專利名稱：一種具有內(nèi)外涵道的波紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器，特別適用于液體、氣體、氣液混合物的散關(guān)A或 制冷，可用于化工、建筑等領(lǐng)域。
技術(shù)背景目前，熱交換器大多采用翅片式散熱片，翅片式散熱片的排列大多為平《亍 式排列，此排列形式占用空間大，并且散熱片的材質(zhì)較厚，重量大，導(dǎo)熱'性能 差，散熱速度慢，管路長，彎曲半徑小,流體阻力大，容易泄漏，制造工藝復(fù)雜，制造成本較高，如CN2463756Y等公開的熱交換器。CN2752664Y公開 了一種具有內(nèi)外螺紋的金屬盤管結(jié)構(gòu)的散熱器，其盤管結(jié)構(gòu)為"口"型或"L" 型，金屬管間設(shè)有卡式換熱片，為了提高散熱效率，多采用不銹鋼導(dǎo)管〈螺 紋管上加裝散熱翅片組裝而成，但無論是這種盤管結(jié)構(gòu)熱交換器還是翅片式 散熱器的傳統(tǒng)熱交換器器，當(dāng)用于某些封閉設(shè)備或場所，所在空間(如禾幾宋昏 等)無主動(dòng)空氣流速，熱交換效率低，并且若所在空間(如機(jī)箱內(nèi))有對(duì)《顯 度敏感的元件，則容易造成故障。此外前述結(jié)構(gòu)通常不具有耐腐蝕性，為了防腐蝕，上述類型熱交換器多 采用不銹鋼導(dǎo)管上加裝散熱翅片組裝而成，或是加裝防腐蝕內(nèi)管，影響了散 熱效率并且需要壓鑄工藝，制造成本高。如申請(qǐng)?zhí)枮?2212926.X復(fù)合式散 熱器。發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本發(fā)明提出一種具有內(nèi)外涵道的波紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交f奐 器，具有熱交換效率高、結(jié)構(gòu)工藝簡單、重量輕、 一體化等特點(diǎn)，并且進(jìn)4亍熱 交換后的盤管中的流體介質(zhì)的溫度均勻，可用于氣體、液體、氣液混合物質(zhì)的 熱交換。并且當(dāng)波紋盤管采用耐腐蝕材料時(shí)，該熱交換器可用于具有腐蝕'性^！ 體介質(zhì)的熱交換。本發(fā)明所述一種具有內(nèi)外涵道的波紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交換器，可以根據(jù)不同 需求互為轉(zhuǎn)換，對(duì)流體介質(zhì)和空氣進(jìn)行熱交換以達(dá)到加熱或者制冷的用途。本發(fā)明所述一種具有內(nèi)外涵道的波紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交換器，由進(jìn)口，出口，波紋管、整流罩、內(nèi)環(huán)套筒、外環(huán)套筒、風(fēng)扇、支架組成。所述波紋管、整流罩、內(nèi)環(huán)套筒、外環(huán)套筒、風(fēng)扇、支架均置于外環(huán)套筒 內(nèi)；波紋管內(nèi)壁和外壁均為不平坦的波紋狀表面；波紋管通過固定于內(nèi)環(huán)套筒 外壁上的支架螺旋式環(huán)繞于內(nèi)環(huán)套筒的外壁，內(nèi)環(huán)套筒的外壁與波紋管之間的 空隙形成內(nèi)環(huán)涵道，波紋管與外環(huán)套筒之間的空隙形成外環(huán)涵道；在外環(huán)套筒 的筒壁上開有進(jìn)口和出口分別與波紋管的兩端密封連通；整流罩具有圓錐型流 線結(jié)構(gòu)；風(fēng)扇位于外環(huán)套筒內(nèi)，高于整流罩的頂點(diǎn)；單個(gè)整流罩的邊緣與內(nèi)環(huán) 套筒的邊緣緊密相連，形成具有圓錐流線形結(jié)構(gòu)的腔體；所述整流罩和內(nèi)環(huán)套筒的材料包括但不限于導(dǎo)熱介質(zhì)。當(dāng)具有兩個(gè)整流罩時(shí)，所述兩個(gè)整流罩分別與內(nèi)環(huán)套筒的上下邊緣緊密相連，形成兩端具有圓錐流線形結(jié)構(gòu)的封閉腔體。作為優(yōu)選，所述內(nèi)環(huán)套筒和外環(huán)套筒的軸線在同一直線上。作為優(yōu)選，當(dāng)風(fēng)扇數(shù)量為一個(gè)時(shí)，風(fēng)扇位于外環(huán)套筒內(nèi)出口所處的一》瑞；當(dāng)風(fēng)扇數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，采用串聯(lián)或并聯(lián)的結(jié)構(gòu)放置于外環(huán)套筒內(nèi)出口所處的一端。