换热器组件的制作方法

1.本发明属于换热技术领域，具体涉及一种管式换热器。


背景技术：

2.本部分的描述仅提供与本技术公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
3.管式换热器(如管翅式换热器、壳管式换热器、蛇管式换热器等等)广泛应用于制冷空调和其他工业及民用领域，换热设备性能的优劣将直接影响着能耗的高低。换热设备的合理设计、运转和改进对于节省资金、材料、能源和空间具有十分重要的作用。为此，研究人员不断致力于新型高效换热设备的研究，以期提高能源的利用率，降低能耗。但是大多以改进换热器构成部件(如改进管翅式换热器的翅片结构及换热管管型)结构等方面，力争增强内外侧的换热系数，力求从本质上提高换热效率。对于常见的翅片管换热器来说，采用内螺纹管替代光管又会带来材料成本增加，胀管困难，且很容易破坏内螺纹结构，管内阻力增加，加大流动压降等问题。但往往是事与愿违，整体的换热效率并没有提高多少，导致成本还有所增加。这主要是由于换热器的设计不合理致使不同的换热管之间换热不均匀造成的。
4.在制冷空调领域，对于制冷蒸发器而言，进口的制冷工质一般为小干度的两相流，对冷凝器而言进口的制冷工质一般为气相。一般情况下换热器内流动的制冷工质都会发生相变，随着传热的进程，蒸发器的出口制冷工质一般会完全变成有一定过热度的气相制冷工质，而冷凝器的出口一般为有一定过冷度的液相制冷工质。因此，制冷换热器内制冷工质复杂的两相流动是制冷换热器的不均匀换热影响因数之一。相分布的多变性(相密集、弥散、分层等)会影响两相流动的传热特性，在制冷空调领域内，换热器内的两相流动为加热沸腾或者冷凝的两相流动，相变造成质传递和含气率变化使沿流道运动相分布不断发生变化，也使流动过程中压力损失不断发生变化。两相流动过程中的传热过程直接影响换热器的换热效率，两相流动过程中的压力损失变化直接影响系统的能耗。
5.在寻求提高换热管内外侧换热系数的基础上，再从换热器的设计改进出发，则有可能事半功倍。但采用什么样的设计策略能有效改善换热器的不均匀换热，在不增加换热器阻力及成本的情况下，提高换热器的换热效率，是设计人员一直追求的目标。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是换热器的不均匀换热的问题，为此，本发明提供一种换热器组件的设计方略以期改善换热器的不均匀换热的问题，优化换热管内两相流动过程，减小流动过程中的压力损失，提高换热器的换热效率。
7.为解决上述技术问题，本发明提出了一种管路优化的换热器组件，包括流体分配元件、分流管及换热器，其优化思想为：制造螺旋流动，重力分流，梯级换热。其方案特征为：一种换热器，包括至少一个换热器分路和至少一个旋流结构，所述旋流结构与所述换热器分路进口段连接，流体工质在所述换热器分路进口段产生旋流流动，所述换热器分路的换
热管之间的管接头采用内螺纹管接头，所述换热器分路经过0.3米-10米长的换热管程后用三通接头分成两个子分路，所述两个子分路中的一个或者两个子分路经过0.3米-8米长的换热管程后再用三通接头分成两个次级子分路，可以根据换热器的分路换热管的数量，所述次级子分路又经过0.5米-8米长的换热管程后可以再用三通接头分成两个次次级子分路，依此类推，继续分成更多的梯级子分路，最后所述换热器分路形成的多个出口连接到集流管。
8.所述旋流结构可以为连接流体分配元件的分流管，所述分流管的流道全程或者出口部分为螺旋结构，或者所述分流管的流道内壁全程或者出口部分为内螺纹型结构，即所述分流管的流道具有形成螺旋出流的结构。如果所述换热器只有一路(即一个分路)，则所述换热器组件没有流体分配元件，所述分流管为所述换热器的来流总管。
9.所述流体分配元件为分液头，所述分流管为毛细管，所述毛细管出口段绕成螺旋状成为旋流结构，与所述换热器分路进口连接。
10.所述流体分配元件为集流管分配器，所述分流管为内螺纹管的旋流结构，与所述换热器分路进口连接。
11.所述旋流结构可以为独立的旋流器，所述旋流器可以嵌入到所述换热器分路进口段的换热管内。
12.所述旋流器为金属或非金属制成。
13.所述旋流器可以为外通道结构，所述外通道结构旋流器为轴向侧面有一条或多条斜线导向槽或者螺线导向槽或者曲线型导向槽的结构。所述旋流器一端或者两端为锥形、平面形或者其他特征形状。优选地，所述旋流器两端为锥形。
14.所述旋流器也可以为内通道结构，所述内通道结构旋流器为等径或非等径的内螺纹通道。优选地，所述旋流器为渐扩内螺线纹或者文丘里内螺纹通道或是文丘里通道。
15.所述内通道结构的旋流器一端可以和分流管出口制成一体。
16.所述换热器分路可以分成1-6级梯级子分路。
17.本发明提供的换热器的设计方法设计的换热器能很大程度上改善换热管路的换热均匀性，并且不受换热器胀管工艺的影响，减小管内流体的流通压降，提高换热效率。由于流道的壁面效应会影响到流形的变化，所述换热器分路进口段换热管内的旋流器，目的是为了让流体螺旋进入换热器，加强换热管内流体是扰动，强化换热，换热器分路的流程管之间的连接接头采用内螺纹管接头，也是为了加强后续换热管内流体是扰动，强化换热。换热管内流体在换热过程中逐渐发生相变，在非垂直管内两相流流场受重力场作用，呈较明显的相分布的不均匀性，这种相分布的不均匀性不仅会影响传热效率，而且还会增加流动阻力，因此根据两相流体流动与传热过程，当换热管内两相流发展到一定阶段利用三通实现重力分流，分成上下两个子分路，也会使换热分路的总流动阻力减小，上子分路中气相份额多液相份额少，而下子分路中气相份额少液相份额多，会比上子分路的流动阻力大，这样下子分路再经过一定程度的流动与换热后再利用三通进行次次级分流，可以进一步减小流动阻力，最后达到各条流动分路阻力相当，达到梯级换热效果，以达最大程度地均匀换热目的。
