具有翅片椭圆管线圈组件的蒸发热交换装置制造方法及图纸

一种改进的翅片线圈管子组件(24，24A，24B，24C，24D)增强了蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)性能，并且在线圈组件中包括优选地是蛇形管的管子(10)。管子具有大体上椭圆形横截面，具有形成在管子的外表面上的外部翅片(20)。翅片沿着管子的纵轴(13)间隔基本上1.5到基本上3.5个翅片每英寸(2.54cm)，在高度上从管子外表面延伸基本上23.8％到基本上36％的标称管子外径并且具有基本上0.007英寸(0.018cm)到基本上0.020英寸(0.051cm)的厚度。管子具有大体上水平的并且与管子的纵轴正交的基本上109％到基本上125％的标称管子外径的中心到中心间距(DH)，和基本上100％到约131％的标称管子外径的大体上竖直的中心到中心间距(DV)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有翅片椭圆管线圈组件的蒸发热交换装置
技术介绍
本专利技术涉及用于蒸发热交换装置中的线圈组件中的管子的改进，其中线圈组件将安装在装置的管道或集气室(plenum)中，其中外部热交换流体，通常液体，通常地是水，以及气体，通常地是空气，外部地流动通过线圈组件以冷却内部地通过线圈组件的管子的的内部热传送流体。该改进涉及具有大体上椭圆形横截面的管子或管子的节段的使用，结合管子的定向、布置和间隔以及翅片间距、高度和厚度、所有这些都必须认真的平衡，以提供具有意外较低空气压降的增加的热传送系数，其产生高的空气体积并且其一起产生非常高的热交换能力。优选地，尽管不是排他地，使用具有带有大体上椭圆形横截面的翅片节段的管子的本专利技术的翅片管线圈组件被最有效地安装在逆流蒸发换热器中，以使得水向下地并且外部地流动通过线圈组件，同时空气向上地行进并且外部地通过线圈组件。本专利技术的线圈组件还可以在平行流动蒸发换热器中使用，其中空气沿着与水相同的方向在线圈组件上方行进，以及在交叉流动蒸发换热器中使用，其中空气在线圈上方沿着横穿水流动的方向行进。水的蒸发使线圈组件以及形成线圈组件的管子内的内部热传送流体冷却。该管子可以在由几个并且优选地许多可以具有多种布置的管子的阵列制成的任何类型的蒸发热交换线圈组件中使用。该管子优选地以跨外部地流动通过线圈组件的空气和水的流动路径延伸的大体上水平的行布置，无论空气与水处于逆流、平行流动或交叉流动路径。管子的端部可以连接到歧管或头部以便内部热传送流体的适当的分配。内部热传送流体可以是在多种类型的工业过程中使用的加热流体、冷却流体或者处理流体，其中由于通过外部热交换流体的通过管子的壁热传送，内部热传送流体的温度需要通常地但是不排他地通过冷却，以及经常的但是不排他地通过冷凝而改变。通常地，蒸发热交换装置使用多个用于线圈组件的蛇形管，并且由于容易由该管子制造有效的线圈组件，因此该蛇形管通常是使用的优选类型的管子。尽管还有可用于本专利技术的蒸发热交换装置的本专利技术其它类型的管子，但是将相对于优选的蛇形管没有限定地主要地描述本专利技术的管子和线圈组件。提供下面的
技术介绍
以更好地理解管子与使用蛇形管的线圈组件部件的关系。每个蛇形管包括多个两种不同类型的部分，“节段(segment)”与“回转弯头”。该节段是通过回转弯头连接的大体上直管部分，回转弯头是有时称作为“绳环(bight)”的弯曲部分，以便为每个管子提供其蛇形结构。在本专利技术的线圈组件的优选的实施例中，结构上可大体上直的管子(在下文中称作“直管”)，或者蛇形管中的每个的节段的横截面大体上是椭圆形的并且回转弯头可以是任何期望的形状并且横截面通常大体上是圆形、大体上椭圆形、大体上肾形或者一些其它形状。大体上椭圆形节段的大体上水平最大尺寸通常地等于或小于回转弯头的大体上水平横截面尺寸，特别地是在如果回转弯头具有圆形横截面的情况下。如果期望的话，回转弯头可以具有椭圆形横截面，或肾形横截面，但是通常更容易制造具有圆形横截面的回转弯头。当回转弯头彼此接触时，根据线圈组件在其中使用的蒸发热交换装置的设计特征，水平地相邻的蛇形管的节段通过回转弯头的较大的水平横截面彼此隔开，或者可以通过回转弯头之间的竖直定向的间隔物隔开。在线圈组件中，蛇形管的直管或节段优选地以跨外部地流动通过线圈组件的空气和水的流动路径延伸的大体上水平的行布置，无论空气和水处于逆流、平行流动或者交叉流动路径。利用使用具有带有大体上椭圆形横截面的节段的蛇形管的线圈组件的蒸发换热器也是已知的，例如在转让给作为本专利技术的受让人的艾威普科公司的美国专利4755331和7296620中公开的，其公开由此整体包含于此。这些专利未公开或者预期在蒸发热交换环境中在线圈组件中使用翅片管。