用于熱交換器的回水箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)公開涉及用于熱交換器的回水箱，例如冷卻系統(tǒng)的殼管式熱交換器。更具體而言，本申請(qǐng)公開涉及用于調(diào)節(jié)回水箱中的流體流動(dòng)的方法、系統(tǒng)和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]殼管式熱交換器常用于例如冷卻系統(tǒng)中，充當(dāng)冷卻系統(tǒng)中的冷凝器和/或蒸發(fā)器。典型地，殼管式熱交換器配置為包括在密封殼內(nèi)延伸的熱交換器管。熱交換器管限定了管側(cè)，所述管側(cè)用于裝載第一流體(例如，水)；而所述殼限定了殼側(cè)，所述殼側(cè)用于裝載第二流體(例如，制冷劑)。管側(cè)和殼側(cè)能夠形成熱交換關(guān)系，以在第一流體和第二流體之間傳熱。
[0003]一些殼管式熱交換器可以具有多程設(shè)計(jì)(例如，雙程設(shè)計(jì))。殼管式熱交換器的一端可以設(shè)置為具有回水箱，所述回水箱通常用于接收來(lái)自管側(cè)第一程中的第一流體，并將該第一流體返回至管側(cè)第二程中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)公開了一種用于熱交換器(例如殼管式熱交換器)的回水箱。該回水箱通?？梢杂糜诹疃喑虤す苁綗峤粨Q器(尤其是在水總管并排配置的殼管式熱交換器)中的流動(dòng)方向反向。通常來(lái)說(shuō)，術(shù)語(yǔ)“反向”指的是，相對(duì)于垂直方向，管側(cè)上部(或下部)區(qū)域第一程中的流體流動(dòng)分別重定向至管側(cè)下部(或上部)區(qū)域第二程。該回水箱可以包括一種用于將回水箱分隔為至少兩個(gè)室且在所述室中導(dǎo)引流體流動(dòng)(例如，水流)的結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)可以包括，例如，位于回水箱內(nèi)、用于令流體流動(dòng)反向的插入件。在一些實(shí)施例中，該回水箱可以包括一個(gè)或多個(gè)隔板，以將該回水箱分隔成多個(gè)回水箱外部的室和組件(例如流動(dòng)通道)，以在所述室之間導(dǎo)引流體流動(dòng)。該回水箱可用于幫助減少熱交換器中的水芳通。
[0005]本申請(qǐng)所公開的實(shí)施例通常指向一種熱交換器的回水箱，用于導(dǎo)引水流動(dòng)。但是，可知曉，此處所公開的實(shí)施例也能適用于其他流體。
[0006]在一些實(shí)施例中，該回水箱可配置為具有回水箱蓋和插入件。該回水箱蓋可以配置為具有開口端和密閉后端，共同限定一個(gè)空腔。該插入件可以位于回水箱蓋的空腔中。所述回水箱蓋的插入件和開口端可形成包含第一水流路徑的前室；以及，所述插入件和回水箱蓋后端可以形成包含第二水流路徑的后室。
[0007]在一些實(shí)施例中，第一水流路徑的方向和第二水流路徑的方向可以不同。在一些實(shí)施例中，第一水流路徑和第二水流路徑的方向可以形成對(duì)角相對(duì)關(guān)系。
[0008]在一些實(shí)施例中，前室中包括第一水流路徑，插入件可以具有流體連通的第一部分和第二部分。在一些實(shí)施例中，該第一部分可以配置為接收來(lái)自至少部分熱交換器管的水，且該插入件可以配置為將接收到的水導(dǎo)引至第二部分。所述第二部分可以配置為將接收到的水導(dǎo)入至少部分熱交換器管中。
[0009]在一些實(shí)施例中，該插入件可以配置為具有主分隔件和大致環(huán)繞所述主分隔件的壁。在一些實(shí)施例中，該主分隔件和壁的局部形狀可以符合回水箱蓋空腔內(nèi)表面的輪廓。在一些實(shí)施例中，該第一部分和第二部分可以相對(duì)于回水箱的垂直方向處于對(duì)角的相對(duì)位置。
