一種可調負荷的高精度換熱器的製作方法

2023-05-10 03:08:36

專利名稱：一種可調負荷的高精度換熱器的製作方法
技術領域：
本發明屬於製冷與空調產品試驗裝置技術領域，具體涉及一種可調負荷的高精度換熱器。
背景技術：
隨著經濟的快速發展和人民生活質量的不斷改善，我國的家電行業發展迅速，其中冰箱行業湧現出大量的小型壓縮機產品，需要不斷地完善冰箱的設計、生產和試驗檢測手段。由於冰箱的試驗手段能對其設計和生產的全過程進行一種客觀的反應，因此業界對冰箱壓縮機的試驗裝置有了越來越高標準的追求。以往的小冷量換熱器，需要的換熱面積很小，製作精度要求高，工期長，成本也較高。使用時，對配置的風路或者水路配件要求很高。以水換熱器為例，其需要的調節閥或者水泵很小，對管路、閥體、水泵的漏熱和蓄熱量要求很高，這就需要使用很高檔的金屬材料。 如果使用水浴等換熱環境，不但使用時控制調節過程漫長，大大降低了試驗的效率，而且試驗成本更是直線飆高。由於小冷量換熱的要求較高，因此現有裝置中的調節閥、水泵或是換熱器基本依賴進口，價格不菲，且適應性和通用性都不強，不易於大面積的推廣和使用。進一步的，對於應用於試驗裝置中的換熱器，由於冷凝器和過冷器及量熱器的要求不同，所以需要進行非標的再設計和改造，給工程帶來了不少麻煩。所以國內的製冷空調試驗裝置領域亟切期盼一種控制方便、調節簡單快捷、用途廣泛且價格低廉的小冷量換熱器問世。

發明內容
本發明的目的是提供一種可調負荷的高精度換熱器，本高精度換熱器結構簡單， 換熱量小，調節穩定，能夠使小換熱量的調節精度大大提高，確保了試驗系統的準確性和可靠性。為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案一種可調負荷的高精度換熱器，包括封閉的筒體，所述筒體中設置有換熱盤管，且筒體中充填有導熱介質，所述換熱盤管的進口管路和出口管路均伸出在筒體的外側；所述筒體中還設置有對導熱介質進行加熱的電加熱器。本高精度換熱器還可以通過以下方式得以進一步實現所述導熱介質為R123或R11。所述電加熱器浸沒在導熱介質中，換熱盤管設置在導熱介質的液面上側。所述筒體的上部設置有壓力保護裝置。所述壓力保護裝置包括設置在筒體上頂面處的用於檢測換熱器內部壓力的壓力開關，壓力開關與設置在筒體外側的壓力顯示裝置和/或報警裝置電連接。所述壓力保護裝置還包括設置在筒體上頂面處的壓力安全閥。所述筒體的上部還設置有向筒體內部輸送導熱介質的輸送管，所述輸送管上設置有閥門。所述換熱盤管的上側設置有冷卻盤管，冷卻盤管通過冷卻管路與設置在筒體外側的製冷裝置相連通並構成冷卻迴路。所述製冷裝置為壓縮冷凝機組。所述筒體的主體為Φ 159或Φ 189或Φ 219的無縫鋼管，無縫鋼管的底部和頂部均焊接有密封板。本發明和現有技術相比具有以下有益效果1)、本發明尤其適用於微小換熱量的調節，當換熱管路中的製冷劑為R22時，下限流量約^g/h。2)、本發明可以作為加熱換熱器或者冷卻換熱器，通用性很強，便於推廣使用。3)、相較於傳統的換熱器，本發明調節精度高，跨度更大，受外界影響很小。4)、本高精度換熱器中沒有傳統的水管路或是風機等部件，空間不受影響和限制， 尤其便於應用於移動式的系統產品中；適於模塊化和產品化。5)、本高精度換熱器調節效率高，操作簡單且換熱速度快。


圖1是本高精度換熱器的結構示意圖。圖中標記的含義如下10-筒體 20-導熱介質30-換熱盤管31-進口管路32-出口管路40-電加熱器50-製冷裝置51-冷卻盤管60-壓力開關70-壓力顯示裝置80-壓力安全閥90-閥門