已知在干(非蒸发)换热器的线圈组件中使用的翅片管并且鉴于通过翅片提供的较大表面区域使用以当暴露到外部地流动通过干换热器的线圈组件的空气时通过传导使热消散。通常地，在此干换热器中的翅片不会实质上不利地影响空气通过干换热器的线圈组件的流动。翅片线圈还广泛地用于像家用电冰箱的产品的线圈组件中以使热量消散到周围空气中。在艾威普科公司的美国专利5425414，5799725，6889759，和7475719中公开了使用以具有具有大体上椭圆形横截面的节段通过其的孔的薄片或板的形式的翅片制成的用于干换热器的线圈组件的实例。然而，此线圈组件对于蒸发换热器是不实用的，因为薄片或板将会不利地影响涉及蒸发热交换的必须外部地穿过线圈组件的空气和水的混合和湍流。艾威普科公司和其它公司已经将翅片管线圈组件用于蒸发换热器中，其中在线圈组件中的管子的节段具有圆形横截面，其包括沿着管子的单个节段的长度延伸的翅片。该节段具有圆形横截面并且相对容易地设有翅片，诸如通过利用形成翅片的金属条带螺旋地包围该节段。这些翅片管已经被用于蒸发换热器中，但是在有限的条件下并且具有有限的成功。首先，具有翅片的圆形管线圈已经使用在换热器中以便当不需要太多能力时并且当使用水作为外部热交换液体可能导致结冰和其它问题时增强在寒冷天气应用中的干冷却能力。如与根据本专利技术改进蒸发冷却的主要功能的方式相对，这种使用非常罕见并且提供以解决问题。其次，尽管还已经使用具有翅片的圆形管线圈来改进蒸发冷却，但是这不是成功的。尽管翅片的存在增加了热传送系数，但在先前的尝试中增加了补偿，这是因为翅片还造成在线圈上方的减小的空气流动，由此导致较低的性能。本专利技术的翅片管线圈组件提供了大量的显著的优点。管子的形状、管子的间距、翅片的高度、以及每英寸翅片的数量的组合已经导致蒸发热性能的异常的并且意外的增加。管子的几何形状和它们与线圈组件的定向和布置在空气与水的湍流混合中起到了重要的作用。该节段的大体上椭圆形横截面形状提供了在线圈组件中的管子的大量表面积、内部地在管子内的处理流体的有效流动和热传送以及增强的外部空气和水流特征的优点。通过本专利技术，对于外部地通过线圈组件的空气和水的较少的阻力的惊奇的结果允许在不增加任何风扇能量的情况下使用与现有技术系统相比提供额外的热能力的较高的空气体积。翅片管提供了增强的表面区域以用于与管子的传导性热交换并且有助于外部地流经线圈组件的空气和水的湍流混合，以增强空气与水之间的对流热交换。翅片管占据了空间这可能妨碍水和空气流动并且从而可能预期造成非常显著的空气侧压降，这就需要用于风扇的较强电机以使空气移动通过换热器中的线圈组件。然而，带有具有本专利技术的特征的大体上椭圆形横截面的翅片管不仅提供了与在管子的内部中的任何流体流动的传导性热交换的增强线圈组件表面区域与用于对流热交换的空气和水的混合和湍流的谨慎平衡，而且在同时保持外部热传送率的非常大的增加的同时提供了通过线圈的空气侧压降惊奇的减小。本专利技术的线圈组件和含有其的蒸发换热器的全部能力在标称上被极大地提高，或者与能力的增加相比在某些情况下甚至降低了成本。例如，每冷却吨的成本可以例如通过用具有利用很少本专利技术的翅片管的线圈组件来替换使用多个非翅片管的线圈组件而减小。另外地，使用现有技术的非翅片管的给定尺寸的蒸发换热器可以被实现了相同或更好的热性能的根据本专利技术的较小的蒸发换热器替换。此外，与相同尺寸的非翅片线圈组件相比，使用具有本专利技术的翅片管的线圈组件可以显著地减小要求的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.16 US 12/838,0031.一种蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，包括:具有大体上竖直的纵轴(42，42A，42B，42C，42D)的集气室(40，40A，40B，40C，40D);用于将外部热交换液体分配到集气室中的分配器(54，54B，54C);鼓风机(48，48B，48C，48D，62)，所述鼓风机用于致使空气沿着通过所述集气室的方向沿着大体上逆流于、大体上平行于或大体上跨所述集气室的所述纵轴的方向流动；以及线圈组件(24，24A，24B，24C，24D)，其具有主平面(25)并且安装在所述集气室内以使得所述主平面与所述集气室的所述纵轴大体上正交并且使得所述外部热交换液体沿着大体上竖直的流动方形外部地流动通过所述线圈组件，其中所述线圈组件包括入口(32)和出口(34)歧管以及与所述歧管连接的多个管子(10)，所述管子(10)沿着大体上水平的方向延伸并且具有纵轴(13)以及大体上椭圆形的横截面形状，其具有具有一定长度的主轴和具有一定长度的短轴，其中所述主轴长度与所述短轴长度的平均值是标称管子外径，所述管子布置在所述线圈组件中以使得相邻管子在大体上平行于所述主平面的平面内大体上竖直地彼此间隔，在大体上平行于所述主平面的所述平面中的相邻管子相对于彼此大体上竖直地交错并且间隔(Dv)以形成多个交错的大体上水平的位置(L1A，LIB；L2A，L2B)，其中每个其它管子都在大体上平行于所述主平面的相同的大体上水平的位置中对准，并且其中所述管子大体上水平地彼此隔开(Dh)并且与所述管子的所述纵轴大体上正交， 