[发明专利]一种防冻系统、壳管换热器、充注量计算方法和防冻方法

说明书

本发明提供一种适用于壳管换热器的防冻系统、壳管换热器、充注量计算方法和防冻方法，涉及换热器技术领域，解决了现有技术中存在的壳管换热器在制冷运行时管板附近容易结冰的技术问题。适用于壳管换热器的防冻系统包括冷凝腔体、蒸发组件、连接组件，冷凝腔体通过连接组件与蒸发组件密闭连通形成循环系统，循环系统内填充有换热介质，其中，冷凝腔体紧邻管板设置并能与管板进行热量交换，本发明的换热介质能够在循环系统的冷凝腔体内放热液化并在蒸发组件内吸热蒸发，将蒸发组件内吸收的热量置换到紧邻管板的冷凝腔内，保证胀管部位不会结冰，胀管不易损坏，进而不会导致冷媒泄漏的问题，保证了壳管换热器运行的可靠性。

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，尤其是涉及一种防冻系统、壳管换热器、充注量计算方法和防冻方法。

背景技术

壳管换热器由于结构紧凑、传热性能好，易清洗等优点，广泛应用于模块式风冷冷(热)水机组中，但目前已有多单模块式风冷冷(热)水机组出现壳管内漏，主要原因是制冷运行时，若壳管换热器进水管的进水温度低，铜管内的冷媒蒸发温度容易低于0℃，这将会导致壳管管板胀管位置的水结冰膨胀，挤压胀管(胀管就是将铜管插入壳管管板后，通过工具从铜管中胀大使之紧贴管板孔，达到密封的效果)，严重时冷媒会从胀管位置泄漏，导致系统内部进水，维修难度大，维修时间长；同时，在进水管与管板之间存在距离，会导致此区域水难以流动，会造成水温明显低于其他区域，导致容易结冰，损坏换热器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防冻系统、壳管换热器、充注量计算方法和防冻方法，以解决现有技术中存在的壳管换热器在制冷运行时管板附近容易结冰的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供一种适用于壳管换热器的防冻系统，包括冷凝腔体、蒸发组件、连接组件，所述冷凝腔体通过所述连接组件与所述蒸发组件密闭连通形成循环系统，所述循环系统内填充有换热介质，其中，所述冷凝腔体紧邻管板设置并能与管板进行热量交换。

可选地，所述冷凝腔体包括隔板，所述隔板设置于壳管换热器内与外壳和所述管板形成冷凝腔。

可选地，所述蒸发组件包括多个换热管，多个所述换热管形成换热管集束并置于壳管换热器的进水管内用于换热。

可选地，所述连接组件包括蒸发管和冷凝管，所述蒸发管两端分别连接所述冷凝腔体上部和所述蒸发组件上部；所述冷凝管两端分别连接所述冷凝腔体下部和所述蒸发组件下部。

可选地，所述换热介质为冷媒。

可选地，防冻系统还包括折流板，靠近进水管处的所述折流板向所述冷凝腔体方向倾斜。

可选地，防冻系统还包括折流板，靠近出水管处的所述折流板向与其靠近的壳管换热器端部方向倾斜。

一种壳管换热器，包括以上所述的适用于壳管换热器的防冻系统。

一种换热介质充注量计算方法，包括以上所述的适用于壳管换热器的防冻系统，具体步骤为：

步骤1：计算冷媒循环系统的体积V；

步骤2：设液态冷媒占比为m，则气态冷媒占比为1-m，其中，m取值在0.4-0.6之间；

步骤3：查询10℃温度下，饱和状态的液态冷媒的密度ρ₁和气态冷媒的密度ρ₂；

步骤4：冷媒充注量为M＝mρ₁V+(1-m)ρ₂V。

一种壳管换热器的防冻方法，在壳管换热器内紧邻所述管板处设置以上所述的适用于壳管换热器的防冻系统，防冻系统利用其内的换热介质将它处热量置换到所述管板处，保证管板处位置温度始终高于零度。