专利名称：逆流式冷凝蒸发换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种板翅式换热器，尤其是一种逆流式冷凝蒸发换热器。
背景技术：
通常在设计换热器时，冷量由氟里昂蒸发及其蒸汽再被加热提供，而热源流体被
冷却直到冷凝的板翅式换热器，流体(热工质和制冷工质)在换热器内的流动方式都是由
板翅式换热器的上端进入、由下端流出的顺流形式(如图l所示)。这样安排的目的是使溶
解在氟里昂里的润滑油能比较顺利地被氟里昂蒸汽带出换热器，以避免润滑油在板翅式换
热器内积聚而使换热器失效；同时热流体经过冷却并冷凝，其液体也比较容易排出换热器
外。因此板翅式换热器的形式一般被安排成顺流式。 但这类顺流式换热器都存在以下很难被克服的缺陷 —、无法实现换热器的冷热两端同时达到较小温度差的要求(在热工质为饱和状态的蒸汽冷凝放热时会好一些)。有时换热器的换热量是平衡的，但因为冷热流体同时在换热器的顶部端面上进入，又在通常情况下，冷流体的进口温度一定要低于热流体的出口温度，而热流体的进口温度一般为过热气体，由于氟利昂液体的蒸发或过冷温度无法实现接近热流体进口温度的水平，使这种换热器的热端温度差超出换热器金属允许的范围，从而导致换热器无法实现。参见图2，即使利用热平衡把换热器的温差控制在金属允许的范围内，但由于热端温差无法控制到很小的程度，仍然会造成换热器的热效率很低，从而失去板翅式换热器的最大优势。 二、制冷工质以液态的形式由上向下进入板翅式换热器，其一进入就是换热器的最大温差段，该段为蒸发最剧烈处，大量的蒸汽推动液态的制冷工质向下流动，加剧了液体
自由落体的速度，使本来就很难均匀分布的液体雪上加霜，这样板翅式换热器的结构设计就非常困难，只要稍有不慎，就无法实现换热器的液体均匀分布，最终导致换热器失效。这种流体顺流方式安排的板翅式换热器，严重限制了它的应用范围及可靠程度，并使该类换热器的热效率无法提高。 三、当要求热流体的出口温度达到饱和冷凝温度或过冷温度时，由于热流体的冷凝温度或过冷温度有要求，因此作为制冷剂的氟里昂在换热器的出口温度一定要达到比热流体出口温度更低的温度等级。同样是要求把热流体降到一定的温度，这种顺流式换热器要比逆流式换热器消耗更多的氟里昂循环量，因此其冷却同样的热流体，要消耗更多的动力，换热器的效率较低。 要克服顺流式换热器的上述缺陷，最好的办法是更改成逆流式，有两种简单的安排形式可以达到逆流式的结构一、氟利昂由上向下流动，热流体由下向上流动；二、氟利昂由下向上流动，热流体由上向下流动。在第一种结构中，可以实现溶解在氟利昂中的润滑油被彻底地由蒸汽带出换热器这一基本要求，但热流体被液化后很难顺利地由下向上流动并最终排出换热器。同样在第二种结构形式中，热流体被冷凝成液体后能顺利地排出换热器，但溶解在氟利昂中的润滑油却无法彻底地由蒸汽带出换热器。由此看来这两种逆流形式的安排都无法实现最完美的换热器设计。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以完全克服现有顺流式换热器缺点，充分发挥板翅式换热器高效、节能、经济的优势，并可以降低制冷压縮机能耗的逆流式冷凝蒸发换热器。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是该换热器由第一板翅式换热器和
第二板翅式换热器串联组成，第一板翅式换热器为整台换热器的热段，第一板翅式换热器
的上端设有热流体出口和氟利昂蒸汽液体进口，其下端设有第一热流体进口和氟利昂蒸汽
出口 ；第二板翅式换热器为整台换热器的冷段，第二板翅式换热器的上端设有第二热流体
进口和氟利昂蒸汽液体出口，其下端设有冷凝的热流体出口和氟利昂液体进口 ；热流体出
口与第二热流体进口相连，氟利昂蒸汽液体出口与氟利昂蒸汽进口相连。 本实用新型所述热流体出口与第二热流体进口通过管路相连接，氟利昂蒸汽液体
