一种壳管式多功能换热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及制冷空调技术领域，具体涉及能够最大化利用自然冷源进行空调制冷的热管/蒸气压缩复合式制冷系统、风冷/蒸气压缩复合式制冷系统等双冷源制冷空调系统的壳管式冷凝蒸发器或壳管式干式蒸发器和储液器。
【背景技术】
[0002]机房、基站的显热负荷比大，一年四季需连续制冷运行，在室内侧设定温度高于室外侧温度的季节，尤其是在低温季节或寒冷地区，常规的数据机房和通讯基站的空调系统仍需继续运行蒸气压缩式制冷系统，制冷系统工作效率低而且易发生低压保护和润滑不良等故障，利用室内外温差低成本输送热量或为室内侧提供冷量，即利用自然冷源可以大大减小空调系统的能耗和运行成本。
[0003]利用自然冷源为机房提供空调冷量的技术中，最为可靠并有广泛应用前景的应属热管/蒸气压缩复合制冷系统和风冷/蒸气压缩制冷等双冷源制冷系统，比如ZL201210037082.8中公开的相关技术，其特征是:在室外为高温或中温环境下运行蒸气压缩制冷循环，在室外为中低温或低温环境下运行风冷循环。复合制冷系统由蒸气压缩制冷循环和风冷循环复合构成，需要配置冷凝蒸发器或干式蒸发器和储液器。采用板式换热器作为冷凝蒸发器具有换热效率高、换热器体积小的优点，但板式换热器的安装高度较大，风冷换热器的出口与板式换热器的入口必须保持一定的高度差，致使整机设计高度必然过大。大型数据机房的热负荷大，冷媒循环量大，空调负荷频繁波动，通常需要采用较大容量的储液器提高热平衡能力，致使储液器的体积较大，整机空间结构设计如何优化，如何保持储液器内冷媒具有合适的过冷度等都成为复合式制冷机组结构优化的重要问题。在ZL201210037082.8所公开的技术方案中，一个重要特征是在热管与蒸气压缩制冷同时工作的复合区，第二冷媒首先经过风冷放热，然后再进入冷凝蒸发器放热达到设定热工参数，因此第二冷媒进入冷凝蒸发器的状态随着室外环境温度和室内侧热负荷变化，在压焓图上为一条等压线，室外环境温度越低和室内侧热负荷越小，其状态越靠近饱和液体线，由于进入冷凝蒸发器的被冷却的第二冷媒的状态是变化的，为换热器的设计带了新的要求。
【发明内容】
[0004]本发明是为避免上述现有技术存在的不足，提供的一种兼具冷凝蒸发器和储液器的壳管式多功能换热器，将储液器与壳管式冷凝蒸发器合二为一，为以充分利用自然冷源和节能为目标的复合制冷系统所应用。
[0005]本发明为解决技术问题采用如下技术方案:
[0006]本发明壳管式多功能换热器的结构特点是:
[0007]所述换热器是在呈水平的卧式壳管的两端分别焊接有管板，封头板采用螺栓紧固在所述管板的外侧；在所述卧式壳管中，位于卧式壳管的下部为储液区，位于卧式壳管的中部设置换热管簇，位于卧式壳管的上部设置带有通孔的均流板，所述换热管簇中的换热管胀接在两端管板上；
[0008]在所述封头上设置与换热管簇相连通的第一冷媒进口和第一冷媒出口构成管程，在所述管程中流通第一冷媒形成蒸气压缩制冷回路的蒸发侧；
[0009]在所述卧式壳管的顶部设置第二冷媒进口，在所述卧式壳管的底部设置第二冷媒出口构成壳程，在所述壳程中流通第二冷媒，在不同的外部环境下，所述第二冷媒或是以过热气体的形式进入壳程，并在壳程中得到冷却或冷凝；或是经风冷换热器放热后进入壳程，用于补充采用风冷换热所摄取的自然冷源的冷量的不足部分；或是在完全由风冷换热器提供系统冷量时，以冷凝液的形式进入壳程；达到设定热工参数的第二冷媒储存在储液区。
[0010]本发明壳管式多功能换热器的结构特点也在于:所述换热管簇由至少两组独立运行的蒸气压缩制冷系统的蒸发管组构成，包括第一蒸发管组和第二蒸发管组。
[0011]本发明壳管式多功能换热器的结构特点也在于:所述第一蒸发管组和第二蒸发管组是采用两流程非对称结构，所述两流程非对称结构是指:
[0012]在所述第一蒸发管组中，第一流程管组的换热管数量是第二流程管组的换热管数量四分之三至二分之一；
[0013]在所述第二蒸发管组中，第一流程管组的换热管数量是第二流程管组的换热管数量四分之三至二分之一。
