3]裝于所述換熱器殼體上端的帶頂端殼程進(jìn)口 I的上封頭2 ;裝于所述上封頭2側(cè)壁上的第一管程出口分配管板4和第二管程出口分配管板31 ;所述多層螺旋形第一管程小直徑管束層5的管束分別通過所述第一管程出口分配管板4上的通孔與第一管程出口 3相連通；所述多層螺旋形第二管程小直徑管束層30的管束分別通過所述第二管程出口分配管板31上的通孔與第二管程出口 32相連通；
[0034]裝于所述換熱器殼體下端的帶底端殼程出口 18的下封頭19 ;裝于所述下封頭19側(cè)壁上的第一管程進(jìn)口分配管板21和第二管程進(jìn)口分配管板15 ;所述多層螺旋形第一管程大直徑管束層11的管束分別通過所述第一管程進(jìn)口分配管板21上的通孔與第一管程進(jìn)口 20相連通；所述多層螺旋形第二管程大直徑管束層23的管束分別通過所述第二管程出口分配管板15上的通孔與第二管程進(jìn)口 16相連通；
[0035]一裝于所述變徑管纏繞的螺旋管式換熱器的換熱器殼體下端的用以固定所述換熱器殼體的裙座17。
[0036]本實(shí)施例1為一種采用變徑管纏繞的(三股流)螺旋管式換熱器，可以進(jìn)行混合制冷劑和原料氣氮?dú)庵g的換熱過程，總高度為2.2米，大直徑殼體12外徑和小直徑殼體7外徑分別為219mm和133mm ；
[0037]其中，第一管程和第二管程小直徑管束共采用56根直徑4mm，長8米的銅管螺旋繞制，第一管程和第二管程大直徑管束共采用56根直徑6mm，長10.2m的銅管螺旋繞制；高壓混合制冷劑通過第二管程進(jìn)口 16，經(jīng)第二管程進(jìn)口分配管板5分配后進(jìn)入第二管程大直徑管束23。第二管程大直徑管束23由56根大直徑換熱管束中的38根組成，螺旋纏繞在大直徑芯管體22上，在大直徑殼體12內(nèi)被殼程流體低壓混合制冷劑冷卻，再經(jīng)第二固定花板8和第三固定花板10上的第二管程變徑過渡管25與第二管程小直徑管束30連接。第二管程小直徑管束30由56根小直徑換熱管束中的38根組成，螺旋纏繞在小直徑芯管體28上，在小直徑殼體7被殼程流體低壓混合制冷劑繼續(xù)冷卻，經(jīng)第二管程出口管板31和第二管程出口 32流出換熱器；
[0038]流出換熱器的高壓混合制冷劑經(jīng)節(jié)流后，通過殼程進(jìn)口 I進(jìn)入換熱器，在小直徑殼體7分別與第一管程小直徑管束5和第二管程小直徑管束30換熱，之后經(jīng)過渡殼體26進(jìn)入大直徑殼體12分別與第一管程大直徑管束11和第二管程大直徑管束23進(jìn)行換熱，通過殼程出口 18流出換熱器；
[0039]原料氣氮?dú)庠谕ㄟ^第一管程進(jìn)口 20，第一管程進(jìn)口分配管板21分配后進(jìn)入第一管程大直徑管束11。第一管程大直徑管束11由56根大直徑換熱管束中的18根組成，螺旋纏繞在大直徑芯管體22上，在大直徑殼體12內(nèi)被殼程流體低壓混合制冷劑冷卻，再經(jīng)第二固定花板8和第三固定花板10上的第二管程變徑過渡管25與第一管程小直徑管束5連接。第一管程小直徑管束5由56根小直徑換熱管束中的18根組成，螺旋纏繞在小直徑芯管體28上，在小直徑殼體7被殼程流體低壓混合制冷劑繼續(xù)冷卻，經(jīng)第一管程出口管板4和第一管程出口 3流出換熱器，完成整個(gè)換熱過程。