當(dāng)風(fēng)扇數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，還可以采用串聯(lián)或并聯(lián)的結(jié)構(gòu)分別方文置 于外環(huán)套筒內(nèi)的兩端，并且保持風(fēng)向一致。作為優(yōu)選，單個(gè)風(fēng)扇或多個(gè)風(fēng)扇采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)時(shí)，風(fēng)扇軸線與外環(huán)套筒的 軸線在同一直線上。一種具有內(nèi)外涵道的波紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交換器，其工作方式為當(dāng)待進(jìn)，亍 熱交換的流體介質(zhì)由進(jìn)口流入波紋管，在具有波紋結(jié)構(gòu)的管壁內(nèi)形成紊流，通 過波紋管的管壁與波紋管外的內(nèi)外涵道中的空氣進(jìn)行熱交換，風(fēng)扇將內(nèi)外涵道 中的空氣排至外環(huán)套筒外，流體介質(zhì)通過在波紋管中螺旋式流動(dòng)熱交換后/人出 口排出。當(dāng)本熱交換器用于具有腐蝕性的流體介質(zhì)與空氣的熱交換時(shí)，所述進(jìn) 口、出口具有防腐蝕內(nèi)壁，所述波紋管的材質(zhì)具有耐腐蝕性。所述進(jìn)口、出口 內(nèi)壁材質(zhì)包括但不限于不銹鋼或碳鋼，所述波紋管的材質(zhì)包括但不限于不銹鋼 或碳鋼。本發(fā)明利用風(fēng)扇和內(nèi)環(huán)套筒、整流罩加速外環(huán)套筒內(nèi)空氣流動(dòng)，排出熱交 換后的內(nèi)外涵道中的空氣，整流罩的結(jié)構(gòu)使涵道內(nèi)熱對(duì)流更為流暢，散熱'性能5更好。同時(shí)使得本散熱器的結(jié)構(gòu)具有一體化和模塊化的特點(diǎn)，便于安裝和攜帶。 與傳統(tǒng)的具有散熱片結(jié)構(gòu)的液體熱交換器相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有如下 有益效果由于波紋管為薄壁波紋管，波紋管具有易成型，易彎曲的特點(diǎn)，其 管壁接觸面積比普通直管大，并且管壁薄，便于散熱，此外該管呈螺旋式環(huán)繞 內(nèi)環(huán)套筒放置，流體介質(zhì)在管內(nèi)不會(huì)淤積，波紋管腔不易堵塞，內(nèi)外管壁所具 有的波紋結(jié)構(gòu)使得流經(jīng)其屮的物質(zhì)易于形成紊流，便于均勻散熱。波紋管采用 盤管結(jié)構(gòu)可增加有限空間內(nèi)的熱交換管的密度。利用風(fēng)扇、內(nèi)環(huán)套筒、整流罩 加速外環(huán)套筒內(nèi)空氣流動(dòng)，排出熱交換后的空氣，整流罩的結(jié)構(gòu)使熱對(duì)》充更為 流暢，熱交換性能更好。本發(fā)明所述熱交換器具有導(dǎo)熱快、熱交換效率高、 結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、 一體化模塊化強(qiáng)、耐腐蝕、耐壓能力強(qiáng)、使用壽命 長等特點(diǎn)。


附圖1為實(shí)施例中本發(fā)明所述熱交換器的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2為實(shí)施例中本發(fā)明所述熱交換器結(jié)構(gòu)的內(nèi)外涵道示意圖； 圖中l(wèi)-進(jìn)口， 2-出口， 3-波紋管，4-整流罩，5-內(nèi)環(huán)套筒，6-外環(huán)套筒， 7-風(fēng)扇，8-支架，9-內(nèi)環(huán)涵道，10-外環(huán)涵道。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1:以本發(fā)明所述的熱交換器用于氫氧發(fā)生機(jī)中電解液的散熱為例， 本實(shí)施例中所述熱交換器結(jié)構(gòu)如附圖1和附圖2所示， 一種具有內(nèi)外涵道的波 紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交換器，由進(jìn)口l，出口2，波紋管3、整流罩4、內(nèi)環(huán)套筒5、 外環(huán)套筒6、風(fēng)扇7、支架8組成。