[发明专利]一种分块圆形换热装置及换热器

说明书

本发明属于换热器结构技术领域，涉及一种分块圆形换热装置及换热器，所述换热装置为离散式圆形结构，由若干换热单元组成，换热单元为矩形结构，换热单元沿流道截面排布，靠近圆最大直径处长度最长，两侧换热单元的长度逐渐减小。所述换热单元之间留有间隙，换热单元上下两侧连接有管箱，一侧管箱固定，相对的另一侧管箱浮动；本发明是一种在制冷/制热、风洞、环境试验、高空模拟、电力、船舶等行业实现圆形通道的换热/制冷的装置，该装置除能实现传统的换热和制冷外，还提升了传统流道圆变方所带来的温度均匀性问题。

技术领域

本发明本发明属于换热器结构技术领域，涉及一种分块圆形换热装置及换热器，用于在制冷/制热、风洞、环境试验、高空模拟、电力、船舶等行业实现圆形通道的换热/制冷的装置。

背景技术

在制冷/制热、风洞、环境试验、高空模拟、电力等行业对传热都有严格要求，特别是大型换热流道系统。传统的换热流道为圆形或方形流道，换热器为横断面为矩形。当风道为圆形时，在换热器前端均采用圆变方结构、后端采用方变圆结构对流道进行变换，以保证和换热截面的匹配，这不可避免导致换热存在死角，为保证流场均匀性，在换热器前端还需设置阻尼网，以改善流场品质。

目前在制冷/制热、风洞、环境试验、高空模拟、电力等行业，特别是属于压力环境的换热设备，流道通常为圆形流道，而换热器通常采用整块或数块相同的矩形换热器，由于属于压力环境，在换热器外侧还需罩一个圆形承压容器，矩形换热器会导致安装空间增加，流场均匀性较差的问题。

发明内容

本发明的目的是：针对上述现有装置中存在的不足而设计了一种分块圆形换热装置及换热器，其目的是使该换热装置更好的利用了流道的有效截面积，改善了换热器入口侧的流场品质。避免引入更多的辅助措施来实现相同的功能。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一方面本发明提供一种分块圆形换热装置，所述换热装置为离散式圆形结构，由若干换热单元组成，换热单元为矩形结构，换热单元沿流道截面排布，靠近圆最大直径处长度最长，两侧换热单元的长度逐渐减小。换热单元上下两侧连接有管箱，一侧管箱固定，相对的另一侧管箱浮动；

换热单元按根据换热管的方位按圆形进行尺寸分块，所述圆形尺寸根据内流道的换热通道的尺寸换算，由于分块换热器属于离散结构，考虑加工制造、现场安装等，分块数量不宜过多或过少，分块数量过少，由于换热截面尺寸等面积原理，则导致外圆尺寸增大，增加设计难度，分块数量过多，则换热单元分块制造成本增加。假定换热截面面积为S，若单个方形所占的内流道空间为1.57S，3分块所占空间为1.45S，5分块所占空间为1.3S，7分块所占空间为1.21S，9分块所占空间为1.13S。根据面积关系推知，故所述圆形的直径为内流道的换热通道直径的1.05-1.15倍。

换热单元可以对称布置或非对称布置；优选地，换热单元采用对称布置，且数量为5-9个。根据根据机械产品的技术经济评价，经济评估值大于0.7，则分块较优。同时，通过换热截面流场模拟分析，分块数量小于5，则会出现较大的换热死角，分块数量大于9，则经济评估值不满足要求，故可得出分块数量5-9个是比较合理的分块数量。

一般情形下，换热单元之间留有间隙5-20mm；当温差小时，换热单元之间也可贴合布置。

另一方面本发明提供一种分块圆形换热器，包含所述分块圆形换热装置，所述分块圆形换热装置位于外壳内流道面上，所述分块圆形换热装置两侧存在串流空间，在两侧设置流体挡板；通过上管箱和下管箱的进水管/出水管实现一个闭式循环系统。

换热器进出水方式为上进下出、上进上出、下进下出、下进上出方式；进水管/出水管根据流程的需要设置在上管箱或下管箱上。