一種海水熱泵設備的製作方法
2023-07-24 04:30:01
專利名稱：一種海水熱泵設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種能進行製冷和制熱的熱泵設備，特別涉及一種適於沿海地區能利用深海海水或地下海水進行換熱的熱泵設備。
背景技術：
現有技術中還未提供一種特別適於沿海地區水產養殖業、冷藏加工業等使用的，並能夠充分利用深海海水或地下海水豐富能量資源的熱泵設備。現有技術中普通的熱泵設備不能直接用於上述場所，原因在於普通熱泵設備目前採取的熱交換器結構不盡合理。上述熱交換器，主要有板式熱交換器和殼管式熱交換器兩類，其中的一種板式熱交換器，是由不同型式的板片、密封墊片等部件壓緊或釺焊而成，板片壓緊或釺焊後，相鄰板片的觸點互相接觸，使板片間保持一定的間隙，形成流體通道，冷熱流體相間地進入板片間的流體通道並進行熱交換，雖具有較高的熱交換率，但其存在介質運行路線短、不便清洗及用耐腐蝕材料製造工藝複雜等缺陷；其中的一種殼管式熱交換器，該種熱交換器的冷流體入口和出口往往設置在機殼的同一側端，熱流體入口和出口也同樣設置在機殼的另一側端，該技術結構方式一則給製作增加了難度，二則存在由於通道截面積變化而造成流體不能均勻流動換熱與不便清洗的缺陷。這兩類熱交換器不便清洗的技術缺陷決定了很不適合使用海水作為熱交換介質的情形。
發明內容
本發明的任務在於提供一種海水熱泵設備，其中的熱交換器，具有結構簡潔，易於清洗，製冷介質運行路線較長等特點。
其技術解決方案是一種海水熱泵設備，包括壓縮機、冷/熱媒水熱交換器、海水熱交換器、氣液分離器及製冷管路；由製冷管路將上述相應部分連通，在壓縮機與冷/熱媒水熱交換器及海水熱交換器之間的管路上設有四通閥，在冷/熱媒水熱交換器和海水熱交換器制之間的管路上設置相應的節流閥；上述海水熱交換器包括外殼體、置於外殼體內的製冷劑通道結構和海水介質通道結構，上述製冷劑通道結構有製冷劑入口和製冷劑出口，及由隔板按一定間隔構成的平行排布的製冷劑流經腔段，所有製冷劑流經腔段由位於端部的通口依次接通，任何兩個位次相鄰通口分別位於方向相反的兩側端部；上述海水介質通道結構有介質入口和介質出口，及由並聯排布的介質流經管形成的介質流經管組，每個介質流經管依次穿過所有製冷劑流經腔段，並與穿經隔板密封聯接。
上述海水介質通道結構的介質入口和介質出口各有一個，在介質入口與介質流經管入管口端之間為介質流布流腔，在介質出口與介質流經管出管口端之間為介質流匯集腔；上述介質流經管組由2列以上平行單排管束構成，每個單排管束有選定數量的單體介質流經管。
上述介質流經管組有3列以上奇數列單排管束，其中處於奇數位次單排管束與處於偶數位次單排管束成按前、後、前的順序錯位排布。
上述介質流經管長度方向與製冷劑流經腔段長度方向成垂直態設置；上述外殼體為扁長方體狀，上述製冷劑入口和製冷劑出口分別位於外殼體相反或相同方向的兩側端壁上，上述介質入口和介質出口分別位於外殼體相反方向的兩側端壁上；且上述製冷劑入口和介質入口分別位於外殼體不同的側端壁上；上述外殼體上設有介質入口或介質出口的殼體端側壁板與其他殼體側壁板對接部位之間為可拆分密封聯接。
上述海水熱交換器可採取耐腐蝕的合金材料製成。
上述冷/熱媒水熱交換器的結構可與海水熱交換器的結構相同。
上述節流閥為一個雙向節流閥，其信號傳感器設置在氣液分離器與壓縮機之間的管路上。
上述壓縮機為全封閉渦旋壓縮機。
上述海水熱泵設備的電控部分配置微電腦控制系統。
