热交换器以及蒸发装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种热交换器以及包括该热交换器的压缩式制冷系统的蒸发装置。该热交换器包括多个板状的热交换部件，热交换部件包括封闭的容纳腔、与容纳腔流体连通的工质进口和工质出口，其中，热交换部件的工质进口用于流入第一相态流体，热交换部件的工质出口用于将第一相态流体经热交换而变成的第二相态流体流出，其中，所述容纳腔被分成多个彼此流体连通的子容纳腔。由于本实用新型的热交换器的主要换热部件为板片，故其传热性能更好，清洗更方便，并且高效节能。
【专利说明】热交换器以及蒸发装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种热交换器以及蒸发装置，属于压缩式制冷系统的【技术领域】。【背景技术】
[0002]压缩式制冷系统主要具有四个组成部分，即，压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器。从蒸发器出来的低温低压的制冷剂蒸汽经过压缩机压缩后，变成高温高压的制冷剂蒸汽，在冷凝器内冷凝后，变成高压常温的液体，经过节流阀的节流作用后，变成低压常温的液体。在低压环境下，制冷剂液体要不断的汽化，汽化过程需要吸收大量的热量来提供汽化潜热，制冷剂首先自身的温度降低，然后从外界吸收热量，从而实现制冷的目的。
[0003]在大型制冷系统中，制冷剂在蒸发器内蒸发，从外界载冷剂中吸收热量，载冷剂温度降低后，被栗送到热源处吸收热量，然后再被送回到蒸发器内，把热量继续传递给蒸发器内的制冷剂。如此反复循环，达到制冷的目的。传统的管壳式蒸发器，主要由换热管、外部壳体和隔板组成，在干式蒸发器，制冷剂在换热管内吸热蒸发，载冷剂在壳程运行。在湿式蒸发器中，制冷剂在壳程吸热蒸发，载冷剂在管程运行。管壳式蒸发器的传热性能一般，维护不便。
[0004]目前应用较广的还有螺旋盘管式蒸发器，将其放置在载冷剂池内，制冷剂在螺旋盘管内部蒸发吸热，载冷剂在外部流动换热。
实用新型内容
[0005]由于本实用新型的热交换器的主要换热部件为板片，故其传热性能更好，清洗更方便，并且高效节能。
[0006]具体地，本实用新型公开了一种热交换器，其包括多个板状的热交换部件，所述热交换部件包括封闭的容纳腔、与所述容纳腔流体连通的工质进口和工质出口，其中，所述热交换部件的工质进口用于流入第一相态流体，所述热交换部件的工质出口用于将所述第一相态流体经热交换而变成的第二相态流体流出，其中，所述容纳腔被分成多个彼此流体连通的子容纳腔。
[0007]具体地，所述热交换部件是通过如下方法制成的:两块基本相同的金属板彼此对准地被夹持在一起，其中，所述两块金属板具有周边区域和周边区域之内的中间区域；在所述中间区域，所述两块金属板的多处被点焊；在所述周边区域，所述两块金属板被连续地滚边焊接并留出所述工质进口和工质出口；堵住所述工质进口和所述工质出口的其中之一者，向所述金属板内吹入高压流体以使未被焊接在一起的金属板形变从而形成所述多个彼此连通的子容纳腔。
[0008]具体地，所述金属板为不锈钢板或碳钢及其他金属。
[0009]具体地，所述高压流体为高压水或高压气体。
[0010]可选择地，所述热交换器为冷凝器，所述第一相态流体为气态流体，所述第二相态流体为液态流体。[0011 ] 可选择地，所述热交换器为蒸发器，所述第一相态流体为液态流体，所述第二相态流体为气态流体。
[0012]具体地，所述热交换器还包括:进液管，其上连接有多个支管，所述多个支管分别流体连通到所述多个热交换部件的工质进口 ；以及集气管，其上连接有多个支管，所述多个支管分别流体连通到所述多个热交换部件的工质出口。
[0013]更具体地，所述热交换部件还包括与所述容纳腔流体连通的润滑油出口，所述润滑油出口被布置在所述热交换部件的下部；所述热交换器还包括集油管，所述集油管连接有多个支管，所述多个支管分别流体连通到所述多个热交换部件的润滑油出口。
[0014]根据本实用新型的另一方面，还公开了一种压缩式制冷系统的蒸发装置，其至少包括:热交换池，其内贮有热媒；热交换器，其如前所述，所述热交换器至少部分地浸没到所述热交换池中的热媒内，所述热交换部件的工质进口流体连通到节流阀，所述热交换部件的工质出口流体连通到压缩机；藉此，从所述热交换部件的工质进口流入到所述容纳腔的所述液态流体从所述热媒吸热。
[0015]具体地，所述热媒为零下35摄氏度以上的盐水，所述液体流体为液态氨。
