CN104896978B - 一种三介质复合热交换器 - Google Patents

Abstract

一种三介质复合热交换器，包括上封头、下封头以及由上隔板、下隔板和侧板组成的框架，框架内有多组换热板束；换热板束之间有多个翅片；换热板束由平行设置的三张板片构成，相邻两张板片之间留有间隙，每组换热板束中形成两个流体通道；上隔板上有第一通道口和第二通道口；下隔板上有第三通道口和第四通道口；上封头和下封头上均有两个互不相通的空腔，上封头的一个空腔通过第一通道口、连通第一通道口和第三通道口的流体通道以及第三通道口与下封头上的一个空腔相通，上封头上的另一个空腔通过第二通道口、连通第二通道口和第四通道口的流体通道以及第四通道口与下封头上的另一个空腔相通。该热交换器可实现三种介质同步换热。

Description

一种三介质复合热交换器

技术领域

本发明属于热交换器制造技术领域，涉及一种适用于石油、化工、冶金、电力的普遍工况，尤其适用于空气源热泵中的双热源复合热泵技术的场合，实现三种介质在同一热交换器中进行同步换热的三介质复合热交换器。

背景技术

建筑能耗是能源消耗的一大项，将不可直接利用的低品位热能转换为可利用高位能的热泵技术式空调是节能的一条重要途径。目前制冷空调领域中使用的的绝大部分热交换器只能实现两种介质间的热交换。专利申请《翅片-套管式三介质复合换热器》（申请号200710054879.8，公开号CN101105373A，公开日2008.1.16）公开了一种能实现空气、水以及制冷剂三种介质同时换热的复合换热器，但该热交换器加工工艺复杂并存在一定难度，推广使用比较困难；专利申请《空气-水双热源三介质复合换热器》（申请号201010593569.5，公布号CN102538307 A，公布日2012.07.04）公开了一种加工简单的换热器。但这两种热交换器的换热效率不高，提升空间小，翅片安装也较为困难，若通过增加换热管数量来提升换热量则会增加相应的组装及加工工艺难度；并且以上两种专利申请提出的三种介质同步换热其只有一种介质可单独与另外两种介质换热，无法实现三种介质中任意两种介质单独换热；如果不通过中间介质传热，是无法实现三种介质同步换热的。

发明内容

本发明的目的是提供一种三介质复合热交换器，能够实现三种介质同步换热。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种三介质复合热交换器，包括上封头和下封头，上封头和下封头之间设有由上隔板、下隔板和两块侧板组成的框架，该框架内、两块侧板之间平行设置有多组换热板束，每组换热板束的两端分别与上隔板和下隔板固接；换热板束之间以及侧壁与换热板束之间均水平设有多个翅片，相邻两块翅片之间留有空隙；换热板束由平行设置的三张板片构成，相邻两张板片之间留有间隙，每组换热板束中形成两个互不相通的流体通道；

上隔板包括上隔板本体，上隔板本体上分别加工有数量与换热板束数量相同的第一通道口和第二通道口；下隔板包括下隔板本体，下隔板本体上分别加工有数量与换热板束数量相同的第三通道口和第四通道口；与同一换热板束中两个流体通道相通的第一通道口和第二通道口互不相通，且该第一通道口和该第二通道口对角对称设置；与同一换热板束中两个流体通道相通的第三通道口和第四通道口互不相通，且该第三通道口和该第四通道口对角对称设置。每组换热板束两个通道中一个通道的两端分别与一个第一通道口和一个第三通道口连通，第一通道口和第三通道口错位设置；该两个通道中另一个通道的两端分别与一个第二通道口和一个第四通道口连通，第二通道口和第四通道口错位设置；

上封头和下封头上均有两个互不相通的空腔，上封头上的一个空腔通过第一通道口、连通第一通道口和第三通道口的流体通道以及第三通道口与下封头上的一个空腔相连通，上封头上的另一个空腔通过第二通道口、连通第二通道口和第四通道口的流体通道以及第四通道口与下封头上的另一个空腔相连通。

本发明复合热交换器通过换热板束和翅片形成三个互不相通的、相邻而设的流道，能同时通入三种介质，三种介质都可通过一层换热板片进行换热，任意通道内的介质都可与另外两种介质单独换热，也可三种介质同时换热，实现不必通过第三种介质传热的同步换热。该复合热交换器的加工与焊接密封等工艺较为简单，同时利用矩形换热板束代替传统的换热管束，换热效率更高。