本發明中的海水熱交換器，其製冷劑通道結構有製冷劑入口和製冷劑出口，及由隔板按一定間隔構成的平行排布的製冷劑流經腔段，所有製冷劑流經腔段由位於端部的通口依次接通，任何兩個位次相鄰通口分別位於方向相反的兩端部，例如，製冷管路系統中的製冷劑可從入口處進入第一個製冷劑流經腔段，在一腔段由左端正向流向右端，由該右端部通口進入第二個製冷劑流經腔段，在二腔段由右端反向流向左端，由該左端部通口進入第三製冷劑流經腔段，在三腔段製冷劑流向重複一腔段的過程，在四腔段製冷劑流向又重複二腔段的過程，如此運行，到達並流經最後製冷劑流經腔段後，由製冷劑出口回到製冷管路系統中，製冷介質流經路線長，有利於提高熱效率，同時，該種結構方式，也有利於清洗劑等在腔中的流動衝刷，便於清洗；上述海水介質通道結構有介質入口和介質出口，及由並聯排布的介質流經管形成的介質流經管組，每個介質流經管依次穿過所有製冷劑流經腔段，並與穿經隔板密封聯接，介質從介質入口同時進入管組中所有介質流經管，與流經製冷劑流經腔段中的製冷劑通過管壁進行熱交換，由於管組是由多根(選定數量)直管並聯構成，沒有回折部分，因此可大大方便對管腔的清洗。另外，無論是隔板還是單體管，均採取直板和直管，並採取十字交叉布局方式，利於單體管以焊接等方式與隔板穿經部位密封聯接，具有便於製作等優點。上述方式中，介質流經管組有3列以上奇數列單排管束，其中處於奇數位次單排管束與處於偶數位次單排管束成按前、後、前的順序錯位排布，製冷劑在流動過程中，可由後位次管壁阻擋分流，起到緩流作用，有利於提高換熱效率。上述方式中，採取外殼體上設有介質入口或介質出口的殼體端側壁板與其他殼體側壁板對接部位之間為可拆分密封聯接，或採取上述外殼體上設有介質入口和介質出口的殼體端側壁板與其他殼體側壁板對接部位之間為可拆分密封聯接技術方式，可在衝洗等維護過程中，打開該端側壁板，操作更直接便利。上述方式中採取介質入口和介質出口各有一個，在介質入口與介質流經管入管口端之間為介質流布流腔，在介質出口與介質流經管出管口端之間為介質流匯集腔技術方式，有利於介質進入各流經管的流量均等，流出流經管後得以緩衝混流，提高熱平衡。上述方式中採取外殼體為扁長方體狀，上述製冷劑入口和製冷劑出口分別位於外殼體相反或相同方向的兩側端壁上，上述介質入口和介質出口分別位於外殼體相反方向的兩側端壁上，且上述製冷劑入口和介質入口分別位於外殼體不同側端壁上的技術方式，可使有關入口和出口位置布局合理，便於發揮該熱交換器的效能。本發明中的熱交換器結構，能使海水介質同時在多條並聯的直通道中直行流動通過，無需回折，液流均勻，可保持較好的流動性，在流動過程中隨即形成對通道璧的衝刷，使海水中的雜物微粒附著通道璧面上的機率大大降低，具有自潔性能，耐汙垢，抗堵塞顆粒直徑可≤7mm，使用壽命遠遠高於現有技術中的熱交換器。節流閥採用一個雙向節流閥技術方式，較常規技術中需採取多個單向節流閥協同控制開啟的方式，結構簡單，控制過程簡化精確。壓縮機採取全封閉渦旋壓縮機，具有體積小，製冷效率高，適於大進出水溫差設計。本發明海水熱泵設備的電控部分配置微電腦控制系統，能實現運行參數編程控制、多臺套設備集中控制、運行時間編程控制，利於控制操作等。
圖1為本發明一種實施方式的結構原理示意圖。
圖2為本發明中海水熱交換器一種實施方式結構原理示意圖。
圖3為圖2實施方式中介質流經管在某一隔板上截面布局示意簡圖。
下面結合附圖對本發明進行說明具體實施方式
