热交换器和用于制造此种热交换器的方法技术

本公开涉及一种热交换器，具有：壳体，包含通道组；入口收集器，具有入口收集器腔室，入口收集器腔室具有入口，入口和入口收集器腔室两者都根据第一对称平面和与第一对称平面相交的第二对称平面对称，并且入口收集器腔室包括第一流量分配装置，第一流量分配装置构造成将源自入口的流量均匀地分配在通道组上；以及出口收集器，第一流量分配装置由单个本体组成，单个本体包括两个导流表面，两个导流表面根据第一对称平面和第二对称平面彼此对称，并且如从所述入口观察时，两个导流表面在与第一对称平面相垂直的第一方向上和/或在与第二对称平面相垂直的第二方向上向下倾斜。面相垂直的第二方向上向下倾斜。面相垂直的第二方向上向下倾斜。

【技术实现步骤摘要】
热交换器和用于制造此种热交换器的方法


[0001]本专利技术涉及一种热交换器和用于制造此种热交换器的方法。
[0002]更具体地，本专利技术涉及一种用于在两种流体(分别为第一初始两相流体和第二流体)之间交换热量的热交换器，其中热交换器包括通道组，并且还包括入口收集器，所述入口收集器具有用于第一初始两相流体的入口和入口收集器腔室，所述入口收集器腔室包含第一流量分配装置，以将源自入口的第一初始两相流体的流均匀地分配到通道组上。