[0040] 本實(shí)施例中，換熱器內(nèi)的管程流體溫度跨度近160°C，流體密度發(fā)生顯著變化，管內(nèi)流速和換熱都將受到較大影響。采用變徑管纏繞的螺旋管式換熱器可以很好承受溫度變化引起的材料收縮，并能更好的保證被冷卻介質(zhì)的管內(nèi)流速和換熱效果，提高了換熱效率，減少了換熱器的體積，從而使整體換熱器更加經(jīng)濟(jì)高效。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種變徑管纏繞的螺旋管式換熱器，其包括: 一換熱器殼體；所述換熱器殼體由依次相連的大直徑殼體(12)、過渡直徑殼體(26)和小直徑殼體(7)組成； 一同心地裝于所述換熱器殼體之內(nèi)的換熱器芯管體；所述換熱器芯管體由依次相連的大直徑芯管體(22)、過渡芯管體(24)和小直徑芯管體(28)組成；所述大直徑芯管體(22)、過渡芯管體(24)和小直徑芯管體(28)分別與對(duì)應(yīng)的大直徑殼體(12)、過渡直徑殼體(26)和小直徑殼體(7)等長； 裝于所述小直徑芯管體(28)上端部與小直徑殼體(7)上端部之間的第一固定花板(6);裝于所述過渡芯管體(24)上端部與過渡直徑殼體(26)上端部之間的第二固定花板(8);裝于所述過渡芯管體(24)下端部與過渡直徑殼體(26)下端部之間的第三固定板(10);裝于所述大直徑芯管體(22)下端部與大直徑殼體(12)下端部之間的第四固定板(13)； 螺旋纏繞于所述大直徑芯管體(22)之上的多層螺旋形第一管程大直徑管束層(11)和多層螺旋形第二管程大直徑管束層(23);所述多層螺旋形第一管程大直徑管束層(11)的管束上端與所述第三固定板(10)相連，所述多層螺旋形第一管程大直徑管束層(11)的管束下端與所述第四固定板(13)相連；所述多層螺旋形第二管程大直徑管束層(23)的管束上端與所述第三固定板(10)相連，所述多層螺旋形第二管程大直徑管束層(23)的管束下端與所述第四固定板(13)相連； 螺旋纏繞于所述小直徑芯管體(28)之上的多層螺旋形第一管程小直徑管束層(5)和多層螺旋形第二管程小直徑管束層(30);所述多層螺旋形第一管程小直徑管束層(5)的管束上端與所述第一固定板(6)相連，所述多層螺旋形第一管程小直徑管束層(5)的管束下端與所述第二固定板(8)相連；所述多層螺旋形第二管程小直徑管束層(30)的管束上端與所述第一固定板(6)相連，所述多層螺旋形第二管程小直徑管束層(30)的管束下端與所述第二固定板(8)相連； 所述連接于所述第三固定板(10)上的多層螺旋形第一管程大直徑管束層(11)的管束分別通過第一管程變徑過渡管(9)與所述多層螺旋第一管程小直徑管束層(5)的管束相連通；所述連接于所述第三固定板(10)上的多層螺旋形第二管程大直徑管束層(23)的管束分別通過第二管程變徑過渡管(25)與所述多層螺旋形第二管程大直徑管束層(30)的管束相連通； 裝于所述換熱器殼體上端的帶頂端殼程進(jìn)口(I)的上封頭(2);裝于所述上封頭(2)側(cè)壁上的第一管程出口分配管板(4)和第二管程出口分配管板(31);所述多層螺旋形第一管程小直徑管束層(5)的管束分別通過所述第一管程出口分配管板(4)上的通孔與第一管程出口(3)相連通；所述多層螺旋形第二管程小直徑管束層(30)的管束分別通過所述第二管程出口分配管板(31)上的通孔與第二管程出口(32)相連通； 裝于所述換熱器殼體下端的帶底端殼程出口(18)的下封頭(19);裝于所述下封頭(19)側(cè)壁上的第一管程進(jìn)口分配管板(21)和第二管程進(jìn)口分配管板(15);所述多層螺旋形第一管程大直徑管束層(11)的管束分別通過所述第一管程進(jìn)口分配管板(21)上的通孔與第一管程進(jìn)口(20)相連通；所述多層螺旋形第二管程大直徑管束層(23)的管束分別通過所述第二管程出口分配管板(15)上的通孔與第二管程進(jìn)口(16)相連通； 一裝于所述變徑管纏繞的螺旋管式換熱器的換熱器殼體下端的用以固定所述換熱器殼體的裙座(17)。