在一些實(shí)施例中，該插入件的第一部分可以用于接受來(lái)自相對(duì)靠近熱交換器管束上部區(qū)域的至少部分熱交換器管的水，而該插入件的第二部分可以用于將水倒入熱交換器管束下部區(qū)域的至少部分熱交換器管中。在一些實(shí)施例中，相對(duì)靠近熱交換器管束上部區(qū)域的熱交換器管可用導(dǎo)熱性能和/或成本相對(duì)低于銅的材料(例如鋼)制成。因此，該回水箱還可以幫助降低熱交換器的成本。
[0010]在一些實(shí)施例中，回水箱的插入件和后端可以形成后室。在一些實(shí)施例中，插入件和開口端可以限定第一開口區(qū)域和第二開口區(qū)域，所述第一開口區(qū)域和第二開口區(qū)域可以通過(guò)回水箱蓋的后室流體連通。在一些實(shí)施例中，第一開口區(qū)域可用于接收來(lái)自至少部分熱交換器管的水，而該后端可用于將來(lái)自第一開口區(qū)域的水導(dǎo)向第二開口區(qū)域，而第二開口區(qū)域可用于將回水箱蓋出來(lái)的水導(dǎo)入部分熱交換器管中。
[0011]在一些實(shí)施例中，第一開口區(qū)域和第二開口區(qū)域可相對(duì)于回水箱蓋的垂直方向呈對(duì)角線設(shè)置。
[0012]在一些實(shí)施例中，回水箱可包括一種位于回水箱外部的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可用于令該水箱中的流體流動(dòng)反向。在一些實(shí)施例中，該回水箱可用隔板分隔為多個(gè)室，例如4個(gè)室。該回水箱可包括外部流動(dòng)通道，所述通道與多個(gè)室流體連通，以在多個(gè)室之間令水流方向反向。
[0013]參考下面的詳細(xì)描述和附圖，將有助于清楚地理解本申請(qǐng)實(shí)施例的其他特征和方面。
【附圖說(shuō)明】
[0014]參考下列附圖；所有附圖中的對(duì)應(yīng)部分均采用了相似的標(biāo)號(hào)。
[0015]圖1A和IB展示了殼管式熱交換器的示意圖。圖1A是殼管式熱交換器的側(cè)視示意圖。圖1B是并排設(shè)置的水總管的透視圖。
[0016]圖2A和2B展示了含插入件的回水箱的實(shí)施例。圖2A是回水箱的正視透視圖。圖2B是回水箱的部件分解圖。
[0017]圖3展示了裝設(shè)了帶插入件的回水箱的殼管式熱交換器的示意視圖。其殼和部分被移除以便能清楚地進(jìn)行展示。
[0018]圖4展示了含插入件的回水箱的又一實(shí)施例的端視圖。
[0019]圖5A和5B展不了含外部流動(dòng)通道的回水箱的又一實(shí)施例。圖5A展不了該回水箱的前視圖。圖5B展示了該回水箱的后視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]一些加熱、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)(例如可以包括商用冷卻裝置)常常具有一個(gè)或多個(gè)殼管式熱交換器，以起到冷凝器和/或蒸發(fā)器的作用。典型地，熱交換器的管側(cè)用于裝載第一流體，例如水；而殼側(cè)用于裝載第二流體，例如制冷劑。當(dāng)熱交換器充當(dāng)冷凝器時(shí)，殼側(cè)一般用于裝載制冷劑熱蒸汽，而管側(cè)用于裝載工藝流體，例如水。制冷劑熱蒸汽可在冷凝為液態(tài)制冷劑時(shí)將熱傳導(dǎo)給水。當(dāng)熱交換器充當(dāng)蒸發(fā)器時(shí)，殼側(cè)一般用于裝載冷的液態(tài)制冷劑或制冷劑蒸汽/液體混合物，而管側(cè)用于裝載工藝流體，例如水。熱量可在蒸發(fā)器中從水傳遞給制冷劑，從而在制冷劑蒸發(fā)的同時(shí)，使得水的溫度下降。
[0021]在殼管式熱交換器中，熱交換器管典型地位于管側(cè)內(nèi)，并設(shè)置為縱向地延伸貫穿殼側(cè)。熱交換器管可設(shè)置為具有至少I個(gè)工藝流體程。在一些熱交換器中，工藝流體可從殼的第一縱向端進(jìn)入至少部分熱交換器管中。在單程熱交換器中，工藝流體通常從殼的第二縱向端離開熱交換器。一些殼管式熱交換器可以具有多程設(shè)計(jì)。在多程熱交換器中，工藝流體可設(shè)置為從例如第一程中流入一個(gè)位于殼的第二縱向端的回水箱中，并被導(dǎo)入至少部分熱交換器管道以流回所述殼的第一縱向端的例如第二程中。當(dāng)工藝流體流經(jīng)熱交換器管的一個(gè)或多個(gè)程時(shí)，工藝流體和制冷劑之間可以發(fā)生熱交換。
