[发明专利]一种换热器、换热器的制造方法以及复叠制冷系统

说明书

本发明公开了一种换热器，它包括管状壳体、上下封板以及上下封头，其中管状壳体上下两端分别通过上封头和下封头密封，上封头上设有上管口，下封头上设有下管口；管状壳体与上封头之间设有上封板，管状壳体与下封头之间设有下封板，且所述上封板、管状壳体和下封板形成换热腔室；在腔室中的轴向设置有辫状中心柱；在中心柱外侧环绕设置有多层螺旋管。本发明了相应换热器的制造方法以及基于换热器的制冷系统。本发明通过设置多层螺旋管提升了换热器的传热性能，通过相应的制造工艺够降低检测成本，同时利用多个换热器得到了一个结构更为简洁的复叠制冷系统。

技术领域

本发明属于制冷技术领域，涉及换热器技术领域，具体来说，是一种具有多层螺旋管的换热器以及该换热器的制造方法，以该换热器作为基础的复叠制冷系统。

背景技术

在制冷技术应用中，高温流体和低温流体在换热器中通过金属壁面进行热量交换，低温流体吸收高温流体的热量而蒸发，高温流体的温度得到降低。低温流体以液相进入换热器，以气相或者气液两相离开换热器。高温流体在进出换热器时均为液相。传统的列管式换热器广泛应用于制冷技术，但对于传热温差较大的工况，因结构原因，列管式换热器的换热管或者壳体承受温差应力，容易发生疲劳破坏，即使采用膨胀节结构，能够部分改善结构受力情况，但发生疲劳破坏的风险依然较大。另外，列管式换热器的传热性能普遍较低。

申请号202010133905.1公布了一种螺旋绕管制冷系统。换热器内设置了多组相对独立的管束，管束由多根串联换热管形成的盘管组成，水在换热管内流动。这种换热器的结构分散，空间利用率较低。

申请号201821226626.4公布了一种绕管式换热器及具有其的制冷装置。具体涉及一种绕管式换热器，由外壳、中心筒、换热管和包扎筒组成，中心筒固定在外壳内，换热管缠绕于中心筒外，同一层换热管中相邻的换热管之间用分隔条进行固定，相邻两层换热管之间设置垫条进行分隔。该换热器的结构相对比较紧凑，但中心筒占用了外壳的空间，使外壳的空间利用率较低。另外由于相邻两层换热管之间设置有垫条，增加了换热管的约束，所以不能消除换热管热应力的影响。此外，该换热器为压力容器，众所周知，目前压力容器领域的对接焊缝的检测方法只能选用可记录、可追溯的射线检测或者衍射时差法超声检测，该专利公布的换热器结构，对其中一端封头与壳体连接的焊接接头无法进行射线检测，而衍射时差法超声检测的使用范围对材料和厚度均有限制，因此，设备的安全质量较差。

发明内容

针对现有技术存在的换热器换热效果差、设备安全质量无法得到保证的问题，本发明提供了一种换热器、换热器的制造方法以及复叠制冷系统。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面本申请提供了一种换热器，包括：

管状壳体，其上下两端分别通过上封头和下封头密封，其中上封头上设有上管口，下封头上设有下管口；

所述管状壳体与上封头之间设有上封板，管状壳体与下封头之间设有下封板，且所述上封板、管状壳体和下封板形成换热腔室；

中心柱，其轴向设置在换热腔室中，所述中心柱上下两端连接在上封板和下封板上；

环绕在中心柱外侧的多层螺旋管，每一层螺旋管独立设置且具有相同的导程和不同的直径，相邻两层螺旋管的旋向相反，螺旋管上下两端头轴向延伸穿过上封板和下封板；

所述管状壳体的上端侧面和下端侧面分别设有制冷剂进口和制冷剂出口，在制冷剂进口处连通有围绕中心柱外围的气体分布器或液体分布器，在制冷剂出口处连通有围绕中心柱外围的独立盘管。

采用上述技术方案的换热器，可以通过从制冷剂进口到制冷剂出口路线与通过多层螺旋管的路线交互实现换热，由于每层螺旋管的半径不同且又相互独立，因此能够大大增加两条路线的换热面积，而且相邻两层螺旋管之间就没有摩擦，防止因摩擦而破损，将热应力的影响降至最低水平。