[发明专利]蒸发器及其在热泵机组中的应用

说明书

本发明公开了一种蒸发器及其应用，用于解决换热管焊接部位容易渗漏的问题。它包括壳程和管程，其中壳程中通入的为工质Ⅰ，管程中通入的为介质Ⅱ，所述蒸发器中换热管两端和管板之间为过紧配合，且所述换热管两端端部分别延伸至管板外侧且露出长度不小于管板厚度，还包括转接件、锥形密封件、锁紧螺母，其中，所述转接件包括法兰部和圆筒部，所述圆筒部内部为锥筒状且填充有锥形密封件，所述法兰部和管板焊接固定，所述锁紧螺母紧固在所述圆筒部并将锥形密封件压紧。本发明中，转接件与管板之间为焊接连接，不会出现渗漏，同时，换热管与转接件和管板之间同时存在一级过紧配合密封和二级密封套筒密封，保证管程和壳程之间不发生漏液。

技术领域

该发明涉及热泵用蒸发器技术领域，尤其是采用非焊接技术组装的蒸发器技术。

背景技术

热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置。热泵技术还是一种低温余热利用的节能技术。热泵机组通常由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置和电控系统组成，其中蒸发器在机组中的作用至关重要，其原理时，制冷剂在蒸发器中由液态转换为气态，完成吸热，气态制冷剂被吸入压缩机压缩后进入冷凝器，在冷凝器中完成放热，用来供暖、制热水等常温水，在冷凝器中冷凝剂由高压气态转换为液态，液态的再经过节流装置进入到蒸发器，完成制冷剂的循环，在此过程中制冷剂是被循环利用的。

常规的蒸发器中，通常采用具有腐蚀性的制冷剂，例如污水、工业废水、含盐废水、防冻液等，当载冷剂接触到换热器内部的换热管、管板等时，长期运营过程中可能发生制冷剂泄漏，制冷剂泄漏，轻则造成制冷剂减少污染环境，重则造成机组报废。

申请人通过研究发现，在常规的蒸发器中，发生制冷剂泄漏的部位主要发生在换热管和管板接触部位，进一步研究发现，换热管通常为铜管或者不锈钢管，为了增加换热效果，通常将不锈钢管或者铜管通过减小壁厚来提高总体传热系数，也就是说，从设计原理上来说，换热管的管壁越薄越好，目前，根据已知技术和手册可查询到，对于蒸发器使用的不锈钢钢管已经使用了0.3mm～0.8mm的薄壁管材，铜管管壁已经实现了0.8mm～1mm的技术突破，也就是说，通过使用薄壁管可以有效提高蒸发器的整体换热性能。

管板是用来固定换热管的板材，通常位于壳体的两端，根据换热管的材料选择，通常管板的材质与换热管的材质相同，以保证在换热管和管板焊接后整体稳定性能(避免出现电化学腐蚀等现象)。

换热管和管板通常采用焊接的方式进行连接，例如，铜管与铜板之间采用铜焊连接，不锈钢管和不锈钢管之间采用不锈钢管连接。

但是此处的焊接接头位置不同于普通的铜—铜焊接或者不锈钢—不锈钢焊接，有经验的焊工都知晓，此处的焊接节点位置是最容易发生泄漏的，传统的分析结果是：焊接点除了受蒸发器的管程和壳程压力差外，还有管板变形(热胀冷缩)，换热管变形(热胀冷缩)，另外由于角焊接头本身内部具有应力集中，即存在焊接热应力。

申请人认为，出了上述的原因之外，还有一个重要的原因被长期忽视：即，管壁的壁厚与管板的厚度差异大，申请人对数十件蒸发器失效原因进行分析后得出如下结论：

最容易发生泄漏的部位是换热管的焊接部位，通常换热管自身的管壁非常薄，在焊接的过程中，容易造成换热管穿孔(超压试验可以检测出来泄漏并进行相应的补救措施)、焊接点管壁变薄(不容易检测)，在长期服役过程中，受承受管程和壳程升卸压等压力波动和温度变化，焊接产生的气孔、夹渣、微裂纹在类似疲劳载荷作用下,会迅速扩展,造成泄漏,特别当焊缝厚度薄时，承受能力更为不足，造成穿孔，因此，需要对与焊接点部位，尤其是对于焊接点部位的换热管进行保护，才能有效的降低换热器服役过程中的泄漏风险。

本发明技术就是用于解决上述焊接造成的泄漏问题的，具体实现方式将在后续的实施例部分给予详细的介绍。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种热泵机组的蒸发器，用于解决现有的蒸发器、换热器中换热管与管板之间焊接点容易发生介质泄漏的问题。