出口与氟利昂蒸汽液体进口通过管路相连接。 本实用新型所述热流体出口与第二热流体进口通过旁通封头相连接，氟利昂蒸汽液体出口与氟利昂蒸汽液体进口通过旁通封头相连接。[0012] 本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果 (1)该换热器将两台板翅式换热器串联在一起，其中一台板翅式换热器作为热段，
在上端设有热流体出口和氟利昂蒸汽液体进口 ，在下端设有第一热流体进口和氟利昂蒸汽
出口，热流体由第一热流体进口进入并向上流动，被冷却到未饱和的温度后由热流体出口
流出，可以避免冷凝液体向下回流的弊端。带有微量未被蒸发而大部分是蒸汽的氟里昂制
冷工质(此时工质内溶解有全部润滑油)，由氟利昂蒸汽进口进入并向下流动，被加热到接
近热流体进口的温度后由冷流体出口流出，既避免了流体难以均匀分配的弊端，又可以实
现热端温度差较小的要求，提高了换热效率，充分利用制冷机的制冷量和发挥板翅式换热
器的优势。此时浓縮在部分未被蒸发的氟里昂液体内的润滑油，也被向下流动的氟里昂蒸
汽一起带出换热器，克服了润滑油在换热器内积聚而使换热器失效的弊端。
(2)该换热器将两台板翅式换热器串联在一起，其中一台作为冷段，在上端设有第
二热流体进口和氟利昂蒸汽液体出口 ，在下端设有冷凝的热流体出口和氟利昂液体进口 ，
热流体由第二热流体进口进入并向下流动，被冷却到饱和温度并被冷凝成液体、或进一步
被冷却到过冷温度后，很容易地由冷凝的热流体出口排出。呈过冷或饱和温度的氟里昂液
体由氟利昂液体进口进入并向上流动，这样液体的均匀分布就很容易实现，氟里昂液体被
加热蒸发到剩有少部分液体未被蒸发的二相流状态，此时溶解在液体内部的润滑油被浓縮
在部分未被蒸发的氟里昂液体内，随蒸发的氟里昂蒸汽，由氟利昂蒸汽液体出口排出，如把
蒸汽的流动速度设计在可以将氟里昂液体夹带走的速度以上，呈二相流状态的氟里昂工质
就很容易被排出换热器，这样就避免了润滑油在板翅式换热器内积聚而使换热器失效的弊
丄山顺。
图1为现有顺流式换热器的结构示意图。[0016] 图2为现有顺流式换热器的温度分布图。 图3为本实用新型的流体布置示意图。 图4为本实用新型的温度分布图。 图5为本实用新型实施例1的结构示意图。 图6为本实用新型实施例2的结构示意图。
具体实施方式参见图3，该逆流式冷凝蒸发换热器由两个板翅式换热器串联组成第一板翅式换热器I和第二板翅式换热器II。 第一板翅式换热器I为整台换热器的热段，其上端设有热流体出口 1和氟利昂蒸汽液体进口 2，其下端设有第一热流体进口 3和氟利昂蒸汽出口 4。第一板翅式换热器I的流体流向安排为热流体由第一热流体进口 3进入并向上流动，被冷却到未饱和的温度后由热流体出口 l流出，带有微量未被蒸发而大部分是蒸汽的氟里昂制冷工质(此时工质内溶解有全部润滑油)，由氟利昂蒸汽进口 2进入并向下流动，被加热到接近热流体进口的温度后由冷流体出口 4流出，此时浓縮在部分未被蒸发的氟里昂液体内的润滑油，也被向下流动的氟里昂蒸汽一起带出换热器。 第二板翅式换热器II为整台换热器的冷段，其上端设有第二热流体进口5和氟利昂蒸汽液体出口 6，其下端设有冷凝的热流体出口 7和氟利昂液体进口 8。第二板翅式换热器II的流体流向安排为热流体由第二热流体进口 5进入并向下流动，被冷却到饱和温度并被冷凝成液体、或进一步被冷却到过冷温度后，由冷凝的热流体出口 7排出。呈过冷或饱和温度的氟里昂液体由氟利昂液体进口 8进入并向上流动，氟里昂液体被加热蒸发到剩有少部分液体未被蒸发的二相流状态，此时溶解在液体内部的润滑油被浓縮在部分未被蒸发的氟里昂液体内，随蒸发的氟里昂蒸汽，由氟利昂蒸汽液体出口 6排出。[0024] 将第一板翅式换热器I和第二板翅式换热器II串联接在一起就可以实现逆流形式的换热方式，具体为热流体出口 1与第二热流体进口 5相连，氟利昂蒸汽液体出口 6与氟利昂蒸汽进口 2相连。 在具体设计换热器时，第一板翅式换热器I (热段)和第二板翅式换热器II (冷段)之间热负荷的分配原则是在第二板翅式换热器II内，液体的氟里昂不可以全部蒸发完，氟利昂在流出冷凝蒸发器时需呈二相流的形式，其中液体的含量低于10%，而进入在第二板翅式换热器II的热流体，其温度要比饱和温度高约2度左右。