CN101738018B

CN101738018B - 基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统

Info

Publication number: CN101738018B
Application number: CN2009101934949A
Authority: CN
Inventors: 何冰强; 梁荣光; 王惜慧
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: CN101738018A

Abstract

本发明公开了一种基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统。该装置的左集流管和右集流管被各自隔断层隔开后形成的二个管道腔，其中近腔为左集流管和右集流管内侧的管道腔；远腔为左集流管和右集流管外侧的管道腔；高温进口管与左集流管的近腔连接；低温出口管与左集流管远腔连接；高温出口管与右集流管近腔连接；低温进口管与右集流管远腔连接，平行间隔布置伸至左集流管和右集流管的远腔；短微通道管分别在两端与左集流管和右集流管的近腔连接；短微通道管和长微通道管平行间隔布置，短微通道管和长微通道管之间填充导热材料。该装置冷量损失小，有利于缩小制冷系统中气体冷却器的体积和利用小功率压缩机实现大COP值。

Description

基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统

技术领域

本发明涉及一种回热器系统，特别涉及一种应用于制冷、空调和热泵循环的二氧化碳跨临界循环设备中的平行流式回热系统。

背景技术

二氧化碳作为CFCs和HCFCs替代的一种自然工质日益受到各国重视，目前在制冷、空调和热泵循环系统中被广泛关注。在跨临界二氧化碳制冷循环制冷中，如果二氧化碳在进入节流阀前具有更大的过冷度，则会提高系统的运行效率，提高系统的性能；如果二氧化碳在进入压缩机前具有一定的过热度，则可以很好的保护压缩机，而采用回热系统可以同时实现进入节流阀前二氧化碳的过冷和进入压缩机前的过热。

传统的制冷系统中多采用加大蒸发器尺寸或者采用气液分离器来实现压缩机干压缩以此保护压缩机安全运行的目的。采用二氧化碳作为制冷工质的系统，其制冷循环是跨临界循环，二氧化碳是在气体冷却器中进行冷却，是属于超临界的单相冷却，因而多采用结构更为紧凑、换热效率更高的平行流风冷器，而且二氧化碳出口温度接近于或高于环境温度。若采用传统的过冷做法：不采用回热器，而是增大气体冷却器尺寸使工质过冷，不仅增大气体冷却器结构尺寸、增加质量和成本，而且二氧化碳出口温度不可能低于环境温度，达不到预定的效果。二氧化碳本身的高运行压力(7.4MPa)，适用于孔径较小的通道式回热器。在结构方面，传统回热器采用套管或管壳式，尺寸较大，不够紧凑，生产加工工艺也较为复杂，难以实现，仅适合运用于传统工质制冷系统。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种能够增强换热，减小冷量损失，增加循环系统效率，同时结构尺寸小，降低产品成本的二氧化碳冷媒平行流式回热装置。

本发明通过如下技术方案实现：

一种基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统，包括高温进口管、低温出口管、长微通道管、左集流管、集流管端盖、高温出口管、低温进口管、右集流管、导热材料和短微通道管；左集流管和右集流管被各自隔断层隔开后形成的二个管道腔，其中近腔为左集流管和右集流管内侧的管道腔；远腔为左集流管和右集流管外侧的管道腔；高温进口管与左集流管的近腔连接；低温出口管与左集流管远腔连接；高温出口管与右集流管近腔连接；低温进口管与右集流管远腔连接，平行间隔布置的长微通道管穿过左集流管、右集流管的近腔和隔断层上开孔，伸至左集流管和右集流管的远腔；短微通道管分别在两端与左集流管和右集流管的近腔连接；短微通道管和长微通道管平行间隔布置，短微通道管和长微通道管之间填充导热材料。

该基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统还包括金属外壳，金属外壳与左集流管、右集流管围成一封闭内腔，短微通道管和长微通道管之间以及短微通道管、长微通道管和金属外壳之间腔内填充导热材料。

该基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统还包括保温层，保温层将整个基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统包裹。

本发明相对于现有技术具有如下优点和有益效果：

(1)本回热系统较现有技术更适合用于具有高运行压力的二氧化碳制冷工质；

(2)本回热系统结构尺寸更加紧凑，容易加工；

(3)本回热系统冷量损失小，有利于缩小制冷系统中气体冷却器的体积和利用小功率压缩机实现大COP值。

附图说明

图1是本发明基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统原理示意图；

图2是图1中A-A剖向视图；

图3是图2中B-B剖切图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述，但是本发明要求保护的范围并不局限于具体实施方式表述的范围。

