CN105698574A - 一种用于二氧化碳热泵系统的管壳式换热器 - Google Patents

一种用于二氧化碳热泵系统的管壳式换热器 Download PDF

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王晓磊
徐博睿
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Abstract

一种用于二氧化碳热泵系统的管壳式换热器，有分别固定连接在壳体两端的端口上且形成有与壳体的中心轴相平行的贯通孔的筏板，沿壳体的径向设置在壳体内的折流板，两端分别贯穿折流板后分别插入到筏板上的贯通孔内的换热管，位于壳体入口端的筏板在远离壳体的那一侧固定连接有前端头，前端头的端部形成有介质流入孔，位于壳体出口端的筏板在远离壳体的那一侧固定连接有后端头，后端头的端部形成有介质流出孔，换热管内设置有扰动材料，壳体两端的筏板在远离壳体的那一侧分别各连接有过滤板。本发明当高温高压的二氧化碳流经换热管段时，扰动材料可以有效破坏边界层，增强流体换热，提高换热效率，从而提升二氧化碳热泵系统整体性能。

Description

一种用于二氧化碳热泵系统的管壳式换热器
技术领域
本发明涉及一种管壳式换热器。特别是涉及一种用于二氧化碳热泵系统的管壳式换热器。
背景技术
二氧化碳跨临界热泵技术，主要由跨临界压缩机，膨胀阀，气冷器，蒸发器组成，在跨临界系统中，低压部分，压缩机的吸气压力低于临界压力，蒸发温度也低于临界温度，循环的吸热过程仍在亚临界条件下进行，换热过程主要是依靠潜热来完成。但是压缩机的排气压力高于临界压力，在超临界区域，没有相变，压力和温度是各自独立的参数，克服了亚临界循环受环境影响的限制。所以，CO2跨临界制冷循环具有在一定范围内可连续调节冷量的优点，受环境影响不大。这一技术主要应用于室内供暖制冷领域。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种种结构简单、运行可靠的用于二氧化碳热泵系统的管壳式换热器。
本发明所采用的技术方案是：一种用于二氧化碳热泵系统的管壳式换热器，包括有设置有进水口和出水口的壳体，分别固定连接在所述壳体两端的端口上且形成有与所述的壳体的中心轴相平行的贯通孔的筏板，沿壳体的径向设置在所述壳体内的折流板，以及两端分别贯穿所述的折流板后分别插入到所对应的筏板上的贯通孔内的用于流动二氧化碳介质的换热管，位于壳体入口端的筏板在远离所述壳体的那一侧固定连接有前端头，所述前端头的端部形成有介质流入孔，位于壳体出口端的筏板在远离所述壳体的那一侧固定连接有后端头，所述后端头的端部形成有介质流出孔，所述的换热管内设置有能有效破坏二氧化碳流动边界层，增强流体换热的扰动材料，所述壳体两端的筏板在远离所述壳体的那一侧分别各连接有即可以过滤二氧化碳热泵系统中的杂质，还可以防止扰动材料进入二氧化碳热泵系统的过滤板。
所述筏板在远离所述壳体的那一侧形成有凹槽，所述的过滤板嵌入在所述的凹槽内。
所述换热管内间隔的设置有3个以上的能够保证扰动材料在所述的换热管内均匀分布还能够防止扰动材料进入二氧化碳热泵系统的格栅。
本发明的一种用于二氧化碳热泵系统的管壳式换热器，在结合二氧化碳热泵系统的特点的基础上，通过在管壳式换热器换热管内部添加扰动材料，当高温高压的二氧化碳流经换热管段时，扰动材料可以有效破坏边界层，增强流体换热，提高换热效率，从而提升二氧化碳热泵系统整体性能。
附图说明
图1是本发明用于二氧化碳热泵系统的管壳式换热器的整体结构示意图；
图2是本发明中换热管内部结构示意图。
图中
1：前端头2：过滤板
3：筏板4：换热管
5：扰动材料6：格栅
7：壳体8：折流板
9：介质流入孔10：后端头
11：介质流出孔12：进水口
13：出水口
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种用于二氧化碳热泵系统的管壳式换热器做出详细说明。
如图1所示，本发明的一种用于二氧化碳热泵系统的管壳式换热器，包括有设置有进水口12和出水口13的壳体7，分别固定连接在所述壳体7两端的端口上且形成有与所述的壳体7的中心轴相平行的贯通孔的筏板3，沿壳体7的径向设置在所述壳体7内的折流板8，以及两端分别贯穿所述的折流板8后分别插入到所对应的筏板3上的贯通孔内的用于流动二氧化碳介质的换热管4，位于壳体7入口端的筏板3在远离所述壳体7的那一侧固定连接有前端头1，所述前端头1的端部形成有介质流入孔9，位于壳体7出口端的筏板3在远离所述壳体7的那一侧固定连接有后端头10，所述后端头10的端部形成有介质流出孔11，所述的换热管4内设置有能有效破坏二氧化碳流动边界层，增强流体换热的扰动材料5，所述换热管4内间隔的设置有3个以上的格栅6。在换热管中添加格栅6一方面可以保证扰动材料5在换热管4内均匀分布，能有效破坏二氧化碳流动边界层，增强流体换热，另一方面防止扰动材料5进入二氧化碳热泵系统，以免扰动材料5对压缩机损伤。
所述壳体7两端的筏板3在远离所述壳体7的那一侧分别各连接有即可以过滤二氧化碳热泵系统中的杂质，还可以防止扰动材料5进入二氧化碳热泵系统的过滤板2，过滤板2是目数很大的筛网。所述筏板3在远离所述壳体7的那一侧形成有凹槽，所述的过滤板2嵌入在所述的凹槽内。
本发明的实施例中所述的扰动材料5，是根据二氧化碳物理特性以及系统压力情况，考虑到防腐特性以及机械性能，选用304不锈钢螺旋屑作为扰动材料，选用304不锈钢作为扰动材料一方面可以有效防腐，另一方面在系统较高压力下，能够保证较好的机械性能，选用螺旋状碎屑可以有效减少换热管内阻力的同时保证一定的伸缩量，防止碎屑进入系统。
本发明的一种用于二氧化碳热泵系统的管壳式换热器，安装时，首先在换热管4中填充304不锈钢螺旋屑，在填充时，填充一段添加一个格栅，具体数量根据换热量，换热面积，换热管管长来决定，填充好后，将换热管焊接在筏板的一侧上，再将过滤板焊接在筏板另一端，将前端头或后端头焊接在对应的过滤板上，再将壳体焊接在筏板另一侧，完成换热器制作。