支架8為一組固定于內(nèi)環(huán)套筒5的外壁上的凸起支架，用于固定、波紋管3 形成盤管結(jié)構(gòu)(見附圖2)。波紋管3通過支架8螺旋式環(huán)繞于內(nèi)環(huán)套筒5的外 壁(見附圖l)，在內(nèi)環(huán)套筒5的外壁與波紋管3之間形成內(nèi)環(huán)涵道9，所述波 紋管3、整流罩4、內(nèi)環(huán)套筒5、外環(huán)套筒6、風(fēng)扇7、支架8均置于外環(huán)套筒6 內(nèi)，波紋管3與外環(huán)套筒6之間形成外環(huán)涵道10。波紋管3兩端設(shè)有進(jìn)口 1、出口2。所述進(jìn)口 l和出口2由外環(huán)套筒6的外 壁穿入，并與波紋管3的兩端密封連通。進(jìn)口 1、出口 2內(nèi)壁材質(zhì)為不銹牽同，所 述波紋管3的材質(zhì)為不銹鋼。電解液由進(jìn)口 l進(jìn)入波紋管，從出口2排出。波紋管3為薄壁不銹鋼波紋管，其內(nèi)壁和外壁均為不平坦的波紋狀表面，這種波 紋狀起伏的表面增大了管內(nèi)電解液與管壁熱交換接觸面積，加快向管外空氣介質(zhì)的熱交換，同時(shí)使電解液在波紋管3中產(chǎn)生紊流，使其溫度均勻。整流罩4為圓錐型流線結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中采用了兩個(gè)整流罩，所述兩個(gè)整 流罩分別與內(nèi)環(huán)套筒5的上下邊緣緊密相連，形成兩端具有圓錐流線形結(jié)構(gòu)的 封閉腔體。所述整流罩4和內(nèi)環(huán)套筒5的材料采用鋁。 所述內(nèi)環(huán)套筒5和外環(huán)套筒6的軸線在同一直線上。風(fēng)扇7位于外環(huán)套筒6內(nèi)，并且在整流罩4頂點(diǎn)之外，用于將內(nèi)外涵道內(nèi) 熱交換后的空氣排出外環(huán)套筒6之外，本實(shí)施例中風(fēng)扇數(shù)量為一個(gè)，風(fēng)扇7位 于外環(huán)套筒6內(nèi)出口 2所處的一端，這樣有利于使波紋管3中電解液與內(nèi)外涵 道中的空氣進(jìn)行充分熱交換。風(fēng)扇軸線與外環(huán)套筒6的軸線在同一直線上。該熱交換器在使用時(shí)采用立式放置。進(jìn)口 1在下，出口 2在上?？諝鈴臒?交換器外環(huán)套筒下部進(jìn)入內(nèi)外涵道，充分利用熱空氣向上的原理，熱空氣由風(fēng) 扇從熱交換器頂部排出?？諝饬鲃?dòng)方向見附圖1箭頭所示。利用風(fēng)扇7和內(nèi)環(huán)套筒5、整流罩4加速外環(huán)套筒6內(nèi)空氣流動(dòng)，排出熱交 換后的內(nèi)外涵道中的空氣，根據(jù)流體力學(xué)基本原理，單位時(shí)間內(nèi)一定流量的流 體的流動(dòng)速度與其流通空間的截面積成反比，當(dāng)一定流量的流體流通的截面積 減小時(shí)，流體的流速增加。本發(fā)明所述的熱交換器可視為一個(gè)腔體，置于腔體 內(nèi)的風(fēng)扇功率不變時(shí)其單位時(shí)間排風(fēng)量(空氣流量)不變時(shí)，氣流進(jìn)入熱交換 器中狹窄的內(nèi)外涵道時(shí)，由于采用內(nèi)環(huán)套筒5和整流罩4占用了外環(huán)套筒6內(nèi) 的流通空間，即減小了外環(huán)套筒6內(nèi)空氣的流通截面積，空氣流通截面直徑與 風(fēng)扇直徑相比小了很多，故涵道內(nèi)空氣流速加快，并直接高速集中流過波紋管3 周圍，整流罩4的結(jié)構(gòu)使內(nèi)外涵道中空氣流動(dòng)更為流暢，散熱性能更好。內(nèi)外 涵道內(nèi)空氣流速與風(fēng)扇效率、內(nèi)環(huán)套筒5和外環(huán)套筒6的直徑、內(nèi)環(huán)套筒5長 度有關(guān)，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)具有氣液混合狀態(tài)的電解液由進(jìn)UJ 1流入所述熱交換器中的波紋管3，在具有波紋結(jié)構(gòu)的管壁內(nèi)形成紊流，通過波紋管壁與波紋管外的內(nèi)外涵道中的空 氣進(jìn)行熱交換，風(fēng)扇7將內(nèi)外涵道中的空氣排出，電解液通過在波紋管3中螺 旋式流動(dòng)熱交換后從出口 2排出，達(dá)到對(duì)電解液散熱的目的。