汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器的製作方法

2023-09-18 23:22:10 2

專利名稱：汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器的製作方法
汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器
技術領域：
本發明涉及汙水源熱泵系統，尤其涉及汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱
O
背景技術：
當前，能源緊缺已經成為嚴重製約我國經濟社會發展的關鍵問題，節能作為國家能源戰略的一個重要組成部分，受到了越來越多的關注，其中空調系統是電耗的重要組成部分。從降低運行費用、節省能源、減少排放C02排放量來看，當前市場上採用電能驅動的熱泵機組。從冷(熱)源的角度來區分，當前市場熱泵機組可以分為空氣源熱泵、地源熱泵和汙水源熱泵三大類。其中空氣源熱泵、地源熱泵兩種熱泵機組均存在不同方面的缺陷，致使產品應用範圍受阻1、風冷熱泵機組風冷冷熱水機組是以空氣源為冷熱源，系統換熱器通常由乾式殼管式換熱器(夏季當作蒸發器，為系統提供冷水；冬季當作冷凝器，為系統提供熱水)、翅片式(夏季當作冷凝器，向空氣散發熱量；冬季當作冷凝器，從空氣中吸收熱量)，機組製冷、制熱自身通過四通閥內部切換完成，可省去冷卻水系統，系統設計簡單，施工方便。但是，由於外部環境變化多端，長期以來的理論和實踐均表明，空氣源熱泵系統有以下缺點1. 1、翅片式換熱器效率低換熱效率低。在翅片換熱器中，通過與空氣的換熱，夏季冷媒在管內被空氣冷卻成液體，冬季則吸收空氣中的熱量將冷媒液體蒸發成氣體。由於外部熱源為氣體，管內冷媒為氣液兩相介質，故其換熱效率較低，通常在夏季環境溫度為35°C時候，機組的冷凝溫度大約為50°c左右(汙水源熱泵由於夏季汙水溫度在左右，出水溫度約為^rc,且採用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，冷凝溫度約為32°c左右，可節能50%左右)，而冬季當環境溫度為 0°C左右，機組的蒸發溫度約為-15°C左右(汙水源熱泵由於冬季汙水進水溫度在15°C左右，出水溫度在10°C左右，且採用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，蒸發溫度約為8°C左右，可節能60 %左右)，機組效率極低。翅片換熱器流程眾多，冷媒分液不均，換熱器面積利用效率低。通常冷媒由一個總管通過分布頭和各個換熱管進行連接，容易造成分液不均勻，部分換熱管出現幹燒現象 (汙水源熱泵採用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，蒸發時候液體冷媒始終將換熱管淹沒，整個冷媒液面高度在重力的作用下整體高度相同。所有換熱管換熱面積利用充分。管外的液體冷媒和管內的液體水換熱效率極高)。翅片換熱器流程長，冷媒沿程壓降大。由於翅片換熱管內流動的冷媒需要考慮將其混合的冷凍油帶走，故其冷媒氣體在其中的流動速度通常在15m/s左右，這將會給機組帶來額外的壓力損失，並將降低機組效率約5%左右(汙水源熱泵蒸發冷凝兩用換熱器為池內蒸發，冷媒在管外蒸發，其氣體流速通常低於0. 5m/s，無吸氣壓力損失)。翅片式換熱器容易遭受空氣中雜物的汙染，其翅片結構清洗極其不易，導致換熱器效率下降。(汙水源熱泵蒸發冷凝兩用換熱器中，水在管內流動，清洗容易)翅片式換熱器加工複雜，可靠性差。焊接節點多，容易洩漏。