CN101532756B - 并联式热交换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并联式热交换装置，该并联式热交换装置是由至少两个等长或不等长的由不锈钢管制成的中空细长壳体(1)并联形成，并联两端的一端上接有两个进口进水口I(3)和进水口II(4)，所述进水口I(3)和进水口II(4)相并联且与所述壳体(1)连通，另一端连通有出水口(5)；所述壳体内腔设置有与壳体基本等长的多条波纹管(2)，所述的多条波纹管(2)并联后连通一个工质进口(7)，一个工质出口(6)。本发明外表壳体防腐蚀、防氧化、且大大提高了换热效率高、缩短了过水时间，加快了水温升温的速度。

Description

并联式热交换装置

技术领域

本发明涉及一种并联式热交换装置。

背景技术

随着科学技术的发展和能源危机，节能的重要性牵动着经济的发展，应用在空调器、热水机等领域的热交换装置也在朝着节能的方向的不断改进和更新，例如ZL200310101604.7中，公开了一种空气能热泵式热水炉，所采用的热交换装置(图5)，其特点是以多个粗短中空容器作为储水罐，内腔有特定形状的另一流通高温工质的独立通道，根据设计的出水温度要求和压缩机功率大小，以多个上述容器串联而成。当要求出水温度越高或出热水量越大时，串联容器的数目就相应增多。这种独立装置的热交换能力很低，在中国电力出版社2003年12月版“制冷空调系统的安全运行、维修管理与节约环保”一书第149页，有详细论述，当中空容器的容积和工质通道已固定，而且“占空比”较小，当进入的凉水流通速度为1～2m/s时，每次通过水的温升量为6～8℃，由以上可见这种热交换装置，具有温升慢，体积大，构造复杂的特征，此专利由2003年到2008年的实践证明，使用这种特征的装置所设计的热水炉，不能走向市场，未能转化为生产力。

另一专利号为ZL200620054770.5的实用新型专利，公开了一种热交换装置(图6)，包括一个细长中空容器和内腔安装有与中空容器基本等长的多条管，二者分别构成不同的流体独立通道；从实质上看，本设计是由ZL200310101604.7的设计演变面成、即当粗短的多个串联的中空容器，不断缩小直径，而与容器间相连通道的直径相等时，即变成细长中空容器，此装置改善了专利ZL200310101604.7的弱点，从量上提高了换热速度，但此装置仍存在不足的特点，如：

1、单一条细长空容器太长，以5匹热水机计，大约需要20米长的细管，流体通过的时间10秒以上，还是比较长。

2、传统性的这种热交换装置是以碳钢管作为外容器，容器内通过高温工质，碳钢管外壁易散热，损失热能，而且管壁易受腐蚀或氧化，内置多条铜管流通水，由于钢管直径小，水的流量也小，往往不能把工质的热量充分带走，当还存有过多热量的工质循环回压缩机时，能造成压缩机的不断升温，直接影响压缩机寿命，甚至容易出现热保护状态，为了充分带走热量，ZL200620054770.5的缺陷只能靠加长容器长度来解决，即热交换时间加长，热交换速度慢了。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种防腐蚀、防氧化、换热效率高、水温升温快的并联式热交换装置。

本发明所采用的技术方案是：本发明是由至少两个等长或不等长的由不锈钢制成的中空细长壳体并联形成，并联两端的一端上连通有进水口，另一端连通有出水口；所述壳体内腔设置有与壳体基本等长的多条波纹管，所述的多条波纹管并联后连通一个工质进口，一个工质出口；所述进水口和另一端的出水口以及之间并联的中空细长壳体内腔构成了可迅速流通水流体的通道，所述壳体内腔放置多条异形截面的波纹铜管，波纹铜管有条理地穿过所述壳体内腔，而形成另一个独立流体通道。

在两组互不相连的通道内外两腔，外腔通水流，内腔通冷媒气液体，形成水包冷媒的状态。温度高的冷媒被水完全包围，通过波纹状的管壁，快速将热量传给温度低的水，从而达到快速热交换目的。

进一步的方案是所述进水口包括进水口I和进水口II，所述进水口I和进水口II分别与所述壳体连通，两个不同的进口连接不同的水路系统，即形成即热式和循环式热交换装置的组合。

所述的进水口I、进水口II与所述工质出口设置于所述壳体并联后的同一端；所述出水口与所述工质进口设置在另一端，形成了两种不同流体的逆向循环。

所述壳体的轴线在空间内弯制成任意曲线，所以更佳的方案是将细长壳体弯成曲管，例如在可用空间内对细长壳体进行盘卷作成圆盘状，这样可大大缩小空间体积。

所述多条波纹管的外径截面积之和与所述壳体的内径截面积之和的比值即为占空比，且占空比必须小于1，而进一步占空比的优选系数为0.32～0.4。

本发明的有益效果是：

1、传统的套管热交换装置冷媒在外、水在内腔，即是“热包冷”状态，外管多采用碳钢管，管壁易受腐蚀，同时管壁容易向外散热，本发明外管采用不锈钢管并通水流体，内腔壳体采用有扰动作用并加大接触面的波纹管，极大的提高热交换效果，热交换速度可提高35％左右，波纹管内通高温冷媒，即是“冷包热”状态，高温工质的热量不会外泄到空气中，提高了换热效率。

