[发明专利]小微通道换热器及换热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种小微通道换热器及换热方法，属于热交换器的节能减重增效技术领域。

背景技术

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，重量较大，耗材多，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。

现有列管换热器，集管为圆筒，截面为圆型，管束横向直接插入，由于插入外缘为圆弧，造成每根管子与集管的相贯线为不同的空间曲线，焊接困难，且管子的进口的阻力特性不同，很难做到分流均匀，另外每根管子长度不一致，对换热器的总体效率影响较大。

现有改进列管换热器，截管为半圆筒，截面为D型，管束横向插入D型截面的直线部分，基本解决了管子长度相等问题，由于非圆截面，截面的强度、刚度均很差，只有加大截管壁厚，这对减少换热器重量尤其不利，且由于应力集中及其可能产生的连接部分的变形，管束需越过D型截面的直线部分有一定深度进行焊接固定，这对分流产生不利影响。

另外，现有列管换热器均无平衡减振机构，对动态变化造成的脉动无抑制能力，而脉动会造成分流不均匀恶化传热效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑、换热效率高、能耗低的小微通道换热器。

一种小微通道换热器，包括换热管束，换热管束的上、下两端各联通一个集管，集管为水平筒状，其纵截面为圆形；其中一个集管设置有集管进口，另一个集管设置有集管出口；其特征在于：集管内设置水平隔板，该水平隔板将集管分成上下两个腔，其中靠近换热管束的为平衡减振腔，远离换热管束的为均流腔；水平隔板设置有管束安装孔，换热管束穿过集管壁面以及平衡减振腔后与水平隔板在管束安装孔处固连，并通过管束安装孔与均流腔联通；水平隔板还设置有使平衡减振腔和均流腔联通的平衡孔。

所述的小微通道换热器的换热方法，其特征在于：管内工质的换热过程通道如下：管内工质由集管进口进入集管，分流后流入换热管束，与管外工质进行热交换后，流进集管，由集管出口流出换热器；平衡孔用于抵消、缓冲流体不稳定流动或外部激振引起的脉动；管外工质的换热过程通道如下：管外工质横掠冲刷换热管束，依据实际需要作为冷边或热边吸收或放出管内工质的热量，完成传热过程。

隔板与管束、管束与集管可采用胀管或焊接等方式机械连接，隔板上设置平衡孔用于抵消、缓冲流体不稳定流动或外部激振引起的脉动。流体工质由集管进口进入上集管内均流腔，流至小通道管束，与管束外流体换热，进入下集管内均流腔，由集管出口流出。

本发明通过使用两个集管及其内部的设计，每根换热管与集管及其隔板双重连接，增强了管束的连接强度，重要的是管束每根小微通道等长及外形一致性，均流腔使得分流均匀，对整体换热效果具有重大意义，管束等长设计使得换热过程的压降一致，进一步强化了分流均匀的过程，集管外壳为筒形，使得耐压能力大幅度提高，集管的壁厚可极大降低，这对小微通道换热器的体积小型化、轻量化，减少换热器的成本具有重大作用。

所述的换热管束为多流程。

所述的换热管束为金属或非金属材质。

所述的换热管束为多层叉排或顺排的直径小于3mm小通道管组成。

附图说明

图1、小微通道换热器俯视原理图；

图2、小微通道换热器左视原理图；

图3、小微通道换热器集管局部原理图；

其中，1、集管进口；2、集管；3、换热管束；4、管束安装孔；5、集管出口；6、管内工质7、管外工质；8、集管外壳；9、均流腔；10、水平隔板；11、平衡减振腔；12、平衡孔。

具体实施方式

如图1、如图2、图3所示，管内工质6的换热过程通道如下：管内工质6由集管进口1进入上集管，分流后流入换热管束4，与管外工质7进行热交换后，流进下集管，由集管出口5流出换热器；管外工质7的换热过程通道如下：管外工质7横掠冲刷换热管束3，依据实际需要作为冷边或热边吸收或放出7管内工质6的热量，完成传热过程。

管内工质6的换热过程需要的结构特征及效率由集管的设计保证：集管由截面为圆管的金属或非金属外壳、内置水平隔板10组成，其中上、下集管上设有集管进、出口1、5作为管内工质进出口，换热管束穿过集管外壳8，两者之间通过焊接或胀管的方式连接固定，水平隔板10将集管分成均流腔9及平衡减振腔11，由水平隔板上的平衡孔12实现两腔之间的压力平衡，水平隔板10同时作为换热管束3的端头板，固定连接换热管束3。