(汙水源熱泵蒸發冷凝兩用換熱器換熱管採用與管板漲接結構，可靠耐用)2、水(地)源熱泵機組水地源熱泵利用地下水和土壤常年溫度可穩定在較高水平這一特性，並採用滿液式蒸發器(始終如一提供冷水)、殼管式冷凝器(始終提供熱水)解決了空氣源熱泵因採用空氣源、翅片式換熱器帶來的機組效率低、可靠性差、維護不易等問題，同時還極大的提升了機組的運行能效比(由於採用的冷源、熱源與汙水源熱泵相似，故其機組的使用效率與汙水源熱泵機組基本相同)。但是由於水地源熱泵採用的蒸發器、冷凝器功能單一，即蒸發器不能兼顧冷凝效果，冷凝器不能兼顧蒸發效果，故機組製冷、制熱通過外部水路閥門進行切換，水系統管路設計複雜，製冷制熱切換時候使用側、外部熱源側水質容易混淆，給使用側水路造成汙染。且對地下水破壞嚴重，初投資大，極大地限制了產品的推廣與應用。滿液式蒸發器用作冷凝時候，與標準冷凝器相比，其換熱效率將下降55%。冷凝器用作蒸發時候，其換熱效率將大幅下降，根據數據測試，與標準滿液式蒸發器相比，其換熱係數將下降40%。上述風冷熱泵最突出的優點是空氣免費、取之不盡、用之不竭，但空氣源熱泵因採用空氣源、翅片式換熱器帶來的機組效率低、可靠性差、維護不易等問題，成為了致命缺陷。 而水源熱泵雖然在運行效率上有明顯優勢，但機組製冷、制熱通過外部水路閥門進行切換， 水系統管路設計複雜，製冷制熱切換時候使用側、外部熱源側水質容易混淆，給使用側水路造成汙染。且對地下水破壞嚴重，初投資大，極大地限制了產品的推廣與應用。本申請人開發的汙水源熱泵通過採用滿液式蒸發、冷凝兩用換熱器，採用原生汙水為冷、熱源，有效保護了地下水資源免受汙染，機組運行效率高、可靠性好、容易維護，且外部管路設計簡單，初投資低。該汙水源熱泵採用傳統的蒸發器或冷凝器很難兼顧蒸發、冷凝兩種效果，且結構複雜。

發明內容本發明的目的就是解決現有技術中的問題，提出一種汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，不但能夠提高機組效率及可靠性，而且在蒸發和冷凝時都具有較高的換熱效率。為實現上述目的，本發明提出了一種汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器， 包括殼體、若干換熱管、左管板、右管板、左蓋板和右蓋板，所述殼體的兩端分別設有左管板和右管板，左管板與左蓋板之間設有左管箱，右管板與右蓋板之間設有右管箱，若干換熱管設在殼體內，換熱管的左端穿過左管板與左管箱相通，右端穿過右管板與右管箱相通，殼體上設有氣體冷媒進出口和液體冷媒進出口，右管箱分隔為獨立的上箱體和下箱體，下箱體上設有進水口，上箱體上設有出水口，所述換熱管為圓柱形管，圓柱形管的外表面設有蒸髮結構和冷凝結構。作為優選，蒸髮結構為滾壓在圓柱形管外表面的縱剖面為T形的壓花，冷凝結構為設在壓花頂部的外螺紋。作為優選，所述若干換熱管的排布高度為自殼體底部向上到殼體直徑的三分之二處。作為優選，所述若干換熱管的排布分為上部分和下部分，下部分布滿換熱管，上部分換熱管之間還設有若干氣流衝刷通道。作為優選，所述上部分換熱管之間之間設有4條氣流衝刷通道，且每條氣流衝刷通道的寬度為25mm。作為優選，所述換熱管為鋁黃銅管。作為優選，所述左管板和右管板為鋼板，左管板的左表面上複合有銅板，右管板的右表面上也複合有銅板。作為優選，所述銅板的厚度為1mm。作為優選，所述殼體上設有氣流均壓通道，所述氣流均壓通道與氣體冷媒進出口連接，並與殼體內腔相通。本發明的有益效果本發明不但提高了機組效率及可靠性，而且在蒸發和冷凝時都具有較高的換熱效率，充分兼顧了蒸發和冷凝兩種效果。本發明的特徵及優點將通過實施例結合附圖進行詳細說明。