其特征在于，所述管子(10)具有形成在所述管子的外表面上的外部翅片(20)，其中所述翅片沿着所述管子的纵轴具有1.5到3.5个翅片每英寸(2.54cm)的间距，所述翅片具有从所述管子的外表面延伸基本上23.8%到基本上36%的标称管子外径的距离的高度，所述翅片具有基本上0.007英寸(0.018cm)到基本上0.020英寸(0.051cm)的厚度，所述管子具有大体上水平的并且与所述管子的纵轴(13)大体上正交的基本上100%到基本上131%的所述标称管子外径的中心到中心间距(Dh)，并且所述水平相邻管子具有基本上110%到基本上300%的所述标称管子外径的大体上竖直的中心到中心间距(Dv)。2.根据权利要求1所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，所述翅片(20)沿着所述管子(10)的纵轴(13)具有基本上2.75到基本上3.25个翅片每英寸(2.54cm)的间距。3.根据权利要求2所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，所述翅片(20)沿着所述管子(10)的纵轴(13)具有基本上3个翅片每英寸(2.54cm)的间距。4.根据权利要求1所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，所述管子(10)具有大体上水平的并且与所述管子的纵轴大体上正交的基本上106%到基本上118%的标称管子外径的间距(Dh)。5.根据权利要求4所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，所述管子(10)具有大体上水平的并且与所述管子的纵轴大体上正交的基本上112%的标称管子外径的中心到中心间距(Dh)。6.根据权利要求1所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，所述管子(10)具有所述标称管子外径的基本上150%到基本上205%的大体上竖直的中心到中心间距(Dv)。7.根据权利要求6所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，所述管子(10)具有所述标称管子外径的基本上179%的大体上竖直的中心到中心间距(Dv)。8.根据权利要求1所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，所述标称管子外径基本上是1.05英寸(2.67cm)。9.根据权利要求1所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，所述翅片(20)沿着所述管子的纵轴(13)具有基本上2.75到基本上3.25个翅片每英寸(2.54cm)的间距，所述翅片具有所述标称管子外径的基本上28%到基本上33%的高度，所述翅片具有基本上0.009英寸(0.023cm)到基本上0.015英寸(0.038cm)的厚度，所述管子具有大体上水平的并且与所述管子的纵轴大体上正交的基本上106%到基本上118%的所述标称管子外径的中心到中心间距(Dh)，并且所述管子具有基本上150%到基本上205%的所述标称管子外径的大体上竖直的中心到中心间距(Dv)。10.根据权利要求9所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，所述标称管子外径基本上是1.05英寸(2.67cm)。11.根据权利要求1所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，所述翅片(20)沿着所述管子的纵轴(13)具有基本上3个翅片每英寸(2.54cm)的间距，所述翅片具有所述标称管子外径的基本上29.76 %的高度，所述翅片具有基本上0.01英寸(0.025cm)到基本上0.013英寸(0.033cm)的厚度，所述管子(10)具有大体上水平的并且与所述管子的纵轴大体上正交的约112%所述标称管子外径的中心到中心间距(Dh)，并且所述管子具有约179%的所述标称管子外径的大体上竖直的中心到中心间距(Dv)。