[0016]优选地，所述蒸发装置还包括搅拌器，其布置在所述热交换池内，用于搅动所述热媒。
[0017]更优选地，所述蒸发装置还包括导流板，其基本呈弧形并布置在所述热交换池的角部以使其与所述角部的周边壁面过渡。
[0018]根据本实用新型的另一方面，公开了一种用于压缩式制冷系统中的蒸发器的热交换部件的制造方法，其包括:两块基本相同的金属板彼此对准地被夹持在一起，其中，所述两块金属板具有周边区域和周边区域之内的中间区域；在所述中间区域，所述两块金属板的多处被点焊；在所述周边区域，所述两块金属板被连续地滚边焊接并留出工质进口和工质出口 ；堵住所述工质进口和所述工质出口的其中之一者，向所述金属板内吹入高压流体以使未被焊接在一起的金属板形变从而形成多个彼此连通的子容纳腔。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了解释本实用新型，将在下文中参考附图描述其示例性实施方式，附图中:
[0020]图1示意性地示出了本实用新型的一种实施方式的热交换器的透视图，其中移除了热交换部件的部分构件而显示出内部结构；
[0021]图2示意性地示出了图1的热交换器的热交换部件的内部结构图；
[0022]图3示意性地示出了图2的热交换部件的A-A方向的截面图；以及
[0023]图4示意性地示出了多个图1所示的热交换器浸入到热交换池的示意图，其中示出了搅拌器和导流板。
[0024]不同图中的相似特征由相似的附图标记指示。
【具体实施方式】
[0025]在以下的实施方式的详细描述中，参照构成该描述的一部分的附图进行说明。附图以示例的方式展示出特定的实施方式，本实用新型被实现在这些实施方式中。所示出的实施方式不是为了穷尽根据本实用新型的所有实施方式。可以理解，其他的实施方式可以被利用，结构性或逻辑性的改变能够在不脱离本实用新型的范围的前提下被做出。对于附图，方向性的术语，例如“下”、“上”、“左”、“右”等，是参照所描述的附图的方位而使用的。由于本实用新型的实施方式的组件能够被以多种方位实施，这些方向性术语是用于说明的目的，而不是限制的目的。因此，以下的【具体实施方式】并不是作为限制的意义，并且本实用新型的范围由所附的权利要求书所限定。
[0026]图1示意性地示出了本实用新型的一种实施方式的热交换器的透视图，其中移除了热交换部件的部分构件而显示出内部结构；图2示意性地示出了图1的热交换器的热交换部件的内部结构图；图3示意性地示出了图2的热交换部件的A-A方向的截面图。
[0027]如图1-图3所示，公开了一种热交换器100，包括多个板状的热交换部件102。其中，该热交换部件102是这样制成的:
[0028]准备两块基本相同的金属板P1、P2，通过夹具夹持这两块金属板P1、P2以使这两块金属板P1、P2彼此贴合对准，其中，这两块金属板P1、P2均具有周边区域和周边区域之内的中间区域，较优地，该金属板为不锈钢板或碳钢；
[0029]在中间区域，预定多个待焊接点，通过电流点焊装置对两块金属板P1、P2的待焊接点M进行点焊，较优地，这些焊接点M均匀地布置在中间区域内；
[0030]在周边区域，通过滚边焊接工具对两块金属板P1、P2连续地滚边焊接并留出工质进口 106和工质出口 108 ；
[0031]堵住工质进口 106和工质出口 108的其中之一，并将金属板Pl、P2放置到压床上，压床的两相对的压板分别相对金属板PU P2具有预定的间距，向金属板内吹入高压流体以使未被焊接在一起的金属板P1、P2发生高度一致的形变从而形成多个彼此连通的子容纳腔110，较优地，该高压流体为高压水。
[0032]藉此，形成的热交换部件102包括封闭的容纳腔104、与容纳腔104流体连通的工质进口 106和工质出口 108，其中，热交换部件102的工质进口 106位于下部，用于流入第一相态流体，热交换部件102的工质出口 108位于上部，用于将第一相态流体经热交换而变成的第二相态流体流出，其中，容纳腔104被分成多个彼此流体连通的子容纳腔110。
[0033]当前述的热交换器100被用作冷凝器时，第一相态流体为气态流体，第二相态流体为液态流体。反之，当前述的热交换器100被用作蒸发器时，第一相态流体为液态流体，第二相态流体为气态流体，此时的进口可以为上文所述的标号108所指示的部件，出口可以为上文所述的标号106指示的部件。
[0034]下文均是以该热交换器100当做蒸发器使用尤其当做压缩式制冷系统中的蒸发器使用的情形进行介绍的。