[0014]本发明壳管式多功能换热器的结构特点也在于:在所述封头板与管板之间设置密封垫形成封头板和管板的密封，在所述封头板的密封面上设置有封头板密封槽，包括沿封头板圆周设置的封头板圆环槽以及不同位置上的封头板直槽；在所述管板的密封面上设置有管板密封槽，包括沿管板板圆周设置的管板圆环槽以及不同位置上的管板直槽。
[0015]本发明壳管式多功能换热器的结构特点也在于:所述均流板焊接在所述卧式壳管的内侧壁上，所述均流板上的通孔为均匀分布。
[0016]与已有技术相比，本发明有益效果体现在:
[0017]1、本发明采用壳管式结构，将蒸发冷凝器或干式蒸发器与储液器集成为一体，壳管安装在风冷换热器之下，可以确保风冷换热器的出口与壳管式多功能换热器的第二冷媒入口具有合适的落差(如图6所示)，避免采用板式换热器所产生的安装高度问题，使冷媒流动顺畅、空间结构紧凑、整体布局美观。
[0018]2、本发明中以换热管簇作为蒸气压缩制冷系统的蒸发器在高温季节和过渡季节运行。在高温季节，全部冷源由蒸气压缩制冷系统提供，在用冷侧蒸发吸热的第二冷媒过热气体直接进入壳管式多功能换热器，第一冷媒在管程蒸发，将进入壳程的第二冷媒冷凝和过冷并储存于储液区，通过调节蒸气压缩制冷系统的制冷量实现第二冷媒储液的热工参数包括压力和温度的控制；在过渡季节，风冷回路满负荷运行，不足冷量由蒸气压缩制冷系统提供，第二冷媒经风冷换热器放热后进入壳程，通过调节蒸气压缩制冷系统的制冷量实现储液的热工参数包括压力和温度的控制；在低温季节全部冷源由风冷回路提供，通过调节风冷换热器放热能力实现储液的热工参数包括压力和温度的控制，此时壳管式多功能换热器只作为储液器。采用壳管式结构、以及换热管簇由多个独立运行的蒸气压缩制冷系统的蒸发管组构成的设计，使得制冷量调节便捷，储液的热工参数包括压力和温度的控制更为精确，从而实现空调温度的精密控制和空调系统的节能，更利于自然冷源的有效利用。
[0019]3、本发明中换热管簇的蒸发管组采用非对称、两流程的设计，第一流程中第一冷媒主要为液体，体积流量小，设计的管数少；第二流程中第一冷媒的液体量逐渐减少，体积流量逐渐增大，设计的管数多；这种设计使得整个流动通道的速度相对均匀，换热效率高、流动阻力小，制冷压缩机回油顺畅。
[0020]4、本发明在蒸发管簇的上端设置均流板，利于流入的第二冷媒均匀通过换热管族，提闻换热效率。
[0021 ] 5、本发明在封头板和管板的密封面上加工密封槽，增强了二者之间的密封性，可有效防止冷媒泄漏。
【附图说明】
[0022]图1a为本发明主视结构示意图；
[0023]图1b和图1c分别为图1a的左视图和右视图；
[0024]图1d为图1a中局部放大示意图A ;
[0025]图2为本发明中封头板的示意图；
[0026]图3为本发明中管板的示意图；
[0027]图4为本发明中密封垫截面图；
[0028]图5为本发明中均流板示意图；
[0029]图6为应用本发明的机房空调室外机组主视示意图；
[0030]图中标号:1壳管式多功能换热器，Ia壳管，Ib第二冷媒进口，Ic第二冷媒出口，2管板，2a管板圆环槽，2b管板直槽，3密封垫，4封头板，4a第一冷媒进口，4b第一冷媒出口，4c封头板圆环槽，4e封头板直槽，5均流板，6换热管簇，6a第一蒸发管组，6b第二蒸发管组，7储液区，8a外环螺栓，8b中部螺栓，9a第一流程换热管，9b第二流程换热管，10风机，11风冷换热器组件，12压缩机。
【具体实施方式】
[0031]参见图la、图lb、图1c和图ld，本实施例中壳管式多功能换热器的结构形式是:
[0032]换热器是在呈水平的卧式壳管Ia的两端分别焊接有管板2，封头板4采用螺栓紧固在管板2的外侧；在卧式壳管Ia中，位于卧式壳管Ia的下部为储液区7，位于卧式壳管Ia的中部设置换热管簇6，位于卧式壳管Ia的上部设置带有通孔的均流板5，换热管簇6中的换热管胀接在两端管板2上。
[0033]在封头4上设置与换热管簇6相连通的第一冷媒进口 4a和第一冷媒出口 4b构成管程，在管程中流通第一冷媒形成蒸气压缩制冷回路的蒸发侧。
[0034]在卧式壳管Ia的顶