整台换热器的温度分布及两端的温度差如图4所示换热器的冷端和热端温差，可以设计的较小，利用氟里昂的蒸发温度和热流体在第一板翅式换热器I出口温度的差值大小(中间温差大小)，来调整整台换热器的换热温差；而中间温差的大小直接和两股流体的流量有关，按整台换热器的冷热段的热负荷分配原则来调节两股流体的流量，其实质是调节第一板翅式换热器I (热段)和第二板翅式换热器II(冷段)的传热温差。[0026] 实施例1 : 参见图5，在本实施例中，第一板翅式换热器I(热段)和第二板翅式换热器II(冷段)的外形尺寸(尤其是板宽、层数、长度)相差悬殊，采用管路联接的方式将其连接起来，具体为热流体出口 1与第二热流体进口 5通过管路9-1相连接，氟利昂蒸汽液体出口 6与氟利昂蒸汽液体进口 2通过管路9-2相连接。 本实施例的工作原理如上所述。 实施例2 : 参见图6，在本实施例中，第一板翅式换热器I(热段)和第二板翅式换热器II(冷 段)的板宽使用相同的规格，仅仅在换热长度及厚度上有区别，采用旁通封头联接的方式 将其连接起来。由于氟里昂蒸发和热流体冷凝的换热系数比较大，换热长度可能较短，所以 将其中长度较短的换热器作为第二板翅式换热器II (冷段)，长度较长的换热器作为第一 板翅式换热器I (热段)，具体为热流体出口 1与第二热流体进口 5通过旁通封头10-1相 连接，氟利昂蒸汽液体出口 6与氟利昂蒸汽液体进口 2通过旁通封头10-2相连接。由于热 流体出口 1、第二热流体进口 5、氟利昂蒸汽液体出口 6、氟利昂蒸汽液体进口 2在旁通封头 10-1、旁通封头10-2内部，故图中未示。 本实施例的工作原理如上所述。
权利要求一种逆流式冷凝蒸发换热器，其特征是由第一板翅式换热器(I)和第二板翅式换热器(II)串联组成，第一板翅式换热器(I)为整台换热器的热段，第一板翅式换热器(I)的上端设有热流体出口(1)和氟利昂蒸汽液体进口(2)，其下端设有第一热流体进口(3)和氟利昂蒸汽出口(4)；第二板翅式换热器(II)为整台换热器的冷段，第二板翅式换热器(II)的上端设有第二热流体进口(5)和氟利昂蒸汽液体出口(6)，其下端设有冷凝的热流体出口(7)和氟利昂液体进口(8)；热流体出口(1)与第二热流体进口(5)相连，氟利昂蒸汽液体出口(6)与氟利昂蒸汽进口(2)相连。
2. 根据权利要求l所述的逆流式冷凝蒸发换热器，其特征是热流体出口 (1)与第二热流体进口 (5)通过管路相连接，氟利昂蒸汽液体出口 (6)与氟利昂蒸汽液体进口 (2)通 过管路相连接。
3. 根据权利要求l所述的逆流式冷凝蒸发换热器，其特征是热流体出口 (1)与第二热流体进口 (5)通过旁通封头相连接，氟利昂蒸汽液体出口 (6)与氟利昂蒸汽液体进口 (2) 通过旁通封头相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种板翅式换热器，尤其是一种逆流式冷凝蒸发换热器。该换热器由第一板翅式换热器和第二板翅式换热器串联组成，第一板翅式换热器为整台换热器的热段，第一板翅式换热器的上端设有热流体出口和氟利昂蒸汽液体进口，其下端设有第一热流体进口和氟利昂蒸汽出口；第二板翅式换热器为整台换热器的冷段，第二板翅式换热器的上端设有第二热流体进口和氟利昂蒸汽液体出口，其下端设有冷凝的热流体出口和氟利昂液体进口；热流体出口与第二热流体进口相连，氟利昂蒸汽液体出口与氟利昂蒸汽进口相连。本实用新型可以完全克服现有顺流式换热器缺点，充分发挥板翅式换热器高效、节能、经济的优势，并可以降低制冷压缩机能耗。
文档编号F25B39/02GK201488406SQ200920195780
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者章有虎, 阎振贵 申请人:杭州中泰过程设备有限公司