附图说明

图1是本发明三介质复合热交换器的整体示意图。

图2是图1所示复合热交换器拆分示意图。

图3是本发明三介质复合热交换器中上隔板的俯视图。

图4是本发明三介质复合热交换器中下隔板的俯视图。

图5是本发明三介质复合热交换器中介质流动示意图。

图中：1.上封头，2.第一流体口，3.第二流体口，4.侧板，5.第三流体口，6.第四流体口，7.下封头，8.翅片，9.板片，10.密封件，11.下隔板，12.上隔板，13.第一通道口，14.第二通道口，15.上隔板本体，16.下隔板本体，17.第三通道口，18.第四通道口，19.分隔板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1和图2所示，本发明三介质复合热交换器，包括上封头1和下封头7，上封头1和下封头7之间设有矩形的框架，该框架由上隔板12、下隔板11和两块侧板4组成。该框架内、两块侧板4之间平行设置有多组换热板束，每组换热板束的上端均与上隔板12固接，每组换热板束的下端均与下隔板11固接；相邻两组换热板束之间水平设有多个翅片8，与侧板4相邻的换热板束和该侧板4之间也水平设有多个翅片8，相邻两块翅片8之间留有空隙；每组换热板束均由平行设置的三张板片9构成，同一组换热板束中相邻两张板片9之间留有间隙，该相邻两张板片9的侧部通过密封件10密封连接，密封件10为相邻两张板片9经滚压焊后的侧面长焊缝或是密封条；每组换热板束中形成两个互不相通的长方体形的流体通道。

如图3所示，上隔板12包括上隔板本体15，上隔板本体15上加工有数量与换热板束数量相同的第一通道口13以及数量与换热板束数量相同的第二通道口14。下隔板11包括下隔板本体16，下隔板本体16上加工有数量与换热板束数量相同的第三通道口17以及数量与换热板束数量相同的第四通道口18，如图4所示。与同一换热板束中两个流体通道相通的第一通道口13和第二通道口14互不相通，且该第一通道口13和该第二通道口14对角对称设置；与同一换热板束中两个流体通道相通的第三通道口17和第四通道口18互不相通，且该第三通道口17和该第四通道口18对角对称设置；每组换热板束两个通道中一个通道的两端分别与一个第一通道口13和一个第三通道口17连通，第一通道口13和第三通道口17错位设置；该两个通道中另一个通道的两端分别与一个第二通道口14和一个第四通道口18连通，第二通道口14和第四通道口18错位设置。

上封头1和下封头7的结构相同，以下封头7为例予以说明：下封头7包括半圆槽形的下封头本体，该下封头本体一端的端盖上设有第三流体口5和第四流体口6，下封头本体内、沿下封头本体的轴线方向设有分隔板19，分隔板19将下封头本体内部分隔成互不相通的两个空腔，该两个空腔中的一个空腔与第三流体口5连通，另一个空腔与第四流体口6连通。同理，上封头本体上的两个空腔中的一个与上封头本体一端端盖上的第一流体口2连通，另一个空腔与第二流体口3连通。

连通第一流体口2的空腔与所有第一通道口13相通，连通第四流体口6的空腔与所有第三通道口17相通；连通第二流体口3的空腔与所有第二通道口14相通，连通第四流体口5的空腔与所有第四通道口18相通。

与第一流体口2连通的空腔为a空腔，与第二流体口3连通的空腔为b空腔，与第三流体口5连通的空腔为c空腔，与第四流体口6连通的空腔为d空腔。a空腔和c空腔构成分液箱，b空腔和d空腔构成集液箱。a空腔、d空腔、第一通道口13、第三通道口17以及连通第一通道口13和第三通道口17的流体通道构成第一介质通道Ⅰ；b空腔、c空腔、第二通道口14、第四通道口18以及连通第二通道口14和第四通道口18的流体通道构成第二介质通道Ⅱ；侧板4、所有换热板束以及所有翅片构成第三介质通道Ⅲ。任意介质通道内的介质都可与另外两个介质通道内的介质单独换热，也可三种介质同时换热，实现不必通过第三种介质传热的同步换热。

在热泵系统中使用本发明复合热交换器，可以同时利用空气源、低温太阳能热水和地热水等作为热泵热源，也可单独利用空气源、低温太阳能热水或地热水等作为热泵热源。热泵系统中使用的本发明复合热交换器，既可以作为蒸发器，也可以作为冷凝器。该复合热交换器可普遍应用于其他类型的气—气、气—液、液—液等不同组合的三种介质之间的换热。