由于波紋管3、進(jìn)口 1、出口 2采用了耐腐蝕的不銹鋼材料，因此達(dá)到對(duì)具 有腐蝕性的流質(zhì)的散熱目的。當(dāng)具有上述結(jié)構(gòu)的熱交換器置于氫氧發(fā)生^l的禾幾 箱內(nèi)時(shí)，外環(huán)套筒6內(nèi)的風(fēng)扇直接向氫氧發(fā)生機(jī)箱外排放熱空氣，減小了熱空 氣對(duì)機(jī)箱內(nèi)元器件的影響，避免了因機(jī)箱內(nèi)過熱造成的故障。利用上述結(jié)構(gòu)，經(jīng)過10次測(cè)量，電解液流經(jīng)該熱交換器的出口 2時(shí)的纟顯度 比由進(jìn)口 1流進(jìn)時(shí)的溫度平均降低了 12.1攝氏度。實(shí)施例2:以本發(fā)明所述的熱交換器用于空調(diào)設(shè)備中為例，熱交換器的結(jié)構(gòu) 同實(shí)施例l，進(jìn)口 1、出口2內(nèi)壁材質(zhì)為不銹鋼，所述波紋管3的材質(zhì)為不銹鋼。 當(dāng)制冷劑(如氟里昂等)由進(jìn)口 l流入所述熱交換器中的波紋管3，在具有波紋 結(jié)構(gòu)的管壁內(nèi)形成紊流，通過波紋管壁與波紋管外的內(nèi)外涵道中的空氣進(jìn)《亍熱 交換，風(fēng)扇7將內(nèi)外涵道中的冷卻好的空氣排出，制冷劑通過在波紋管3中螺 旋式流動(dòng)熱交換后從出口 2排出，達(dá)到對(duì)空氣制冷的目的，此時(shí)流經(jīng)出口 2處 制冷劑的溫度較進(jìn)口1處的溫度有所上升。以上所述的具體描述，對(duì)發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步 詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于 限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等 同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有內(nèi)外涵道的波紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交換器，包括進(jìn)口(1)，出口(2)，波紋管(3)、整流罩(4)、內(nèi)環(huán)套筒(5)、外環(huán)套筒(6)、風(fēng)扇(7)、支架(8)；其特征在于，所述波紋管(3)、整流罩(4)、內(nèi)環(huán)套筒(5)、外環(huán)套筒(6)、風(fēng)扇(7)、支架(8)均置于外環(huán)套筒(6)內(nèi)；波紋管(3)內(nèi)壁和外壁均為不平坦的波紋狀表面；波紋管(3)通過固定于內(nèi)環(huán)套筒(5)外壁上的支架(8)螺旋式環(huán)繞于內(nèi)環(huán)套筒(5)的外壁，內(nèi)環(huán)套筒(5)的外壁與波紋管(3)之間的空隙形成內(nèi)環(huán)涵道(9)，波紋管(3)與外環(huán)套筒(6)之間的空隙形成外環(huán)涵道(10)；在外環(huán)套筒(6)的筒壁上開有進(jìn)口(1)和出口(2)分別與波紋管(3)的兩端密封連通；整流罩(4)具有圓錐型流線結(jié)構(gòu)；風(fēng)扇(7)位于外環(huán)套筒(6)內(nèi)，高于整流罩(4)的頂點(diǎn)；單個(gè)整流罩的邊緣與內(nèi)環(huán)套筒(5)的邊緣緊密相連，形成具有圓錐流線形結(jié)構(gòu)的腔體；
2. 如權(quán)利要求1所述一種具有內(nèi)外涵道的波紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交換器，其 特征在于，當(dāng)具有兩個(gè)整流罩時(shí)，所述兩個(gè)整流罩分別與內(nèi)環(huán)套筒(5)的上下 邊緣緊密相連，形成兩端具有圓錐流線形結(jié)構(gòu)的封閉腔體。
3. 如權(quán)利要求1所述一種具有內(nèi)外涵道的波紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交換器，其 特征在于，所述整流罩和內(nèi)環(huán)套筒的材料包括但不限于導(dǎo)熱介質(zhì)。
