專利名稱：臥式管殼式冷凝器管排布置和管型選擇優(yōu)化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種臥式管殼式冷凝器管排布置和管型選擇的方法，具體涉及一種臥
式管殼式冷凝器管排布置和管型選擇優(yōu)化方法。
背景技術：
管殼式冷凝器是大型制冷空調系統里面的關鍵換熱部件，冷凝器的換熱效率直接 影響了整個制冷機組的高效運行，因此設計高性能的冷凝器是提高制冷系統綜合性能的有 效途徑。 目前使用的臥式管殼式冷凝器的管排布置方法的缺點在于不同管程的管排橫向、 縱向間距一致，且間距較小，不利于每根強化傳熱管進行高效換熱；在管型的選擇上，有的 統一使用低肋管，有的則全部使用三維高效傳熱管，三維高效傳熱管的單管性能優(yōu)越，但是 安裝到管殼式冷凝器以后管束整體性能不能有效地發(fā)揮出來，因此必須通過合理的管排布 置來提高不同管型在臥式管殼式冷凝器上的綜合性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服已有冷凝器管排布置方式簡單緊密，管型選擇單一，有色 金屬銅消耗量大，傳熱效率低的缺點，提供了一種高效緊湊的臥式管殼式冷凝器管排布置 和管型選擇優(yōu)化方法來改善管殼式冷凝器的綜合性能，同時節(jié)約了銅材消耗，簡化了管型 的加工難度。 為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是該臥式管殼式冷凝器管排上部傳熱
管采用三維強化傳熱管，下部采用低肋管，且上、下部采用不同的排間距。 本發(fā)明臥式管殼式冷凝器管排上部布置3 5排三維強化傳熱管，該三維強化傳
熱管管排的縱向間距為該三維強化傳熱管的外徑加上21-31mm，下部均采用二維低肋管，該
二維低肋管管排的縱向間距為該二維低肋管外徑加上6 13mm。 所說的三維強化傳熱管的外徑為19. 04mm，管排縱向間距為40 50mm， 二維低肋 管的外徑為19. 04mm，管排縱向間距為25 32mm。 所說的置于同一水平排的三維強化傳熱管或二維低肋管的間距相等，該三維強化 傳熱管或二維低肋管橫向管間距為該三維強化傳熱管或二維低肋管的外徑加上4 7mm。
所說的三維強化傳熱管和二維低肋管的外徑為19. 04mm，同一水平排的橫向間距 為23-26mm。 與現有臥式管殼式冷凝器管排排列方式相比，本發(fā)明具有以下特點 1、不同位置采用不同的管型，有利于不同的傳熱管發(fā)揮不同的換熱特點，節(jié)約了
銅耗材。 2、不同管型采用不同的上下排間距，充分發(fā)揮不同類型傳熱管的換熱優(yōu)勢；
3、對于三維強化傳熱管單獨設置不同的管排總數，使三維強化傳熱管的高性能換 熱區(qū)間得到充分利用，其余管排由對管排敏感性小的低肋管進行布置；
3
4、對原有采用三維強化管均勻布置的換熱器進行改造，殼體尺寸不變，只是管排 布置方式進行改變，換熱量不僅能滿足原有換熱要求，而且還能稍有提高。


圖1是本發(fā)明實施的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。 為了進一步說明本發(fā)明方案的設計依據，首先對管型特點和各種管排布置優(yōu)劣性 進行分析1)氣相制冷劑進入管殼式冷凝器以后，在強化傳熱管表面凝結成液體，形成一 層液膜，管排上層的凝結液膜滴到管排下層，管排下方的傳熱管表面液膜就進一步加厚。而 制冷劑膜狀凝結的主要熱阻大小取決于該液膜層的厚度。通過實驗研究，三維強化傳熱管 在較少的凝液淹沒情況下能發(fā)揮其減薄液膜厚度降低凝結換熱熱阻的作用，但是隨著管排 下方凝液液膜厚度的增加，下層管排很難發(fā)揮像管排上層一樣高效的凝結換熱作用。另外 的實驗研究還表明，低肋管凝結換熱對管排數的敏感性低，下層傳熱管的傳熱系數相比于 上層傳熱管的傳熱系數減小很少。另外，只要管外肋密度選擇合適，也可以達到和三維傳熱 管同樣的換熱系數，而且低肋管相對于三維傳熱管的加工相對簡單得多。 2)通過實驗研究表明，由于上層管排凝液降落的沖擊作用，三維強化傳熱管和低 肋管均存在一個最優(yōu)的管排布置高度。