Claims (3)

1.一种用于二氧化碳热泵系统的管壳式换热器，包括有设置有进水口(12)和出水口(13)的壳体(7)，分别固定连接在所述壳体(7)两端的端口上且形成有与所述的壳体(7)的中心轴相平行的贯通孔的筏板(3)，沿壳体(7)的径向设置在所述壳体(7)内的折流板(8)，以及两端分别贯穿所述的折流板(8)后分别插入到所对应的筏板(3)上的贯通孔内的用于流动二氧化碳介质的换热管(4)，其特征在于，位于壳体(7)入口端的筏板(3)在远离所述壳体(7)的那一侧固定连接有前端头(1)，所述前端头(1)的端部形成有介质流入孔(9)，位于壳体(7)出口端的筏板(3)在远离所述壳体(7)的那一侧固定连接有后端头(10)，所述后端头(10)的端部形成有介质流出孔(11)，所述的换热管(4)内设置有能有效破坏二氧化碳流动边界层，增强流体换热的扰动材料(5)，所述壳体(7)两端的筏板(3)在远离所述壳体(7)的那一侧分别各连接有即可以过滤二氧化碳热泵系统中的杂质，还可以防止扰动材料(5)进入二氧化碳热泵系统的过滤板(2)。
2.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳热泵系统的管壳式换热器，其特征在于，所述筏板(3)在远离所述壳体(7)的那一侧形成有凹槽，所述的过滤板(2)嵌入在所述的凹槽内。
3.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳热泵系统的管壳式换热器，其特征在于，所述换热管(4)内间隔的设置有3个以上的能够保证扰动材料(5)在所述的换热管(4)内均匀分布还能够防止扰动材料(5)进入二氧化碳热泵系统的格栅(6)。
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