本发明热交换器，利用焊接而成换热板束作为换热主体，较管型换热主体的换热效率大幅提高，换热板束与封头的加工过程简单，并且利用两封头的集液箱与分液箱进出口的独特结构，可以实现三种介质中任意两种介质单独换热，不必通过第三种介质传热，也可以三种介质同时换热，实现了真正意义上的三种介质同步换热，适合批量推广使用。换热板束的宽度及长度可以根据换热效率的需求任意调节，为进一步提高换热效率，每组换热板束可以在板片与板片之间增加定距柱或翅片。各组换热板束之间的距离，即翅片8的宽度可以根据换热效率的需求任意调节。翅片8为直板形或波浪形，既加强换热效率，同时起到支撑换热板束提高承压力的作用。本发明复合热交换器中所有的密封形式均为焊接密封。

Claims (6)

1.一种三介质复合热交换器，其特征在于，包括上封头（1）和下封头（7），上封头（1）和下封头（7）之间设有由上隔板（12）、下隔板（11）和两块侧板（4）组成的框架，该框架内、两块侧板（4）之间平行设置有多组换热板束，每组换热板束的两端分别与上隔板（12）和下隔板（11）固接；换热板束之间以及侧板（4）与换热板束之间均水平设有多个翅片（8），相邻两块翅片（8）之间留有空隙；换热板束由平行设置的三张板片（9）构成，相邻两张板片（9）之间留有间隙，每组换热板束中形成两个互不相通的流体通道；

上隔板（12）包括上隔板本体（15），上隔板本体（15）上分别加工有数量与换热板束数量相同的第一通道口（13）和第二通道口（14）；下隔板（11）包括下隔板本体（16），下隔板本体（16）上分别加工有数量与换热板束数量相同的第三通道口（17）和第四通道口（18），与同一换热板束中两个流体通道相通的第一通道口（13）和第二通道口（14）互不相通，且该第一通道口（13）和该第二通道口（14）对角对称设置；与同一换热板束中两个流体通道相通的第三通道口（17）和第四通道口（18）互不相通，且该第三通道口（17）和该第四通道口（18）对角对称设置，每组换热板束两个通道中一个通道的两端分别与一个第一通道口（13）和一个第三通道口（17）连通，第一通道口（13）和第三通道口（17）错位设置；该两个通道中另一个通道的两端分别与一个第二通道口（14）和一个第四通道口（18）连通，第二通道口（14）和第四通道口（18）错位设置；

上封头（1）和下封头（7）上均有两个互不相通的空腔，上封头（1）上的一个空腔通过第一通道口（13）、连通第一通道口（13）和第三通道口（17）的流体通道以及第三通道口（17）与下封头（7）上的一个空腔相连通，上封头（1）上的另一个空腔通过第二通道口（14）、连通第二通道口（14）和第四通道口（18）的流体通道以及第四通道口（18）与下封头（7）上的另一个空腔相连通。

2. 根据权利要求1所述的三介质复合热交换器，其特征在于，所述的上封头（1）包括半圆槽形的上封头本体，上封头本体内、沿上封头本体的轴线方向设有分隔板（19），分隔板（19）将上封头本体内部分隔成互不相通的两个空腔，其中一个空腔与第一通道口（13）相通，另一个空腔与第二通道口（14）相通；所述的下封头（7）包括半圆槽形的下封头本体及下封头本体内、沿下封头本体的轴线方向设有分隔板（19），分隔板（19）将下封头本体内部分隔成互不相通的两个空腔，其中一个空腔与第三通道口（17）相通，另一个空腔与第四通道口（18）相通。

3. 根据权利要求1所述的三介质复合热交换器，其特征在于，同一换热板束中相邻两张板片（9）的侧部通过密封件（10）密封连接。

4. 根据权利要求3所述的三介质复合热交换器，其特征在于，所述的密封件（10）为相邻两张板片（9）经滚压焊后的侧面长焊缝或是密封条。

5. 根据权利要求1、3或4所述的三介质复合热交换器，其特征在于，相邻两张板片（9）之间设有定距柱或翅片（8），以提高换热效率。

6. 根据权利要求5所述的三介质复合热交换器，其特征在于，所述翅片（8）为直板形或波浪形。