結合參看圖1，一種海水熱泵設備，包括壓縮機1、冷/熱媒水熱交換器2、海水熱交換器3、氣液分離器4及製冷管路。由製冷管路將上述相應部分連通，壓縮機1為全封閉渦旋壓縮機，在壓縮機1與冷/熱媒水熱交換器2及海水熱交換器3之間的管路上設有四通閥6，在冷/熱媒水熱交換器2和海水熱交換器3之間的管路上設置相應的一個雙向節流閥5，雙向節流閥5的信號傳感器設置在氣液分離器與壓縮機之間的管路上(未示出)。冷/熱媒水熱交換器2和海水熱交換器3可採取相同的結構方式，下面以海水熱交換器3為例進行相關說明結合參看圖2及圖3，海水熱交換器可採取耐腐蝕的不鏽鋼及其他合金材料製成，其外殼體301可為扁長方體狀或其他適宜形狀，製冷劑通道結構的製冷劑入口302位於外殼體的左側端壁上部，製冷劑出口303位於外殼體的右側端壁下部，還有選定數量的隔板304，本方式中示出8個隔板，隔板304按一定間隔平行排布，構成製冷劑流經腔段305，所有製冷劑流經腔段由位於端部的通口3051、3051′依次接通，任何相鄰兩個通口分別位於方向相反的左端部和右端部，即第一製冷劑流經腔段與第二製冷劑流經腔段由右端部通口3051接通，第二製冷劑流經腔段與第三製冷劑流經腔段由左端部通口3051′接通，第三製冷劑流經腔段與第四製冷劑流經腔段由右端部通口3051接通，第四製冷劑流經腔段與第五製冷劑流經腔段由左端部通口3051′接通，通口如此順序設置；海水介質通道結構的介質入口306位於外殼體的上側端壁上，介質出口307位於外殼體的下側端壁上，介質流經管組由選定數量並聯排布的介質流經管308形成，每個介質流經管308依次穿過所有製冷劑流經腔段305，並與穿經隔板304以焊接等方式密封聯接，介質流經管308長度方向與製冷劑流經腔段305長度方向成垂直態設置，在介質入口306與介質流經管308入管口端之間為介質流布流腔3061，在介質出口307與介質流經管308出管口端之間為介質流匯集腔3071，上述介質流經管可排列形成3、5、7或9等奇數列單排管束，每個單排管束可有選定數量的單體管，所有單排管束可平行設置，本方式中以3列為例，各排管束中均選用6個單體管，處於奇數位次單排管束與處於偶數位次單排管束成按前、後、前的順序錯位排布，即第一排管束3081首位管在前錯位，第二排管束3082首位管在後錯位，第三排管束3083首位管在前錯位的次序排布。
上述實施方式中，製冷劑入口和製冷劑出口在使用過程中可根據需要進行對調。
上述實施方式中，外殼體上側端壁板與其他殼體側壁板對接部位之間，及外殼體下側端壁板與其他殼體側壁板對接部位之間均為可拆分密封聯接，密封聯接方式可借鑑或採納現有技術方式。
上述方式中的熱交換器中介質流經管組還採取2、4、6或8等偶數列單排管束。
為了進一步提高上述實施方式中海水熱泵設備自動運行控制水平，可在其電控部分配置微電腦控制系統。
本發明的工作原理大體是在製冷過程中，壓縮機1工作時排出的高溫製冷劑氣體，經四通閥6進入海水熱交換器3中，與海水熱交換器3中流經的海水介質進行熱交換，冷凝放熱變為液體製冷劑，經雙向節流閥5節流降壓後進入冷/熱媒水熱交換器2中，製冷劑在熱交換器2內蒸發吸收冷媒水熱量(使水降溫)，由液態製冷劑變為氣態製冷劑，經四通閥6、氣液分離器4回到壓縮機1完成製冷循環。
在制熱過程中，壓縮機1工作時排出的高壓製冷劑氣體，經四通閥6進入冷/熱媒水熱交換器2中，對熱媒水加熱釋放出熱量，由氣體製冷劑變為液體製冷劑，液體製冷劑經過雙向節流閥5節流降壓後，進入海水熱交換器3蒸發吸熱，吸收海水介質中的熱量變為氣體製冷劑，經四通閥6及氣液分離器4回到壓縮機1完成制熱循環。
