[发明专利]一种壳管式多功能换热器

说明书

技术领域

本发明涉及制冷空调技术领域，具体涉及能够最大化利用自然冷源进行空调制冷的热管/蒸气压缩复合式制冷系统、风冷/蒸气压缩复合式制冷系统等双冷源制冷空调系统的壳管式冷凝蒸发器或壳管式干式蒸发器和储液器。

背景技术

机房、基站的显热负荷比大，一年四季需连续制冷运行，在室内侧设定温度高于室外侧温度的季节，尤其是在低温季节或寒冷地区，常规的数据机房和通讯基站的空调系统仍需继续运行蒸气压缩式制冷系统，制冷系统工作效率低而且易发生低压保护和润滑不良等故障，利用室内外温差低成本输送热量或为室内侧提供冷量，即利用自然冷源可以大大减小空调系统的能耗和运行成本。

利用自然冷源为机房提供空调冷量的技术中，最为可靠并有广泛应用前景的应属热管/蒸气压缩复合制冷系统和风冷/蒸气压缩制冷等双冷源制冷系统，比如ZL201210037082.8中公开的相关技术，其特征是：在室外为高温或中温环境下运行蒸气压缩制冷循环，在室外为中低温或低温环境下运行风冷循环。复合制冷系统由蒸气压缩制冷循环和风冷循环复合构成，需要配置冷凝蒸发器或干式蒸发器和储液器。采用板式换热器作为冷凝蒸发器具有换热效率高、换热器体积小的优点，但板式换热器的安装高度较大，风冷换热器的出口与板式换热器的入口必须保持一定的高度差，致使整机设计高度必然过大。大型数据机房的热负荷大，冷媒循环量大，空调负荷频繁波动，通常需要采用较大容量的储液器提高热平衡能力，致使储液器的体积较大，整机空间结构设计如何优化，如何保持储液器内冷媒具有合适的过冷度等都成为复合式制冷机组结构优化的重要问题。在ZL201210037082.8所公开的技术方案中，一个重要特征是在热管与蒸气压缩制冷同时工作的复合区，第二冷媒首先经过风冷放热，然后再进入冷凝蒸发器放热达到设定热工参数，因此第二冷媒进入冷凝蒸发器的状态随着室外环境温度和室内侧热负荷变化，在压焓图上为一条等压线，室外环境温度越低和室内侧热负荷越小，其状态越靠近饱和液体线，由于进入冷凝蒸发器的被冷却的第二冷媒的状态是变化的，为换热器的设计带了新的要求。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术存在的不足，提供的一种兼具冷凝蒸发器和储液器的壳管式多功能换热器，将储液器与壳管式冷凝蒸发器合二为一，为以充分利用自然冷源和节能为目标的复合制冷系统所应用。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明壳管式多功能换热器的结构特点是：

所述换热器是在呈水平的卧式壳管的两端分别焊接有管板，封头板采用螺栓紧固在所述管板的外侧；在所述卧式壳管中，位于卧式壳管的下部为储液区，位于卧式壳管的中部设置换热管簇，位于卧式壳管的上部设置带有通孔的均流板，所述换热管簇中的换热管胀接在两端管板上；

在所述封头上设置与换热管簇相连通的第一冷媒进口和第一冷媒出口构成管程，在所述管程中流通第一冷媒形成蒸气压缩制冷回路的蒸发侧；

在所述卧式壳管的顶部设置第二冷媒进口，在所述卧式壳管的底部设置第二冷媒出口构成壳程，在所述壳程中流通第二冷媒，在不同的外部环境下，所述第二冷媒或是以过热气体的形式进入壳程，并在壳程中得到冷却或冷凝；或是经风冷换热器放热后进入壳程，用于补充采用风冷换热所摄取的自然冷源的冷量的不足部分；或是在完全由风冷换热器提供系统冷量时，以冷凝液的形式进入壳程；达到设定热工参数的第二冷媒储存在储液区。

本发明壳管式多功能换热器的结构特点也在于：所述换热管簇由至少两组独立运行的蒸气压缩制冷系统的蒸发管组构成，包括第一蒸发管组和第二蒸发管组。

本发明壳管式多功能换热器的结构特点也在于：所述第一蒸发管组和第二蒸发管组是采用两流程非对称结构，所述两流程非对称结构是指：

在所述第一蒸发管组中，第一流程管组的换热管数量是第二流程管组的换热管数量四分之三至二分之一；

在所述第二蒸发管组中，第一流程管组的换热管数量是第二流程管组的换热管数量四分之三至二分之一。

本发明壳管式多功能换热器的结构特点也在于：在所述封头板与管板之间设置密封垫形成封头板和管板的密封，在所述封头板的密封面上设置有封头板密封槽，包括沿封头板圆周设置的封头板圆环槽以及不同位置上的封头板直槽；在所述管板的密封面上设置有管板密封槽，包括沿管板板圆周设置的管板圆环槽以及不同位置上的管板直槽。

本发明壳管式多功能换热器的结构特点也在于：所述均流板焊接在所述卧式壳管的内侧壁上，所述均流板上的通孔为均匀分布。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：