[0022]在一些熱交換器中，例如在溢流式蒸發(fā)器中，熱交換器管從蒸發(fā)器下部區(qū)域成束疊放。該熱交換器管束上部區(qū)域附近的熱交換器管與制冷劑之間可能無(wú)法有效率地進(jìn)行熱交換，因?yàn)橹评鋭┛赡軣o(wú)法有效地浸濕靠近熱交換器管束上部區(qū)域的熱交換器管，在蒸發(fā)器中形成水旁通，而靠近熱交換器管束下部區(qū)域的熱交換器管能夠更有效地冷卻熱交換器管中的水。術(shù)語(yǔ)“水旁通”通常指的是流經(jīng)管側(cè)的水與被制冷劑浸濕的熱交換器管之間無(wú)法接觸或接觸受限。當(dāng)此情況發(fā)生時(shí)，離開熱交換器管束上部區(qū)域附近的熱交換器管的溫度較高的回程水，與離開熱交換器管束下部區(qū)域附近的熱交換器管的溫度較低的水可能混合，形成兩種溫度之間的混合水溫。為了補(bǔ)償離開熱交換器管束上部區(qū)域附近的熱交換器管的水溫的升高，壓縮機(jī)可能需要提高其升力(例如，排氣壓力減去蒸發(fā)器壓力)，這可能使得冷卻裝置在某些操作條件下效率降低，例如在部分負(fù)載的情況下。可以對(duì)熱交換器做出改進(jìn)，以便例如減少水旁通。
本文所述的實(shí)施例提供了一種殼管式熱交換器的回水箱，所述熱交換器配置為將流體導(dǎo)入回水箱中。該回水箱可設(shè)置為與熱交換器的管側(cè)流體連通。在一些實(shí)施例中，回水箱的結(jié)構(gòu)可以設(shè)置為從熱交換器管的一個(gè)部分接收水，并將接收到的水重定向至熱交換器管的另一個(gè)部分。在一些實(shí)施例中，該回水箱可設(shè)置為從一個(gè)相對(duì)靠近熱交換器管束上部區(qū)域的熱交換器管部分接收水，再將接收到的水重定向至另一相對(duì)靠近熱交換器管束下部區(qū)域的熱交換器管部分。在一些實(shí)施例中，該回水箱可設(shè)置為包括一個(gè)插入件，該插入件可設(shè)置為接收和重定向回水箱接收到的至少部分水。在一些實(shí)施例中，該插入件可配置為將回水箱相對(duì)于使用中的熱交換器的縱向分為前室和后室。在接收和重定向水流方面，所述回水箱的前室可與回水箱后室作不同設(shè)置。回水箱可協(xié)助將水流導(dǎo)入熱交換器管的不同部分中流動(dòng)，以在殼側(cè)的制冷劑中獲得相似的熱交換量。
[0023]參照本文的附圖，其中以實(shí)例展示說(shuō)明了實(shí)現(xiàn)實(shí)施例的實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解，本文所用的術(shù)語(yǔ)是出于描述附圖和實(shí)施例的目的，而不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)本申請(qǐng)的范圍的限制。本申請(qǐng)所公開的實(shí)施例一般指向用于導(dǎo)引水流的熱交換器。但應(yīng)當(dāng)注意，該熱交換器還可以用于導(dǎo)引其他流體。
[0024]圖1A和圖1B展示了一種雙水程的殼管式熱交換器100的示意圖，其可在例如商用冷卻裝置中用作冷凝器和/或蒸發(fā)器。該熱交換器100包括:殼110，通常限定為殼側(cè)112 ;以及熱交換管120，通常限定為管側(cè)122。熱交換器管120疊放在殼110內(nèi)以形成熱交換器管束127，所述熱交換器管束127相對(duì)于高度Hl所限定的垂直方向具有上部區(qū)域120a和下部區(qū)域120b。
[0025]殼側(cè)112可用于裝載第一流體，例如制冷劑；管側(cè)122可用于裝載第二流體，例如水。殼側(cè)112的第一流體可與管側(cè)122的第二流體形成熱交換關(guān)系。
[0026]熱交換器100的殼110的長(zhǎng)度LI限定為縱向方向。殼110沿縱向具有第一端123和第二端125。第一端123上連接有水總管130，且所述水總管130與熱交換器管120和管側(cè)122流體連