圖1是本發明汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器的結構示意圖；圖2是本發明汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器中換熱管的分布示意圖；圖3是本發明汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器中換熱管的局部縱向剖視圖。
具體實施方式如圖1所示，汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，包括殼體1、若干換熱管 2、左管板3、右管板4、左蓋板5和右蓋板6，所述殼體1的兩端分別設有左管板3和右管板 4，左管板3與左蓋板5之間設有左管箱7，右管板4與右蓋板6之間設有右管箱8，若干換熱管2設在殼體1內，換熱管2的左端穿過左管板3與左管箱7相通，右端穿過右管板4與右管箱8相通，殼體1上設有氣體冷媒進出口 9和液體冷媒進出口 10，右管箱8分隔為獨立的上箱體和下箱體，下箱體上設有進水口 11，上箱體上設有出水口 12，所述換熱管2為圓柱形管，圓柱形管的外表面設有蒸髮結構13和冷凝結構14。蒸髮結構13為滾壓在圓柱形管外表面的縱剖面為T形的壓花，冷凝結構14為設在壓花頂部的外螺紋。如圖3所示，該換熱管2兼顧了蒸發冷凝效果，由於本換熱器不僅需要滿足蒸發需要，同時要滿足冷凝需要，傳統的蒸發、冷凝管由於功能單一，無法顧及蒸發、冷凝兩個需要。因此，該換熱管2管外利用翅根腔體(縱剖面為T形的壓花)強化蒸發性能，利用翅側和翅頂部腔體(外螺紋)強化冷凝性能，這樣可充分兼顧蒸發冷凝兩種效果。如圖2所示，所述若干換熱管2的排布高度為自殼體1底部向上到殼體1直徑的三分之二處。換熱器整體布管高度通常為殼體1直徑的2/3左右，較冷凝器要低，但是較滿液式蒸發器要高。如圖2所示，所述若干換熱管2的排布分為上部分和下部分，下部分布滿換熱管2， 上部分換熱管2之間還設有若干氣流衝刷通道15，所述上部分換熱管2之間之間設有4條氣流衝刷通道15，且每條氣流衝刷通道15的寬度為25mm。布管預留的氣流衝刷通道15，提高了冷凝效率。其中下半部分布管類似於採用滿液式蒸發管布置，確保換熱器作為滿液式蒸發具有足夠的蒸發效率，但是上半部分需要開設25mm左右寬度的氣流衝刷通道15，主要作用有一方面，換熱器當冷凝器時候，從壓縮機排氣口出來的高壓氣體從該通道內往下衝刷，以去除下部換熱管2外表面的液體冷媒，提高冷凝效率；另一方面，換熱器當做蒸發器時候，由於換熱管2縱向排數較多，下半部冷媒蒸發後氣體可從該通道直接竄出，以避免冷媒氣體與換熱管2整體接觸造成換熱管2效率下降，確保冷媒液體和換熱管2接觸充分。如圖2所示，所述殼體1上設有氣流均壓通道16，所述氣流均壓通道16與氣體冷媒進出口 9連接，並與殼體1內腔相通，氣流均壓通道16確保蒸發時候壓縮機吸氣均勻、冷凝時候冷媒氣體在長度方向分布均勻。所述換熱管2為鋁黃銅管，以防止汙水對換熱管2進行腐蝕，延長了換熱管2的使用壽命。所述左管板3和右管板4為鋼板，左管板3的左表面上複合有銅板，右管板4的右表面上也複合有銅板，所述銅板的厚度為1mm。左管板3和右管板4外側的Imm厚的銅板對管板起保護作用，防止汙水將左管板3和右管板4腐蝕。蒸發時工作過程為水流經進水口 11從右管箱8進入下部的換熱管2，水流由下部的換熱管2的右端流到左端，並從左端流到左管箱7內，再經上部的換熱管2從左端流到右端，最終從右端的出水口 12流出。液體冷媒經液體冷媒進出口 10進入殼體1的內腔，再經過氣體冷媒進出口 9流出。冷凝時工作過程為水流經進水口 11從右管箱8進入下部的換熱管2，水流由下部的換熱管2的右端流到左端，並從左端流到左管箱7內，再經上部的換熱管2從左端流到右端，最終從右端的出水口 12流出。氣體冷媒經氣體冷媒進出口 9進入殼體1的內腔，再經過液體冷媒進出口 10流出。