程对该换热器进行进一步地描述:
[0028]经向工质11的换热过程通道如下:由经向工质进口 10进入经向工质进口集管9，分流后流入经向工质换热管4，与纬向工质12、壳程工质16进行热交换后，流进经向工质出口集管5，由经向工质出口 6流出换热器；纬向工质11的换热过程通道如下:纬向工质12由纬向工质进口 7进入纬向工质进口集管8，分流后流入纬向工质换热管3，与经向工质11，壳程工质16进行热交换后，流进纬向工质出口集管2，由纬向工质出口 1流出换热器；壳程工质16的换热过程通道如下:壳程工质16由壳程工质进口 14进入壳程流道17，与经向工质11、纬向工质12进行热交换后，由壳程工质出口 15流出换热器。
[0029]其中经向工质11与纬向工质12可以是同种工质亦可以是异种工质，每层经向工质换热管4及纬向工质换热管3交错形成一个单元。
[0030]通过使用经向工质11、纬向工质12的流体交错层叠，与壳程工质16发生两个维度的横掠对流换热，使换热器的体积小型化、轻量化，减少换热器的成本；纵横交错的换热管还具有增强换热器的强度的作用；对于如图1和图2中的这种经向工质换热管4和纬向工质换热管3相互上下沉浮交织的结构，可以使使经向工质和纬向工质实现不断地上、下沉浮流动，这种同时经纬交错运动具有很强的强化传热作用，其外表面工质流经其表面时，快速横向冲刷换热面；另外，当壳层工质16沿着壳程流道17进行流动时，会受到相互交叉的经向、纬向换热管阻挡，而且经向、纬向的换热管再相互沉浮交织时，更能强化这种扰流作用。两个维度的流体的掺混作用使得温度边界层不会增长，从而减低热阻，提高换热器单位面积的换热量，从而使设备工作效率得到了提高，多工质换热功能可大大节省传热过程的各种耗散。
[0031〕 本实施例中的经纬交错管换热器也可以进一步地改进。
[0032]壳程流道17可以为直型(非曲折或者弯曲的)的流道，类似于筒状或者圆柱状，也可以是设计成弯道；当它是直型流道时，相邻的两个换热管层18上的经向工质换热管4和纬向工质换热管3在同一个换热管层18上的投影并不重合，这样就可以使层与层之间的经向工质换热管4、纬向工质换热管3相互错开，使壳程工质16在壳体内沿着横掠流动时，径向与讳向均不能正向直接流过，形成叉流，进一步地提高了瑞流，使传热效果提高。
[0033]以空调机组双冷凝器为例，经向工质11、纬向工质12为制冷剂，壳程工质16为水，使用时，经压缩机做功产生的高温高压过热制冷剂蒸汽由经向工质进口 10进入经向工质进口集管9，分流后流入经向工质换热管4，与纬向制冷剂、水进行热交换后，流进经向工质出口集管5，由经向工质出口 6流出换热器，由制冷剂蒸汽冷凝成过冷液体；纬向通道过程类似，水由壳程工质进口 14进入壳体13，与制冷剂蒸汽进行热交换后吸收制冷器的排热量，由壳程工质出口 15流出换热器。其中，径向通道与纬向通道可同时换热，亦可以是其中之一工作。实现了双冷凝器的合二为一。
[0034]总之，经纬交错管换热器增强了单位面积(单位体积)的换热能力，在相同换热量的情况下，换热面积(体积)可以减小，从而降低换热器的成本。换热效率的提高，使热力系统的换热更充分，从而降低系统的功耗而达到节能减排的目的。
【权利要求】
1.一种经纬交错管换热器，包括有壳体(13)以及壳体(13)内部的壳程流道(17)，其特征在于:还包括有设置于壳程流道(17)内的至少一层的换热管层(18)，所述的换热管层(18)是由经向工质换热管(4)和纬向工质换热管(3)所构成，换热管层(18)的平面与壳程流道(17)的流动方向不平行，经向工质换热管(4)与纬向工质换热管(3)也相互不平行；经向工质换热管(4)与壳程流道(17 )外部的经向工质进口( 10 )和经向工质出口( 6 )相连通，纬向工质换热管(3 )与壳程流道(17 )外部的纬向工质进口( 7 )和纬向工质出口( I)连通。
2.根据权利要求1所述的经纬交错管换热器，其特征在于:换热管层(18)的数量为两层以上。
3.根据权利要求1所述的经纬交错管换热器，其特征在于:在每层的换热管层(18)内，经向工质换热管(4)位于纬向工质换热管(3)的一侧。
4.根据权利要求1所述的经纬交错管换热器，其特征在于:在每层的换热管层(18)内，经向工质换热管(4)和纬向工质换热管(3)相互交织排列。
5.根据权利要求1所述的经纬交错管换热器，其特征在于:在每层的换热管层内，经向工质换热管(4)和纬向工质换热管(3)在换热管层(18)所处平面上的投影相互垂直。
6.根据权利要求1所述的经纬交错管换热器，其特征在于:换热管层(18)与壳程流道(17)的流动方向垂直。
7.根据权利要求1所述的经纬交错管换热器，其特征在于:在壳体(13)上设置有经向工质进口集管(9 )和经向工质出口集管(5 )，经向工质换热管(4)分别通过经向工质进口集管(9)和经向工质出口集管(5)与经向工质进口(10)和经向工质出口(6)连通。
8.根据权利要求1所述的经纬交错管换热器，其特征在于:在壳体(13)上设置有纬向工质进口集管(8 )和纬向工质出口集管(2 )，纬向工质换热管(3 )分别通过纬向工质进口集管(8)和纬向工质出口集管(2)与纬向工质进口(7)和纬向工质出口(I)连通。
9.根据权利要求1所述的经纬交错管换热器，其特征在于:所述的壳程流道(17)为直型。
10.根据权利要求9所述的经纬交错管换热器，其特征在于:相邻的两个换热管层(18)上的经向工质换热管(4)和纬向工质换热管(3)在同一个换热管层(18)上的投影不重合。
【文档编号】F28D7/00GK204154153SQ201420603550
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】夏文庆, 夏思璇 申请人:夏文庆