變結構可調式換熱器的製作方法

2023-06-11 04:52:21

專利名稱：變結構可調式換熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及採暖、通風、空調製冷領域中所用到的一種新型熱交換器〔換熱器〕，具體地講，本發明是把模糊控制技術用於換熱器的結構性能優化，利用模糊邏輯理論，來解決現有換熱器可調性差，運行管理調節難等問題，涉及新型換熱器的結構性能優化和控制調節方法。
採暖、通風、空調製冷領域中現有的表面式換熱器，基本上由以下幾部分組成肋片、芯管、介質總流入管、介質總流出管及基本框架，如附圖
(1)所示。其工作原理是介質從總流入管進入芯管，在芯管內與肋片外另一種介質發生熱交換後，由介質總流出管流出。介質在換熱器芯管中流過的空間稱為換熱器的介質結構。現有換熱器的特點第一現有換熱器的介質結構不可變，因此，無法調節現有換熱器的換熱面積；第二當換熱負荷變化時，通過控制調節介質總流入管上的調節閥來實現對介質流量的調節，以適應負荷的變化；第三現有換熱器的調節閥因規格大而難以實現精確調節；第四隨著調節閥規格的增大，其價格、安裝尺寸成指數倍增長，初投資和安裝尺寸較大。
本發明的目的是在換熱負荷發生變化時，通過改變換熱器的介質結構和調節閥開度，來改變換熱器的換熱面積和介質流量，以解決現有換熱器可調性差，運行管理調節難等問題，同時，也利於實現換熱器配套設備的機電一體化。
本發明根據模糊邏輯理論，從結構上把現有換熱器分成若干部分，通過不同部分的組合，使其實現「大」、「中」、「小」等不同模糊等級結構，以適應換熱負荷的變化；從控制調節上用多個小規格調節閥和雙位閥來代替大規格的調節閥，通過調節或開關調節閥和雙位閥來實現對介質結構和介質流量的改變，從而實現換熱面積和介質流量的「大」、「中」、「小」等模糊等級調節。
本發明的基本結構肋片、芯管、子管、母管、介質總流入管、介質總流出管，電磁閥(實現開關雙位動作)，電動調節閥(實現連續調節動作)以及基本框架，如附圖(2)所示。肋片的形式可以是繞片、串片、軋片、波紋型片、條縫型片等；母管、電動調節閥(一個)、電磁閥(多個)和子管的組合體可以接在介質總流入管上，也可以接在介質總流出管上，另一端接芯管上；本發明在用於控制精度不高的工程中時，其中的電動調節閥可以用電磁閥來代替。
本發明的工作原理介質由總流入管進入母管，被均分到各子管後，流進各芯管，在芯管中與肋片外另一種介質發生熱交換，由總流出管流出。當換負荷變化時，要求介質流量和換熱面積也隨之變化，可以通過開關和調節電磁閥和電動調節閥來實現對介質結構和介質流量的改變，從而實現對換熱器的控制調節。
由上可知，本發明較現有換熱器有著較大的優越性第一本發明可通過改變介質結構，實現對換熱面積的改變；第二利用電動調節閥和電磁閥可以實現對介質流量的調節；第三本發明具有較好的調節曲線，見附圖(3)，且較易實現；第四用多個電磁閥和一個電動調節閥來代替現有換熱器總流入管上的調節閥，從設備本身體現了模糊邏輯控制的思想；第五本發明用小規格閥門取代大規格閥門，降低了設備的初投資，減小了閥門的安裝尺寸；第六本發明解決了現有熱換器可調性差、運行管理調節難的問題，易於實現換熱器配套設備的機電一體化，有利於實現對換熱設備的自動化管理；第七本發明由於能方便地調節換熱面積和介質流量的大小，這在換熱負荷發生變化時，有很高的節能效果，在採暖、通風、空調製冷領域中有著廣闊的應用前景。