4. 如權(quán)利要求l所述一種具有內(nèi)外涵道的波紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交換器，其 特征在于，作為優(yōu)選，所述內(nèi)環(huán)套筒和外環(huán)套筒的軸線在同一直線上。
5. 如權(quán)利要求1所述一種具有內(nèi)外涵道的波紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交換器，其 特征在于，作為優(yōu)選，當(dāng)風(fēng)扇數(shù)量為一個(gè)時(shí)，風(fēng)扇(7)位于外環(huán)套筒(6)內(nèi) 出口 (2)所處的一端；當(dāng)風(fēng)扇數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，采用串聯(lián)或并聯(lián)的結(jié) 構(gòu)放置于外環(huán)套筒(6)內(nèi)出口 (2)所處的一端。
6. 如權(quán)利要求l所述一種具有內(nèi)外涵道的波紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交換器，其 特征在于，當(dāng)風(fēng)扇數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，還可以采用串聯(lián)或并聯(lián)的結(jié)構(gòu)分 別放置于外環(huán)套筒(6)內(nèi)的兩端，并且保持風(fēng)向一致。
7. 如權(quán)利要求l所述一種具有內(nèi)外涵道的波紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交換器，其 特征在于，作為優(yōu)選，單個(gè)風(fēng)扇或多個(gè)風(fēng)扇采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)時(shí)，風(fēng)扇軸線與外環(huán) 套筒的軸線在同一直線上。
8. 如權(quán)利要求l所述一種具有內(nèi)外涵道的波紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交換器，其 特征在于，工作方式為當(dāng)進(jìn)行熱交換的流體介質(zhì)由進(jìn)口 (1)流入波紋管(3)，在具有波紋結(jié)構(gòu)的管壁內(nèi)形成紊流，通過波紋管(3)的管壁與波紋管外的內(nèi)外涵道中的空氣進(jìn)行熱交換，風(fēng)扇(7)將內(nèi)外涵道中的空氣排至外環(huán)套筒(6) 外，流體介質(zhì)通過在波紋管(3)屮螺旋式流動(dòng)熱交換后從出口 (2)排出。
9. 如權(quán)利要求1所述一種具有內(nèi)外涵道的波紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交換器，其 特征在于，進(jìn)口 (1)、出口 (2)內(nèi)壁材質(zhì)包括但不限于不銹鋼或碳鋼，波紋管 (3)的材質(zhì)包括但不限于不銹鋼或碳鋼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有內(nèi)外涵道的波紋盤管結(jié)構(gòu)的熱交換器，由進(jìn)口，出口，波紋管、整流罩、內(nèi)環(huán)套筒、外環(huán)套筒、風(fēng)扇、支架組成。當(dāng)待進(jìn)行熱交換的流體介質(zhì)由進(jìn)口流入本發(fā)明所述的熱交換器中的波紋管，在具有波紋結(jié)構(gòu)的管壁內(nèi)形成紊流，通過波紋管壁與波紋管外的內(nèi)外涵道中的空氣進(jìn)行熱交換，風(fēng)扇將內(nèi)外涵道中的空氣排出，流體介質(zhì)通過在波紋管中螺旋式流動(dòng)熱交換后從出口排出。所述熱交換器具有熱交換效率高、結(jié)構(gòu)工藝簡單、重量輕、一體化等特點(diǎn)，并且進(jìn)行熱交換后的盤管中的流體介質(zhì)的溫度均勻，可用于氣體、液體、氣液混合物質(zhì)的熱交換。并且當(dāng)波紋盤管采用耐腐蝕材料時(shí)，該熱交換器可用于具有腐蝕性流體介質(zhì)的熱交換。
文檔編號(hào)F28D7/10GK101619944SQ20091009010
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者呂新民, 杜海濤, 陳姚建平 申請(qǐng)人:北京鶴華安吉電子技術(shù)研究所