本發明具有佔用空間小，運行效率高，能夠充分地利用海水能量資源，具有節能環保等特點，可廣泛地用於沿海水產養殖業、水產加工業等。
權利要求
1.一種海水熱泵設備，包括壓縮機、冷/熱媒水熱交換器、海水熱交換器、氣液分離器、製冷管路；由製冷管路將上述相應部分連通，在壓縮機與冷/熱媒水熱交換器及海水熱交換器之間的管路上設有四通閥，在冷/熱媒水熱交換器和海水熱交換器制之間的管路上設置相應的節流閥；其特徵在於所述海水熱交換器包括外殼體、置於外殼體內的製冷劑通道結構和海水介質通道結構，上述製冷劑通道結構有製冷劑入口和製冷劑出口，及由隔板按一定間隔構成的平行排布的製冷劑流經腔段，所有製冷劑流經腔段由位於端部的通口依次接通，任何兩個位次相鄰通口分別位於方向相反的兩側端部；上述海水介質通道結構有介質入口和介質出口，及由並聯排布的介質流經管形成的介質流經管組，每個介質流經管依次穿過所有製冷劑流經腔段，並與穿經隔板密封聯接。
2.根據權利要求1所述的海水熱泵設備，其特徵在於所述海水介質通道結構的介質入口和介質出口各有一個，在介質入口與介質流經管入管口端之間為介質流布流腔，在介質出口與介質流經管出管口端之間為介質流匯集腔；上述介質流經管組由2列以上平行單排管束構成，每個單排管束有選定數量的單體介質流經管。
3.根據權利要求2所述的海水熱泵設備，其特徵在於所述介質流經管組有3列以上奇數列單排管束，其中處於奇數位次單排管束與處於偶數位次單排管束成按前、後、前的順序錯位排布。
4.根據權利要求2所述的海水熱泵設備，其特徵在於上述介質流經管長度方向與製冷劑流經腔段長度方向成垂直態設置；上述外殼體為扁長方體狀，上述製冷劑入口和製冷劑出口分別位於外殼體相反或相同方向的兩側端壁上，上述介質入口和介質出口分別位於外殼體相反方向的兩側端壁上；且上述製冷劑入口和介質入口分別位於外殼體不同的側端壁上；上述外殼體上設有介質入口或介質出口的殼體端側壁板與其他殼體側壁板對接部位之間為可拆分密封聯接。
5.根據權利要求1至4任一要求所述的海水熱泵設備，其特徵在於所述海水熱交換器採取耐腐蝕的合金材料製成。
6.根據權利要求1所述的海水熱泵設備，其特徵在於所述冷/熱媒水熱交換器的結構與海水熱交換器的結構相同。
7.根據權利要求1所述的海水熱泵設備，其特徵在於所述節流閥為一個雙向節流閥，其信號傳感器設置在氣液分離器與壓縮機之間的管路上。
8.根據權利要求1所述的海水熱泵設備，其特徵在於所述壓縮機為全封閉渦旋壓縮機。
9.根據權利要求1所述的海水熱泵設備，其特徵在於所述海水熱泵設備的電控部分配置微電腦控制系統。
全文摘要
本發明公開一種海水熱泵設備，包括壓縮機、冷/熱媒水熱交換器、海水熱交換器、氣液分離器、製冷管路；在壓縮機與冷/熱媒水熱交換器及海水熱交換器之間的管路上設有四通閥，在冷/熱媒水熱交換器和海水熱交換器制之間的管路上設置相應的節流閥；海水熱交換器中有由並聯排布的海水介質流經管形成的介質流經管組，介質流經管依次穿過所有製冷劑流經腔段，並與穿經隔板密封聯接。本發明中節流閥採取一個雙向節流閥，壓縮機為全封閉渦旋壓縮機，同時，在電控部分配置微電腦控制系統。本發明具有佔用空間小，運行效率高，能夠充分地利用海水能量資源，具有節能環保等特點，可廣泛地用於沿海水產養殖業、水產加工業等。
文檔編號F25B29/00GK1710357SQ20051004396
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月30日 優先權日2005年6月30日
發明者韓軍 申請人:青島久遠空調製冷設備有限公司