如果管排之間相差高度太小，凝結液膜就會在傳熱 管表面積聚，換熱系數隨著高度的減小會進一步減小；而相差高度太大，有限空間內布置的 管排數目就會很少，同樣達不到總換熱量的要求。 鑒于以上分析，本發(fā)明提出了臥式管殼式冷凝器管排上層傳熱管布置選用三維強 化傳熱管，下層采用低肋管的優(yōu)化設計方法。針對三維傳熱管和低肋管各自的傳熱特點，本 發(fā)明同時提出了更為優(yōu)化的管排間距，即上疏下密，不同位置采用不同傳熱管的布置方法。 替換了原有換熱器采用單一橫向縱向管排間距，單純采用一種傳熱管的方法。通過估算，這 種布置方法能節(jié)約近1/5的銅材，換熱量滿足原有換熱要求且可略有提高?？紤]各種綜合 因素，本發(fā)明的設計方法換熱量能滿足原有換熱器的換熱要求，但是有色金屬銅消耗量可 比原來減少了近1/5。 參見圖l，本發(fā)明冷凝器管排上部布置3 5排三維強化傳熱管，如果傳熱管外徑 為19. 04mm，管排縱向間距為40 50mm ;其余外徑傳熱管縱向間距為該傳熱管的外徑加上 21 31mm。下部均采用二維低肋管，與三維強化傳熱管相鄰的低肋管及各低肋管的縱向排 間距選擇，如果傳熱管外徑為19. 04mm，管排縱向間距為25 32mm ;其余外徑傳熱管縱向間 距為該傳熱管的外徑加上6 13mm。 置于同排的三維強化傳熱管或低肋管的間距相等，傳熱管外徑為19. 04mm，則傳熱 管橫向管間距為23 26mm ;其余外徑傳熱管橫向間距為該傳熱管的外徑加上4 7mm。
每一橫排的傳熱管總數根據換熱器布置需要，或在要改造的換熱器原有尺寸的基 礎上選擇每一排的總傳熱管數?？v向管排數根據實際熱負荷，水側流程數目和換熱器的其 它實際需要選擇布置高度。
權利要求
一種臥式管殼式冷凝器管排布置和管型選擇優(yōu)化方法，其特征在于該臥式管殼式冷凝器管排上部傳熱管采用三維強化傳熱管，下部采用低肋管，且上、下部采用不同的排間距。
2. 根據權利要求1所述的殼式冷凝器管排布置和管型選擇優(yōu)化方法，其特征在于所說的臥式管殼式冷凝器管排上部布置3 5排三維強化傳熱管，該三維強化傳熱管管排的 縱向間距為該三維強化傳熱管的外徑加上21-31mm，下部均采用二維低肋管，該二維低肋管 管排的縱向間距為該二維低肋管外徑加上6 13mm。
3. 根據權利要求2所述的殼式冷凝器管排布置和管型選擇優(yōu)化方法，其特征在于所 說的三維強化傳熱管的外徑為19. 04mm，管排縱向間距為40 50mm， 二維低肋管的外徑為 19. 04mm，管排縱向間距為25 32mm。
4. 根據權利要求1所述的臥式管殼式冷凝器管排布置和管型選擇優(yōu)化方法，其特征在 于所說的置于同一水平排的三維強化傳熱管或二維低肋管的間距相等，該三維強化傳熱 管或二維低肋管橫向管間距為該三維強化傳熱管或二維低肋管的外徑加上4 7mm。
5. 根據權利要求4所述的殼式冷凝器管排布置和管型選擇優(yōu)化方法，其特征在于所 說的三維強化傳熱管和二維低肋管的外徑為19. 04mm，同一水平排的橫向間距為23_26mm。
全文摘要
一種臥式管殼式冷凝器管排布置和管型選擇優(yōu)化方法，該臥式管殼式冷凝器管排上部傳熱管采用三維強化傳熱管，下部采用低肋管，且上、下部采用不同的排間距。和現有管排的排列布置方式不同，它的特點在于1).不同位置采用不同的傳熱管管型，以適合于不同的傳熱管發(fā)揮不同的傳熱特點；2).不同管型采用不同的布置高度，以充分發(fā)揮不同強化傳熱管的優(yōu)勢；3).不同管型采用不同的布置間距，包括橫向間距和縱向間距，以降低不同傳熱管對管排高度的敏感性。該方法在不改變原有換熱器殼側尺寸的基礎上，替換了原有換熱器僅采用一種橫縱向管排間距，單純采用一種傳熱管的方法，使銅材消耗比原來節(jié)約了近1/5，在滿足原有的換熱量要求的基礎上還可稍有提高。
文檔編號F25B39/04GK101793451SQ20101010629
公開日2010年8月4日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權日2010年2月4日
發(fā)明者冀文濤, 陶文銓 申請人:西安交通大學