上述實施例是對本發明的說明，不是對本發明的限定，任何對本發明簡單變換後的方案均屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，其特徵在於包括殼體、若干換熱管、左管板、右管板、左蓋板和右蓋板，所述殼體的兩端分別設有左管板和右管板，左管板與左蓋板之間設有左管箱，右管板與右蓋板之間設有右管箱，若干換熱管設在殼體內，換熱管的左端穿過左管板與左管箱相通，右端穿過右管板與右管箱相通，殼體上設有氣體冷媒進出口和液體冷媒進出口，右管箱分隔為獨立的上箱體和下箱體，下箱體上設有進水口，上箱體上設有出水口，所述換熱管為圓柱形管，圓柱形管的外表面設有蒸髮結構和冷凝結構。
2.如權利要求1所述的汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，其特徵在於蒸髮結構為滾壓在圓柱形管外表面的縱剖面為T形的壓花，冷凝結構為設在壓花頂部的外螺紋。
3.如權利要求1或2所述的汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，其特徵在於 所述若干換熱管的排布高度為自殼體底部向上到殼體直徑的三分之二處。
4.如權利要求3所述的汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，其特徵在於所述若干換熱管的排布分為上部分和下部分，下部分布滿換熱管，上部分換熱管之間還設有若干氣流衝刷通道。
5.如權利要求4所述的汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，其特徵在於所述上部分換熱管之間之間設有4條氣流衝刷通道，且每條氣流衝刷通道的寬度為25mm。
6.如權利要求1所述的汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，其特徵在於所述換熱管為鋁黃銅管。
7.如權利要求1所述的汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，其特徵在於所述左管板和右管板為鋼板，左管板的左表面上複合有銅板，右管板的右表面上也複合有銅板。
8.如權利要求8所述的汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，其特徵在於所述銅板的厚度為1mm。
9.如權利要求1 8中任一項所述的汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，其特徵在於所述殼體上設有氣流均壓通道，所述氣流均壓通道與氣體冷媒進出口連接，並與殼體內腔相通。
全文摘要
本發明公開了一種汙水源熱泵用滿液式蒸發冷凝兩用換熱器，包括殼體、若干換熱管、左管板、右管板、左蓋板和右蓋板，所述殼體的兩端分別設有左管板和右管板，左管板與左蓋板之間設有左管箱，右管板與右蓋板之間設有右管箱，若干換熱管設在殼體內，換熱管的左端穿過左管板與左管箱相通，右端穿過右管板與右管箱相通，殼體上設有氣體冷媒進出口和液體冷媒進出口，右管箱分隔為獨立的上箱體和下箱體，下箱體上設有進水口，上箱體上設有出水口，所述換熱管為圓柱形管，圓柱形管的外表面設有蒸髮結構和冷凝結構。本發明不但提高了機組效率及可靠性，而且在蒸發和冷凝時都具有較高的換熱效率，充分兼顧了蒸發和冷凝兩種效果。
文檔編號F25B39/00GK102226606SQ20111010358
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月25日 優先權日2011年4月25日
發明者盧衷華, 楊松傑, 潘祖棟, 王堅 申請人:浙江盾安人工環境股份有限公司