技术介绍

[0003]在本专利技术的上下文中，“第一初始两相流体”是指在与第二流体发生热交换之前，所述第一流体是一方面是气体或蒸汽以及另一方面是液体的两相混合物。
[0004]在此种热交换器中，两种流体之间进行热交换，其中第一初始两相流体从入口收集器流动通过通道到达出口收集器，而第二流体在壳体内沿着所述通道在所述通道外流动。
[0005]此种热交换器用在例如制冷干燥器中，所述制冷干燥器用于冷却和干燥来自压缩机装备的压缩气体，例如压缩空气。在这种情况下，壳体中的压缩气体在通道周围传导，同时将冷却剂引入通道。
[0006]冷干燥是基于此原理：当压缩气体的温度降低时，该压缩气体由于来自压缩气体中水分的冷凝而被干燥。由此形成的冷凝物然后在液体分离器中与干燥气体分离，并且随后加热干燥气体，使得所述干燥气体不再被水分浸透。
[0007]源自压缩机的压缩空气通常被水蒸气浸透(saturated)。换句话说，它的相对湿度为100％。这意味着当该压缩空气冷却到露点以下时，来自压缩空气的水蒸气将会发生冷凝，露点也称为“压力露点”或简称为“PDP”。由于冷凝的水蒸汽可能会导致从压缩机中抽取压缩空气的管道和工具腐蚀和过早磨损，因此有必要通过上述冷干燥来干燥压缩空气。
[0008]当冷却压缩空气时，压缩空气不能被冷却太多，因为否则形成的冷凝的水蒸汽将会冻结并导致热交换器失去其热交换能力。形成的冷凝的水蒸气的此种冻结也称为“冻结”。
[0009]通常，随之干燥的压缩空气的温度为2℃或3℃。为此，冷却剂的蒸发温度“Tevap”必须高于特定于热交换器的特定值。
[0010]干燥的压缩空气的最低温度也称为“最低空气温度”或简称为“LAT”，所述最低温度决定了水蒸气冷凝的发生和形成的冷凝的水蒸气的冻结。
[0011]为了允许水蒸气的任何冷凝发生，LAT必须低于压缩气体的露点。为了避免热交换器中冷凝的水蒸汽的任何冻结，LAT必须高于所述冷凝的水蒸汽的冻结点。
[0012]当通道中的冷却剂在热交换期间经历蒸发过程时，在压缩空气和冷却剂之间实现了特别有效的热交换。毕竟，在此蒸发过程中，冷却剂从压缩空气中吸收热量，而冷却剂的温度保持不变且不上升。因此，压缩空气和冷却剂之间的温差保持尽可能大，而无需冷却剂的附加冷却，所述温差是压缩空气和冷却剂之间进行热交换的驱动力。
[0013]为此目的，冷却剂通常作为一方面气体或蒸汽和另一方面液体的两相流体流提供于热交换器的通道中。
[0014]为了热交换器的通道中的液体的最佳蒸发，液体应该作为小的液体颗粒分散在两相流体流中。
[0015]在这种情况下，热交换器中通道的热交换性能对流动经过该通道的两相流体中气体或蒸汽的初始份额的变化非常敏感。本上下文中的“初始气体或蒸汽的份额”是指在与压缩空气发生热交换之前两相流体中气体或蒸汽的份额。所述两相流体中气体或蒸汽的增加的初始份额导致与压缩空气的热交换减少。此外，此种气体或蒸汽的增加的初始份额伴随着通道上增加的压降，从而导致通道中两相流体的流量降低，这进一步减少了与压缩空气的热交换。
[0016]进入的冷却剂的两相流体流在热交换器的通道上的不均匀分布可能会导致：
[0017]‑
针对每个通道在热交换器中未实现所需的位于露点以下的LAT；
[0018]‑
针对热交换器的所有通道LAT的局部测量值缺乏代表性；
[0019]‑
在与制冷干燥器的额定负载条件相比较低的负载条件下实现较低的LAT，这意味着热交换器的部分冻结的风险；
[0020]‑
由于在较低负载条件下部分冻结热交换器，压缩空气的露点升高，并且热交换器上的压降增大；
[0021]‑
送到热交换器的出口收集器的冷却剂的高度不稳定的过热，在冷却剂在封闭的冷却回路中再循环的情况下，这需要对所述冷却回路中的电子膨胀阀进行复杂的控制。
[0022]为了避免上述缺点，两相流体流必须与液体颗粒一起均匀地分布在热交换器的通道上。
[0023]为此，众所周知的是在热交换器的入口收集器中使用流量分配装置来将进入流体流均匀地分配在通道上。
[0024]第一类型的流量分配装置是所谓的分配管，沿着该分配管，进入的流体流可以经由分配管中相互间隔开的孔或分配管上的喷嘴进给到入口收集器中的腔室中，例如在CN 208,805,086U中描述的。
[0025]然而，可能会在分配管本身上以及在分配管上分布的孔口或喷嘴中出现高压降。
[0026]此外，在热交换器的通道中实现均匀分布的两相流体流所需的孔或喷嘴的理想直径和直径分布难以确定。
[0027]作为第二选择，可以将结构化介质，也称为“填充物”或“填料”，放置在入口收集器中，也如CN 208,805,086U中所述。
[0028]在结构化介质中，进入的流体流被分成部分流，并且所述部分流以此方式彼此混合，使得均匀的流体流可以均匀地分布在通道上。
[0029]然而，结构化介质中的部分流的频繁分开和混合具有导致入口收集器上高压降的缺点。
[0030]此外，当进入的流体流是气体或蒸汽和液体颗粒的两相混合物时，液体颗粒可能通过碰撞、拦截或扩散沉积在结构化介质上，导致液体颗粒从两相混合物中分离，并且因此在热交换器的通道中产生不太均匀的流体流。
[0031]第三可能是在入口收集器中放置插入零件，也称为“插入件”，所述插入件分开并
可能偏转进入的流体流，以便获得比在其中入口收集器中不存在插入零件的情况下进入的流体流的更均匀的分布。
[0032]在CN 106,989,629中，插入物实现为在入口收集器中具有圆形穿孔的板。
[0033]实际上，用于热交换器的通道中均匀分布的两相流体流所需的穿孔直径分布很难确定，如也在CN 207,456,261中提到。