[0035]众所周知，在压缩式制冷系统中，为了润滑压缩机运动部件，润滑油会被送到压缩机内并在压缩机内被气化，接着在冷凝器内冷凝，该润滑油会随同水蒸气进入到蒸发器内。为了将润滑油分离掉，该热交换部件102还可以包括与容纳腔110流体连通的润滑油出口112，进一步地，为了便于热交换部件102内积存的润滑油顺利流出，该润滑油出口 112可以被布置在热交换部件102的下部。可以理解，制造这种热交换部件102的过程基本与前述的制造过程类似，不同之处在于，需要在滚边焊接过程中再留出润滑油出口 112并且在吹入高压流体之前需要将该润滑油出口 112堵住或者将仅使润滑油出口 112可吹入高压流体。
[0036]与热交换部件102的工质进口 106、工质出口 108和润滑油出口 112相对应，该热交换器100还设置有进液管114、集气管116和集油管118。具体地，进液管114上连接有多个支管，这些支管分别流体连通到多个热交换部件102的工质进口 106 ;集气管116上连接有多个支管，这些支管分别流体连通到多个热交换部件102的工质出口 108 ;集油管118连接有多个支管，这些支管分别流体连通到多个热交换部件102的润滑油出口 112。
[0037]藉由这种热交换器100的结构，当作为冷媒并携带有润滑油的液态流体依次经由进液管114和工质进口 106分别进入到各个热交换部件102的容纳腔内后，会与该热交换器100外的热媒进行热交换，即，吸收热量，从而发生相变，从液态变为气态；该气态流体再经由工质出口 108汇集到集气管116，集气管116内的气态流体会流到下一个热处理装置内；进入到热交换部件102内的润滑油会积聚到容纳腔104的底部并经由润滑油出口 112汇集到集油管118，集油管118内的润滑油可以被排出。在此，由于热交换部件102内的容纳腔104被分为多个彼此连通的子容纳腔110，进入到容纳腔104内的液态流体会流到各个子容纳腔110内并在各子容纳腔110之间穿行以使流体的热交换更均匀。
[0038]如图1所示，更优地，该热交换部件102还可以包括备用工质进口 107，其位于上部，用于当前述的工质进口 106被堵塞时启用。对应地，该热交换器100还包括备用进液管115，该备用进液管115上连接有多个支管，这些支管分别流体连通到多个热交换部件102的备用工质进口 107。可以理解，对于这种具有备用工质进口 107的更优选的热交换部件102而言，制造过程基本与前述的制造过程基本类似，不同之处在于，需要在滚边焊接过程中再留出润滑油出口 112和备用工质进口 107，并且在吹入高压流体之前需要将该润滑油出口 112和备用工质进口 107堵住或者将仅使润滑油出口 112或备用工质进口 107可吹入高压流体。
[0039]图4示意性地示出了多个图1所示的热交换器浸入到热交换池的示意图，其中示出了搅拌器和导流板。
[0040]结合图1和图4，一种压缩式制冷系统的蒸发装置200，其包括:至少一个热交换器100和热交换池202。如本领域普通技术人员所熟知的，该压缩式制冷系统通常至少还包括压缩机、冷凝器和节流阀，然而，这些装置均与本实用新型的蒸发装置无关，故在此并不赘述。在此，仅需要说明的是，该热交换器100的进液管114或备用进液管115流体连通到节气阀，集气管116流体连通到压缩机。
[0041]在这种压缩式制冷系统的蒸发装置200中，从热交换器100的进液管114或备用进液管115进入到各个热交换部件102的容纳腔104内的流体可以为液态氨。
[0042]热交换池202贮有诸如温度在零下35摄氏度以上的的盐水的热媒，较优地，该盐水的温度范围可以在零下15摄氏度到O摄氏度之间，可选择地，该盐水的温度可以在零下10摄氏度以上。本领域技术人员应当可以理解，盐水的温度范围取决于用户的使用工况。
[0043]前述的热交换器100被至少部分地浸入到该热交换池202内的盐水中。
[0044]较优地，该蒸发装置200还可以包括搅拌器204，该搅拌器204布置在热交换池202内，用于搅动盐水以使温度分布更均匀。
[0045]更优地，该蒸发装置200还可以包括导流板206，该导流板206基本呈弧形并布置在热交换池202的角部以使该导流板206与角部的周边壁面过渡。这样，通过搅拌器204搅动的盐水流会顺利地通过热交换池202的角部，而不会发生涡流。