2、外管采用不锈钢材料，防腐蚀、防氧化。

3、将二组或二组以上的“冷包热”细长壳体相并联，使得过水时间缩短，效率提高，并且外腔连同二个不同的进口，连接不同的水路系统，而只保持一个出口，即形成独特的循环式与及热式两种热交换装置的组合，扩大机构的使用范围。

4、特定的占空比系数C概念，即热工质管外截面积之和比冷液管内截面积之和，并规定C＝0.32～0.4之间为优选数值，在此范围内既能保证很高的换热效率，也能保证压缩机的寿命。

附图说明

图1是本发明的原理结构示意图；

图2是本发明的一种具体外观结构图；

图3是本发明实施例中空气源热泵即热循环两用热水机外观图；

图4是本发明实施例中空气源热泵即热循环两用热水机的原理图；

图5是现有专利ZL200310101604.7的结构示意图；

图6是现有专利ZL200620054770.5的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明是由两个(需要时可为多个)等长或不等长的由不锈钢管制成的中空细长壳体1并联形成，所述壳体1在空间内盘卷作成圆盘状，大大缩小了占用空间，并联两端的一端上接有两个进口进水口I3和进水口II4，所述进水口I3和进水口II4相并联且与所述壳体1连通，另一端连通有出水口5；所述壳体内腔设置有与壳体基本等长的多条波纹管2，所述的多条波纹管2并联后连通一个工质进口7，一个工质出口6。所述的进水口I3、进水口II4与所述工质出口6设置于所述壳体1并联后的同一端；所述出水口5与所述工质进口7设置在另一端，形成了两种不同流体的逆向循环。

所述多条波纹管2的外径截面积之和与所述壳体1的内径截面积之和的比值为0.32～0.4。在“冷包热”的状态下热截面/冷截面<1，当冷流体的流速为1—2m/s时，合理的占空比，可以得到最佳的热交换效果，但细长外壳体必须采用不会被水氧化的不锈钢材料，我们实验得出占空比c等于0.32-0.40为最佳数值，当c<0.32时，热交换面积偏小、热传递不足水温升高慢。当C>0.40时。高温工质有多余的热量循回压缩机造成缩机的温升过高。例：采用中空细管，一支为10米，一支为8米(工艺要求)并联而成，直径19毫米。内管采用外径Φ6.5波纹管三条，则外管内截面等于283.4平方毫米，内管外截面积之和等于99.5平方毫米.c＝99.5/283.4＝0.351在优选值内.一般过水速度为2米/秒，最大过水距离是10米，则最长过水时间为5秒。

在本实施例中该并联式热交换装置可用于空气源热泵即热循环两用热水机(如图3、图4)：包括具有压缩机的空调室外机及至少一组所述的并联式热交换装置二个进口一个出口，即进水口I3通过小流量即热方式直接产生热水，而进水口II4采用大流量并连接到水箱，当水箱的水温度过低时可通过进水口II4形成循环加热，并且经过水电系统控制可随时作即热式或循环式热水机使用。

空调室外机根据不同气温条件地区，有以下三种组合(图4)

1)压缩机、蒸发器、毛细管、热交换装置；

2)压缩机、蒸发器、压力膨胀伐、过滤器、储液罐、热交换装置；

3)压缩机、蒸发器、电子膨胀伐、过滤器、储液罐、热交换装置。

Claims (5)

1.并联式热交换装置，包括由不锈钢制成的中空细长壳体(1)，其特征在于：该并联式热交换装置是由至少两个等长或不等长的所述壳体(1)并联形成，并联两端的一端上连通有进水口，另一端连通有出水口(5)；所述壳体(1)内腔设置有与该壳体(1)基本等长的多条波纹管(2)，所述的多条波纹管(2)并联后连通一个工质进口(7)，一个工质出口(6)。

2.根据权利要求1所述的并联式热交换装置，其特征在于：所述进水口包括进水口I(3)和进水口II(4)，所述进水口I(3)和进水口II(4)分别与所述壳体(1)连通。

3.根据权利要求1或2所述的并联式热交换装置，其特征在于：所述的进水口与所述工质出口(6)设置于所述壳体(1)并联后的同一端；所述出水口(5)与所述工质进口(7)设置在另一端。

4.根据权利要求1或2所述的并联式热交换装置，其特征在于：所述多条波纹管(2)的外径截面积之和与所述壳体(1)的内径截面积之和的比值为0.32～0.4。

5.根据权利要求1或2所述的并联式热交换装置，其特征在于：所述壳体(1)的轴线在空间内弯制成任意曲线。

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