具體實施例方式如圖1所示，一種可調負荷的高精度換熱器，包括封閉的筒體10，所述筒體10中設置有換熱盤管30，且筒體10中充填有導熱介質20，所述換熱盤管30的進口管路31和出口管路32均伸出在筒體10的外側；所述筒體10中還設置有對導熱介質20進行加熱的電加熱器40。導熱介質20 —般選擇為低沸點、物理性質穩定的液體，以確保換熱器能夠安全穩定的工作，本發明中的導熱介質20優選為R123或R11。進一步的，如圖1所示，所述電加熱器40浸沒在導熱介質20中；換熱盤管30設置在導熱介質20的液面上側，或者換熱盤管30的一部分浸沒在導熱介質20中。當電加熱器40通電加熱時，由於電加熱器40浸沒在導熱介質20中，因此導熱介質20被電加熱器40加熱後變為低壓蒸汽，低壓蒸汽上升至筒體10頂部時又因溫度降低而被冷卻為低壓液體，然後滴落在載有循環製冷劑的換熱盤管30上，此低壓液體又與換熱盤管30內部的循環製冷劑進行換熱，從而實現了對製冷劑的降溫作用。在上述技術方案中，也即在調節換熱盤管30內部循環製冷劑溫度的部件僅為電加熱器40的情況下，本發明可以用作壓縮機試驗裝置上常用的量熱器，只需要精確的測量電加熱器40也即電加熱管的功率即可滿足量熱器的高標準要求。
為了提高本高精度換熱器在工作時的安全性和穩定性，所述筒體10的上部設置有壓力保護裝置。壓力保護裝置有多種實現方案，優選的，如圖1所示，所述壓力保護裝置包括設置在筒體10上頂面處的用於檢測換熱器內部壓力的壓力開關60，壓力開關60與設置在筒體 10外側的壓力顯示裝置70和/或報警裝置電連接，則當本高精度換熱器內部的壓力異常時，壓力開關60通過壓力顯示裝置70顯示壓力的同時，還通過報警裝置發出聲光報警，以提醒操作人員的注意。進一步的，如圖1所示，所述壓力保護裝置還包括設置在筒體10上頂面處的壓力安全閥80，從而確保了本高精度換熱器的安全性能。導熱介質20的充填方式也有多種選擇，比如在筒體10上開設一灌裝孔，通過此灌裝孔將導熱介質20充填到筒體10內部，再用堵頭將灌裝孔堵死即可。優選的，如圖1所示，所述筒體10的上部還設置有向筒體10內部輸送導熱介質20 的輸送管，所述輸送管上設置有閥門90。則當需要向筒體10的內部充填導熱介質20時，可以打開閥門90，通過輸送管灌入導熱介質20即可，操作簡便且便於控制。作為本發明的優選方案，如圖1所示，所述換熱盤管30的上側設置有冷卻盤管51， 冷卻盤管51通過冷卻管路與設置在筒體10外側的製冷裝置50相連通並構成冷卻迴路。進一步的，所述製冷裝置50為壓縮冷凝機組。更進一步的，所述筒體10的主體為Φ 159或Φ 189或Φ 219的無縫鋼管，無縫鋼管的底部和頂部均焊接有密封板。下面結合圖1對本發明的工作過程做進一步說明。如圖1所示，所述換熱器筒體10由Φ 159無縫鋼管制成，無縫鋼管的底部和頂部均焊接密封板，且筒體10的底部處設有電加熱管接頭，用於安裝電加熱管也即電加熱器 40 ；筒體10的上部裝有冷卻盤管51，冷卻盤管51與設置在筒體10外側的製冷裝置50也即壓縮冷凝機組相連接並構成冷卻迴路。所述製冷裝置50也即壓縮冷凝機組作為換熱器的冷源，用於冷卻設置在換熱盤管30中的循環製冷劑。設置在筒體10下部的並浸沒在導熱介質20中的電加熱器40也即電加熱管作為換熱器的熱源，主要用於加熱設置在換熱盤管30中的循環製冷劑。筒體10 的中部為換熱盤管30，換熱盤管30內部流過的循環製冷劑通過導熱介質20、冷源及熱源換熱。所述導熱介質20 —般為低沸點、物理性質穩定的液體，優選為R123或R11。導熱介質20被電加熱器40加熱後變為低壓蒸汽，低壓蒸汽升至筒體10上部的冷卻盤管51處， 通過對流換熱被冷卻盤管51的冷量冷凝為低壓液體，然後滴落在中部的設置有循環製冷劑的換熱盤管30上，又與換熱盤管30內部的循環製冷劑進行換熱，從而實現了循環製冷劑的加熱和降溫。在上述換熱過程中，由於筒體10的體積很小，熱容量有限，所以其和外界的熱量交換很小，從而為小換熱量提供了良好的先決條件。與此同時，對換熱盤管30內的循環製冷劑進行加熱或是冷卻，取決於製冷裝置50也即壓縮冷凝機組的冷量和電加熱器40熱量的差值；單一的冷量和熱量難以做到很小的程度，但是冷量和熱量的差值可以做得很小，而且由於換熱器整體的漏熱和蓄熱很少，從而確保了本發明能夠進行高精度的微小流量的加熱或冷卻。實驗證明，以製冷劑R22為例，實現加熱或是冷卻穩定調節的最小製冷劑流量為 2kg/h0本換熱器中製冷裝置50也即壓縮冷凝機組的冷量相對固定，操作人員的調節對象是電加熱器40也即電加熱管，並通過加熱導熱介質20進行換熱。傳統的製冷劑系統中常用的水換熱器或風換熱器，由於換熱量主要通過控制水量或是風量來調節，容易受到水溫波動，水溫分層或是風速波動、風量幹擾的影響而產生波動，進而產生測量和計算上的誤差。