[0034]CN 207,456,261描述了一种用于板翅式热交换器的入口收集器，其中多个三角形隔板(也称为“挡板”)的金字塔结构被定位为入口收集器中的插入件，进入的流体流通过该插入件流入入口收集器。
[0035]然而，具有几个隔板的金字塔结构导致入口收集器上的高压降。此外，这种金字塔结构安装在入口收集器中或以其它方式结合是复杂的。
[0036]US 2003/011121描述了一种具有入口收集器的热交换器，所述热交换器在入口收集器腔室中包括弯曲的引导板。引导板用于通过使进入的流沿外部通道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在两种流体之间交换热量的热交换器，所述两种流体分别是第一初始两相流体和第二流体，所述热交换器包括以下部件：
‑
壳体(3)，所述壳体封闭内部腔体；
‑
通道组(12)，其中所述通道组中的所述通道(12)中的每个通道穿过所述壳体(3)的所述内部腔体；
‑
入口收集器(4)，所述入口收集器包括壁，所述壁具有用于所述第一初始两相流体的入口(5)，所述入口(5)与所述入口收集器(4)内的入口收集器腔室(9)流体连通，其中所述入口(5)和所述入口收集器腔室(9)两者均根据第一对称平面和与所述第一对称平面相交的第二对称平面在对称平面中对称，所述入口收集器(4)在与具有所述入口(5)的所述壁相对布置的所述入口收集器(4)的一侧上密封地连接到所述壳体(3)，以及其中所述入口收集器腔室(9)包括第一流量分配装置(10)，所述第一流量分配装置构造成将源自所述入口(5)的第一初始两相流体流均匀地分配到所述通道组(12)上；以及
‑
出口收集器(6)，所述出口收集器包括壁，所述壁具有用于所述第一初始两相流体的出口(7)，所述出口(7)与所述出口收集器(6)中的出口收集器腔室(20)流体连通，其中所述出口收集器(6)在与具有所述出口(7)的所述壁相对布置的所述出口收集器(6)的一侧上密封地连接到所述壳体(3)，其中所述通道组(12)的所有入口孔(11)与所述入口收集器腔室(9)流体连通，并且所述通道组(12)的所有出口孔(14)与所述出口收集器腔室(20)流体连通，其中所述通道(12)的所述入口孔(11)根据所述第一对称平面和所述第二对称平面相对于彼此对称布置，其特征在于所述第一流量分配装置(10)由单个本体(15)组成，所述单个本体包括两个导流表面(16)，所述两个导流表面根据所述第一对称平面和所述第二对称平面相对于彼此对称，并且如从所述入口(5)观察时，所述两个导流表面(16)在与所述第一对称平面相垂直的第一方向上和/或在与所述第二对称平面相垂直的第二方向上向下倾斜。2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述通道组(12)的所述入口孔(11)根据所述第一方向沿直线布置，并且根据所述第一对称平面相对于彼此对称。3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，如从所述入口(5)观察时，所述两个导流表面(16)仅在所述第一方向上向下倾斜。4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述第一流量分配装置(10)的所述单个本体包含通孔(17)，所述通孔具有根据所述第一对称平面和所述第二对称平面所共有的直线的轴线(18)。5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述入口收集器腔室(9)由所述入口收集器(4)的壁界定，所述壁具有面向所述入口收集器腔室(9)的表面(19)，所述表面与所述两个导流表面(16)相对且基本平行设置。6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述通道组(12)中的所述通道(12)中的每个通道具有恒定的直径D；并且在所述第一对称平面和所述第二对
称平面的公共方向上，所述入口收集器腔室(9)小于所述直径D的2.0倍，优选小于所述直径D的1.5倍，更优选小于所述直径D的1.0倍。7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述第一流量分配装置(10)的在与所述第一对称平面或所述第二对称平面对等或平行的平面中考虑时的横截面包括由所述两个导流表面(16)和基本直的基部形成的基本完整的图形，每个所述导流表面(16)在离所述入口(5)最远的端部处由所述基部连接。8.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，所述第一流量分配装置(10)的在与所述第一对称平面或所述第二对称平面对等或平行的平面中考虑时的所述横截面包括基本上完整且基本上等腰的三角形或者包括基本上完整且基本上等腰的梯形，所述三角形的等长边由所述两个导流表面(16)形成，所述梯形的等长边由所述两个导流表面(16)形成。9.根据前述权利要求1至8中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述入口(5)的在所述第一方向上和/或在所述第二方向上的尺寸近似等于或大于所述第一流量分配装置(10)的尺寸。10.根据前述权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：阿特拉斯，
类型：发明
国别省市：