圖(1)為現有表面式換熱器的基本結構，圖中各標記意義為1-肋片2-芯管3-介質總流入管4-介質總流出管5-框架圖(2)為變結構可調式換熱器的基本結構，圖中各標記的意義為1-肋片2-芯管3-子管4-母管5-介質總流入管6-介質總流出管7-電磁閥8-電動調節閥9-框架圖(3)為變結構可調式換熱器的調節曲線，圖中各標記的意義如下I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V為調節曲線的五個區，a、b為每個區的邊界點。I、Ⅲ和V區為電動調節閥的調節曲線，Ⅱ、Ⅳ區為電磁閥的調節曲線。
附圖(3)的調節過程開始時，所需介質流量很小，這時在I區內調節，即關閉所有電磁閥，調節電動調節閥，當調節到I區b點時，關閉電動調節閥，打開一個電磁閥，並隨負荷維持一段時間，在Ⅱ區內工作；若負荷繼續增大，再打開電動調節閥進入Ⅲ區，當電動調節閥調節到最大時即Ⅲ區b點時，再打開一個電磁閥，同時關閉電動調節閥，如此進行下去，便可得到附圖(3)的調節曲換熱負荷減小時，往相反方向調節。本調節曲線是以兩個電磁閥和一個電動調節閥為例來說明問題，實際中也可多於或少於3個閥門。
本發明可以在現有表面式換熱器技術的基礎上，採用模糊控制方式按下列步驟來實現。
1)對整臺換熱器進行優化設計，包括肋片高度，肋片間距，肋片形式，芯管管徑，芯管排列方式，芯管間距，子管管徑，子管數量，母管與子管的截面比，電動調節閥及電磁閥規格和數據的確定等，使其換熱性能結構比最優。
2)母管與子管，子管與芯管之間採用焊接連接方式，閥門與母管和子管之間採用螺紋連接方式。
3)電動調節閥和電磁閥採用電動驅動控制方式可以由單片機或微機來實現對其控制調節。
4)電動調節閥和電磁閥採用模糊控制方式，按照模糊邏輯等級，對換熱器進行「大、中、小」的調節。
權利要求
本發明是把模糊控制技術用於換熱器的結構性能優化，根據模糊邏輯理論，利用一根母管、多根子管和芯管，採用控制調節子管上各閥門的方式，把現有換熱器分成若干部分，通過改變換熱器的換熱面積和介質流量，解決了現有換熱器可調性差、運行管理調節難等問題。其特徵在於1.變結構可調式換熱器由肋片，芯管，子管，母管，介質總流入、流出管，電動調節閥、電磁閥及框架組成。
2.本發明所採用的換熱器為表面式換熱器，其肋片形式可以是繞片、串片、軋片、波紋型片及條縫型片等。
3.本發明中母管、電動調節閥(一個)、電磁閥(多個)和子管的組合體可以接在介質總流入管上，也可以接在介質總流出管上，另一端接換熱器芯管。
4.利用子管上的電動調節閥和電磁閥來實現對換熱器中介質結構的改變，從而實現對換熱器的換熱面積和介質流量的改變。
5.本發明在用於控制精度要求不高的工程時，其中的電動調節閥也可以用電磁閥來代替。
6.本發明具有較好且較易實現的調節曲線。
7.本發明的電動調節閥和電磁閥均可通過一單片機或微機對其實現自動控制調節，易於實現換熱器配套設備的機電一體化。
全文摘要
本發明是變結構可調式換熱器，它屬於採暖、通風、空調製冷領域中一種新型換熱器。該換熱器根據模糊邏輯理論，利用一根母管、多根子管和芯管，把現有換熱器分成若干部分，通過調節控制子管上的電動調節閥和電磁閥，改變換熱器的換熱面積和介質流量，從而解決了現有換熱器可調性差、運行管理調節難等問題，這在換熱負荷常常有較大變化的採暖、通風、空調製冷領域中，有著較高的節能效果和較廣闊的應用前景。
文檔編號F28D1/04GK1168966SQ9610895
公開日1997年12月31日 申請日期1996年6月19日 優先權日1996年6月19日
發明者張吉禮, 肖玉生, 孫德興, 歐進萍 申請人:張吉禮, 肖玉生, 孫德興, 歐進萍