而本發明中的電加熱管熱量的調節通過可控矽實現，控制精度更高，測量和計算更加準確。更重要的是換熱過程幾乎不受外界環境影響；特別適用於高精度的控制和測量系統，例如製冷空調產品的試驗裝置領域。在上述技術方案中，由於操作人員控制的是冷源和熱源之間的熱量差值，所以調節的跨度理論上從O 100%都可以覆蓋，從實際使用情況來看，在5 100%的範圍內都可以精確調節控制，調節換熱量的跨度可以達到20倍。而傳統的製冷劑系統中常用的水換熱器或風換熱器，換熱量主要通過控制水量或是風量來調節，依靠的設備是變頻器或是流量控制閥門，變頻器的理論可調範圍在10 100%之間，但在實際使用中，由於傳統換熱器受到低水流速的影響，換熱係數大大降低，實際的可調範圍在15 100%，調節跨度不到7 倍；而風換熱器中不確定的因素影響更多，調節範圍基本也在7倍左右。所以使用了本發明的製冷空調產品的試驗裝置，綜合其他設備，其理論上可調的跨度達到了 10倍左右。能夠大大提升試驗裝置的適用性，也間接地降低了建設方的成本投入。
權利要求
1.一種可調負荷的高精度換熱器，包括封閉的筒體(10)，其特徵在於所述筒體(10) 中設置有換熱盤管(30)，且筒體(10)中充填有導熱介質(20)，所述換熱盤管(30)的進口管路(31)和出口管路(3 均伸出在筒體(10)的外側；所述筒體(10)中還設置有對導熱介質00)進行加熱的電加熱器00)。
2.根據權利要求1所述的可調負荷的高精度換熱器，其特徵在於所述導熱介質00) 為 R123 或 R11。
3.根據權利要求1所述的可調負荷的高精度換熱器，其特徵在於所述電加熱器GO) 浸沒在導熱介質O0)中，換熱盤管(30)設置在導熱介質O0)的液面上側。
4.根據權利要求3所述的可調負荷的高精度換熱器，其特徵在於所述筒體(10)的上部設置有壓力保護裝置。
5.根據權利要求4所述的可調負荷的高精度換熱器，其特徵在於所述壓力保護裝置包括設置在筒體(10)上頂面處的用於檢測換熱器內部壓力的壓力開關(60)，壓力開關 (60)與設置在筒體(10)外側的壓力顯示裝置(70)和/或報警裝置電連接。
6.根據權利要求5所述的可調負荷的高精度換熱器，其特徵在於所述壓力保護裝置還包括設置在筒體(10)上頂面處的壓力安全閥(80)。
7.根據權利要求1 6任一項所述的可調負荷的高精度換熱器，其特徵在於所述筒體(10)的上部還設置有向筒體(10)內部輸送導熱介質O0)的輸送管，所述輸送管上設置有閥門(90)。
8.根據權利要求3 6任一項所述的可調負荷的高精度換熱器，其特徵在於所述換熱盤管(30)的上側設置有冷卻盤管(51)，冷卻盤管(51)通過冷卻管路與設置在筒體(10) 外側的製冷裝置(50)相連通並構成冷卻迴路。
9.根據權利要求8所述的可調負荷的高精度換熱器，其特徵在於所述製冷裝置(50) 為壓縮冷凝機組。
10.根據權利要求9所述的可調負荷的高精度換熱器，其特徵在於所述筒體(10)的主體為Φ 159或Φ 189或Φ 219的無縫鋼管，無縫鋼管的底部和頂部均焊接有密封板。
全文摘要
本發明屬於製冷與空調產品試驗裝置技術領域，具體涉及一種可調負荷的高精度換熱器。本高精度換熱器包括封閉的筒體，所述筒體中設置有換熱盤管，且筒體中充填有導熱介質，所述換熱盤管的進口管路和出口管路均伸出在筒體的外側；所述筒體中還設置有對導熱介質進行加熱的電加熱器。所述換熱盤管的上側設置有冷卻盤管，冷卻盤管通過冷卻管路與設置在筒體外側的製冷裝置相連通並構成冷卻迴路。本發明尤其適用於微小換熱量的調節，且本發明可以作為加熱換熱器或者冷卻換熱器，通用性很強，便於推廣使用。本發明調節精度高，跨度更大，受外界影響很小，且本發明尤其便於應用於移動式的系統產品中，適於模塊化和產品化。
文檔編號G01K17/00GK102563965SQ201210002508
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者周全, 李濤, 楊厚太, 王博, 王曉光, 蔡松素, 許敬德 申請人:合肥通用機械研究院