附图说明
18.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
19.在附图中：
20.图1为本发明给出的一种实施例单线示意图；
21.图2为图1中分流管毛细管与换热器分路进口连接的示意图；
22.图3为图1中换热器分路的换热管之间内螺纹接头连接的示意图；
23.图中：1.分流毛细管，2.分路换热管，3.三通接头，4.上子分路，5.下子分路，6.三通接头，7.集流管，8.分流毛细管，9.分路进口管，10.内螺纹接头，11.换热管。
具体实施方式
24.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
25.下面参照图1至图3描述根据本发明一种实施例。
26.参见图1至图3。
27.将分流管1螺纹状末段(旋流结构)插入分路换热管2进口内，并在分路换热管2进口处焊接密封，根据换热管流道顺序依次用内螺纹弯头10将分路换热管2连接，形成蛇形换热管流程，经过若干换热管流程(根据换热管经的大小，再经过计算管断面的空泡系数后，一般是经过0.3米至10米长的换热管程)后用三通接头3连接流程换热管将换热器分路分成上子分路4和下子分路5，子分路5再经过若干换热流程(一般经过0.3米至8米长的换热管程)后，再用三通接头6将下子分路5分成两个次级子分路，最后所述换热器分路的三个出口分别接入换热器的集流管。上述换热器分路的换热流程管之间的连接除了三通接头3和三通接头6外，其他弯头均为内螺纹弯头10。
28.以上对本发明所提供的换热器组件的一种实施方案进行了详细介绍。本文中应用了具体的一个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。
29.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
30.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“上、下、左、右”和“上部、下部、侧面、
底面”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，为了统一描述起见，把换热器只有一路时用只有一个换热器分路来表示，即当换热器只有一个流体进口表示该换热器只包含一个换热器分路。
33.此外，需要说明的是，使用“先”、“然后”，“再”等词语来限定加工顺序，仅仅是为了方便描述本发明，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
34.应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
35.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种换热器组件，包括至少一个换热器分路和至少一个旋流结构，其特征在于，所述旋流结构与所述换热器分路进口段连接。2.根据权利要求1，其特征在于，所述换热器分路经过0.3米-10米长的换热管程后用三通接头分成两个子分路。3.根据权利要求2，其特征在于，所述两个子分路中的一个或者两个子分路经过0.3米-8米长的换热管程后再用三通接头分成两个次级子分路。4.根据权利要求1，其特征在于，所述旋流结构为分流管，所述分流管的流道全程或者出口部分为螺旋结构，或者所述分流管的流道内壁全程或者出口部分为内螺纹型结构。5.根据权利要求1，其特征在于，所述旋流结构为旋流器，所述旋流器嵌入到所述换热器分路进口段的换热管内。6.根据权利要求5，其特征在于，所述旋流器为外通道结构，所述外通道结构旋流器为轴向侧面有一条或多条斜线导向槽或者螺线导向槽或者曲线型导向槽的结构。7.根据权利要求5，其特征在于，所述旋流器为内通道结构，所述内通道结构旋流器为等径或非等径的内螺纹通道。8.根据权利要求5，其特征在于，所述旋流器为渐扩内螺纹或者文丘里内螺纹通道或者是文丘里通道。9.根据权利要求7和权利要求8，其特征在于，所述内通道结构的旋流器一端和分流管出口连成一体。10.根据权利要求1，其特征在于，所述换热器分路的换热管之间的管接头采用内螺纹管接头。

技术总结
本发明公开了一种换热器组件，包括至少一个换热器分路和至少一个旋流结构，旋流结构与换热器分路进口段连接，流体工质在所述换热器分路进口段换热管内产生螺旋流动，换热管之间的管接头采用内螺纹管接头，所述换热器分路经过0.3米-10米长的换热管程后用三通接头分成两个子分路，所述两个子分路中的一个或者两个子分路经过0.3米-8米长的换热管程后再用三通接头分成两个次级子分路，形成梯级子分路。采用本发明方案的换热器组件具有制造螺旋流动、重力分流、梯级换热效果，可以优化换热管内两相流动与换热过程，改善换热管路的换热均匀性的问题，强化换热，减小管内流体的流通压降，达到梯级换热效果，提高换热效率。提高换热效率。提高换热效率。


技术研发人员：吴俊云
受保护的技术使用者：上海昶协实业有限公司
技术研发日：2023.08.09
技术公布日：2023/9/22