12.根据权利要求11所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，所述标称管子外径基本上是1.05英寸(2.67cm)。13.根据权利要求1所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，所述标称管子外径基本上是1.05英寸(2.67cm)，所述翅片(20)具有基本上0.286英寸(0.726cm)到基本上 0.667英寸(1.694cm)的中心到中心间距，所述翅片具有基本上0.25英寸(0.635cm)到基本上0.375英寸(0.953cm)的高度，所述管子(10)具有大体上水平的并且与管子的纵轴(13)大体上正交的基本上1.05英寸(2.67cm)到基本上1.38英寸(3.51cm)的中心到中心间距(Dh)，并且所述水平相邻管子具有基本上1.15英寸(2.92cm)到基本上3.15英寸(8.0Ocm)的大体上竖直的中心到中心间距(Dv)。14.根据权利要求13所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，所述翅片(20)具有基本上0.308英寸(0.782cm)到基本上0.364英寸(0.925cm)的中心到中心间距，基本上0.294英尺(0.747cm)到基本上0.347英尺(0.881cm)的高度，所述翅片具有基本上0.009英尺(0.023cm)到基本上0.015英尺(0.038cm)的厚度，并且水平相邻管子(20)具有基本上1.57英寸(3.99cm)到约2.15英寸(5.46cm)的大体上垂直的中心到中心间距(Dv)。15.根据权利要求14所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，所述翅片(20)具有基本上0.333英寸(0.846cm)的中心到中心间距，基本上0.3125英寸(0.794cm)的高度，基本上0.01英寸(0.025cm)到基本上0.013英寸(0.033cm)的厚度，所述管子(10)具有大体上水平的并且与所述管子的纵轴大体上正交的基本上1.175英寸(2.985cm)的中心到中心间距(Dh)，并且所述管子具有基本上1.88英寸(4.78cm)的大体上竖直的中心到中心间距(Dv)。16.根据权利要求1所述的蒸发换热器(26，26A，26B,26C，26D)，进一步特征在于，所述管子(10)的所述主轴大体上地平行于所述集气室(40，40A，40B，40C，40D)的纵轴(42，42A，42B，42C，42D)。17.根据权利要求1所述的蒸发换热器(26，26A，26B,26C，26D)，进一步特征在于，所述管子(10)的主轴相对于所述集气室(40，40A，40B，40C，40D)的纵轴(42，42A，42B，42C，42D)成角度。18.根据权利要求17所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，在不同竖直位置(L2A，L2B)上的相邻管子的管子(10)的主轴相对于彼此并且相对于所述集气室(40，40A，40B，40C，40D)的纵轴(42，42A，42B，42C，42D)沿着相对的方向成角度。19.根据权利要求18所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，在第一大体上水平的位置(LIB)上的所述管子(10)的主轴与所述集气室(40，40A，40B，40C，40D)的纵轴(42，42A，42B，42C，42D)所成的角度大于0°到约25°度并且在下一个竖直相邻的大体上水平的位置(L2B)上的所述管子的主轴与所述集气室(40，40A，40B，40C，40D)的纵轴(42，42A，42B，42C，42D)所成的角度是约335°到小于360°。20.根据权利要求19所述的蒸发换热器(26，26A，26B，26C，26D)，进一步特征在于，在第一大体上水平的位置(LIB)上的所述管子(10)的主轴与所述集气室(40，40A，40B，40C，40D)的纵轴(42，42A，42B，42C，42D)所成的角度是约20度并且在下一个竖直相邻的大体上水平的位置(L2B)上的所述管子的主轴与所述集气室的纵轴所成的角度是约340度。21.根据权利要求1所述的蒸发换热器(26，26A，26B,26C，26D)，进一步特征在于，所述翅片(20...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·威廉·比格勒，戴维·乔·维德，
申请(专利权)人：艾威普科公司，
类型：
国别省市：