2.按權(quán)利要求1所述的變徑管纏繞的螺旋管式換熱器，其特征在于，所述多層螺旋形第一管程大直徑管束層(11)、多層螺旋形第二管程大直徑管束層(23)、多層螺旋形第一管程小直徑管束層(5)和多層螺旋形第二管程小直徑管束層(30)分別由一根以上的換熱管以螺旋狀纏繞于相應(yīng)的換熱器芯管體上以分別形成多層相應(yīng)管程的管束層；各層管程的管束層纏繞方向相同或相反，換熱管螺旋纏繞的螺旋角為5-20° ;每層管程的換熱管的管長、纏繞角度和間距相同，每層管程的換熱管的直徑和管數(shù)成比例增加。3.按權(quán)利要求1或2所述的變徑管纏繞的螺旋管式換熱器，其特征在于，所述多層螺旋形第一管程大直徑管束層(11)的管束和多層螺旋形第二管程大直徑管束層(23)的管束采用Φ??到Φ 40mm直徑光管或螺紋管纏繞；多層螺旋形第一管程小直徑管束層(5)的管束和多層螺旋形第二管程小直徑管束層(30)的管束采用Φ??到Φ 40mm直徑光管或螺紋管纏繞。4.按權(quán)利要求1或2所述的變徑管纏繞的螺旋管式換熱器，其特征在于，所述多層螺旋形第一管程大直徑管束層(11)、多層螺旋形第二管程大直徑管束層(23)、多層螺旋形第一管程小直徑管束層(5)和多層螺旋形第二管程小直徑管束層(30)的相鄰兩層之間安裝有隔絲(29)以控制兩層之間間隙。5.按權(quán)利要求3所述的變徑管纏繞的螺旋管式換熱器，其特征在于，所述多層螺旋形第一管程大直徑管束層(11)、多層螺旋形第二管程大直徑管束層(23)、多層螺旋形第一管程小直徑管束層(5)和多層螺旋形第二管程小直徑管束層(30)的相鄰兩層之間安裝有隔絲(29)以控制兩層之間間隙。6.按權(quán)利要求1所述的一種采用變徑管纏繞的螺旋管式換熱器，其特征在于，相同管程螺旋纏繞的換熱管由不同長度的一種或多種直徑換熱管連接組成，同一直徑的換熱管在各層的纏繞高度相同。
【專利摘要】一種采用變徑管纏繞的螺旋管式換熱器，其包括殼體和殼體內(nèi)兩端安裝在管板上的螺旋管束組成；殼體上設(shè)置有一個(gè)殼程進(jìn)口和一個(gè)殼程出口，一個(gè)或多個(gè)管程進(jìn)口和出口，管程進(jìn)口和出口采用分配器對(duì)換熱管進(jìn)行分配和匯集；螺旋管束分多層同心換熱管纏繞在芯管上，每層換熱管同向螺旋纏繞，相鄰兩層換熱管之間安裝有隔絲，纏繞方向相同或相反。單根換熱管由不同長度的一種或多種直徑管連接組成，不同直徑纏繞管之間通過花板過渡、固定和連接；本發(fā)明的螺旋管式換熱器，可實(shí)現(xiàn)大溫跨條件下不同溫度段的高效換熱，具有結(jié)構(gòu)緊湊，換熱效率高，利于將不同溫區(qū)換熱器集成組裝，縮小換熱器體積，減少換熱設(shè)備數(shù)量等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】F28F1/00, F28D7/02
【公開號(hào)】CN104896971
【申請?zhí)枴緾N201510351126
【發(fā)明人】鄒鑫, 公茂瓊, 吳劍鋒
【申請人】中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月23日