如图1-3所示，一种基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统包括高温进口管1、低温出口管2、长微通道管3、左集流管4、集流管端盖5、高温出口管6、低温进口管7、右集流管8、保温层9、导热材料10、短微通道管11和金属外壳12。左集流管4和右集流管8被各自隔断层隔开后形成的二个管道腔，其中近腔为左集流管4和右集流管8内侧的管道腔；即靠近迎风面的管道腔，远腔为左集流管4和右集流管8外侧的管道腔，即远离迎风面的管道腔。

高温进口管1与左集流管4的近腔连接；低温出口管2与左集流管4远腔连接；高温出口管6与右集流管8近腔连接；低温进口管7与右集流管8远腔连接，这里的连接可通过焊接实现；平行间隔布置的长微通道管3穿过左集流管4、右集流管8的近腔和隔断层上开孔，伸至左集流管4和右集流管8的远腔，可用钎焊将长微通道管3与左集流管4、右集流管8焊接；短微通道管11分别在两端与左集流管4和右集流管8的近腔连接；可以用钎焊将短微通道管3与左集流管4、右集流管8焊接；短微通道管11和长微通道管3平行间隔布置，短微通道管11和长微通道管3之间填充导热材料10；金属外壳12与左集流管4、右集流管8围成一封闭内腔，短微通道管11和长微通道管3之间以及短微通道管11、长微通道管3和金属外壳12之间腔内填充导热材料10；用保温层9将整个基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统包裹。

基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统的工作原理是：从制冷、空调或热泵循环系统中风冷器出来的高温高压二氧化碳工质，由高温进口管1流进左集流管4的近端部分，通过左集流管4的近端部分分配给钎焊在左集流管4上的小孔径短微通道管11组，二氧化碳工质经小孔径短微通道管11组流至右集流管8的近端部分，在右集流管8的近端部分集中，再通过高温出口管6流出本二氧化碳冷媒平行流式回热系统。高温高压二氧化碳工质在流经短微通道管11组时，把部分热量传导给短微通道管11组，再由短微通道管11组传导给导热材料10。

从制冷、空调或热泵循环系统中蒸发器出来的低温低压二氧化碳工质，由低温进口管7流进右集流管8的远腔，通过右集流管4的远腔分配给钎焊在右集流管8隔断层上的小孔径长微通道管3组，二氧化碳工质经小孔径长微通道管3组流至左集流管4的近腔，在左集流管4的远腔集中，再通过低温出口管2流出本二氧化碳冷媒平行流式回热系统。低温低压二氧化碳工质在流经长微通道管3组时，吸收由长微通道管3组从导热材料10上传来的热量。这样就实现了热量从高温高压二氧化碳工质向低温低压二氧化碳工质转换的目的，达到了二氧化碳冷媒平行流式回热的效果。避免了在二氧化碳工质制冷系统中，因不采用回热器，而使得气体冷却器尺寸、增加质量和成本以及整套制冷系统结构过于庞大；同时也避免了，因不采用回热器，而造成整套制冷系统达不到预定的效果。在结构方面，也解决了传统回热器采用套管或管壳式，尺寸较大，不够紧凑，生产加工工艺复杂，难以实现用于二氧化碳工质制冷系统，仅适合运用于传统工质制冷系统的难题。

Claims

1.一种基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统，包括高温进口管、低温出口管、长微通道管、左集流管、集流管端盖、高温出口管、低温进口管、右集流管、导热材料和短微通道管；其特征在于：左集流管和右集流管被各自隔断层隔开后形成的二个管道腔，其中近腔为左集流管和右集流管内侧的管道腔；远腔为左集流管和右集流管外侧的管道腔；高温进口管与左集流管的近腔连接；低温出口管与左集流管远腔连接；高温出口管与右集流管近腔连接；低温进口管与右集流管远腔连接，平行间隔布置的长微通道管穿过左集流管、右集流管的近腔和隔断层上开孔，伸至左集流管和右集流管的远腔；短微通道管分别在两端与左集流管和右集流管的近腔连接；短微通道管和长微通道管平行间隔布置，短微通道管和长微通道管之间填充导热材料。

2.根据权利要求1所述的基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统，其特征在于：该基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统还包括金属外壳，金属外壳与左集流管、右集流管围成一封闭内腔，短微通道管和长微通道管之间以及短微通道管、长微通道管和金属外壳之间腔内填充导热材料。

3.根据权利要求1所述的基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统，其特征在于：该基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统还包括保温层，保温层将整个基于二氧化碳冷媒的平行流式回热系统包裹。