[0046]该蒸发装置200工作时，携带有润滑油的、经过节流阀降压后的制冷剂液体(诸如液态氨)会依次经由进液管114和工质进口 106进入各个热交换部件102的容纳腔104内。由于容纳腔104内的低压压强大约为1-2个大气压，在这种大气压条件下，制冷剂液体(诸如液态氨)极易从其周围的其他制冷剂(液态氨)吸收热量进而挥发(若制冷剂液体为液态氨，则其挥发成氨气)，这导致制冷剂(液态氨)的整体温度进一步下降到约零下20度左右。因此，热交换部件102的制冷剂(诸如氨)不断地与热交换池202^的盐水发生热交换，最终，液态制冷剂(诸如液态氨)全部变成气体(氨气)经工质出口 108汇集到集气管116再流至诸如压缩机中。与此同时，润滑油从容纳腔104的上部向下部流动并积攒到容纳腔104的底部，最后，经润滑油出口 112汇流到集油管118接着可被排到再处理设备中。
[0047]对工作过程的描述只是示例性的而非限制性的，这是因为本领域的普通技术人员可以理解，对于在不同的冷媒工质、不同的热媒和/或不同的压强条件下，工作过程均可能与前述的工作过程不一致。
[0048]那些本【技术领域】的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。在实用新型的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。
[0049]本实用新型不以任何方式限制于在说明书和附图中呈现的示例性实施方式。示出以及描述的实施方式(的部分)的所有组合明确地理解为并入该说明书之内并且明确地理解为落入本实用新型的范围内。而且，在如权利要求书概括的本实用新型的范围内，很多变形是可能的。此外，不应该将权利要`求书中的任何参考标记构造为限制本实用新型的范围。
【权利要求】
1.一种热交换器，其特征在于，所述热交换器包括多个板状的热交换部件，所述热交换部件包括封闭的容纳腔、与所述容纳腔流体连通的工质进口和工质出口，其中，所述热交换部件的工质进口用于流入第一相态流体，所述热交换部件的工质出口用于将所述第一相态流体经热交换而变成的第二相态流体流出，其中，所述容纳腔被分成多个彼此流体连通的子容纳腔。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器为冷凝器，所述第一相态流体为气态流体，所述第二相态流体为液态流体。
3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器为蒸发器，所述第一相态流体为液态流体，所述第二相态流体为气态流体。
4.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器还包括: 进液管，其上连接有多个支管，所述多个支管分别流体连通到所述多个热交换部件的工质进口 ； 集气管，其上连接有多个支管，所述多个支管分别流体连通到所述多个热交换部件的工质出口。
5.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，所述热交换部件还包括与所述容纳腔流体连通的润滑油出口，所述润滑油出口被布置在所述热交换部件的下部；所述热交换器还包括集油管，所述集油管连接有多个支管，所述多个支管分别流体连通到所述多个热交换部件的润滑油出口。
6.一种压缩式制冷系统的蒸发装置，其特征在于，其至少包括: 热交换池，其内贮有热媒； 热交换器，其如权利要求3-5任一项所述，所述热交换器至少部分地浸没到所述热交换池中的热媒内，所述热交换部件的工质进口流体连通到节气阀，所述热交换部件的工质出口流体连通到压缩机； 藉此，从所述热交换部件的工质进口流入到所述容纳腔的所述液态流体从所述热媒吸热。
7.根据权利要求6所述的蒸发装置，其特征在于，所述热媒为-35摄氏度以上的盐水，所述液体流体为液态氨。
8.根据权利要求6或7所述的蒸发装置，其特征在于，所述蒸发装置还包括搅拌器，其布置在所述热交换池内，用于搅动所述热媒。
9.根据权利要求6或7所述的蒸发装置，其特征在于，所述蒸发装置还包括导流板，其基本呈弧形并布置在所述热交换池的角部以使其与所述角部的周边壁面过渡。
【文档编号】F25B39/04GK203605543SQ201320172022
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年4月8日 优先权日:2013年4月8日
【发明者】彭鹏, 李雅 申请人:上海万享成套制冷设备有限公司, 浙江万享科技有限公司