CN105865090A - 一种强化传热和防除垢热泵机组 - Google Patents

Abstract

一种强化传热和防除垢热泵机组。本发明属于能源技术领域。本发明的目的是有效避免、祛除蒸发器中挂壁及滞留的悬浮物和污垢问题。本发明由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、节流装置和蒸发器组成，蒸发器包括左封头、出水管、左封头出水腔、进水管一、进水管二、两个进水腔、左管板、横隔板、竖隔板一、右封头、右管板、竖隔板二、多层换热管、壳体、制冷剂入口、制冷剂出口、进水阀一、进水阀二。通过在左封头内部设置横隔板及竖隔板和在右封头内部设置竖隔板来控制水流量、压力及速度，以及通过设置两个进水阀交替开启闭合动作，实现水流脉动流动，从而达到强化传热和防除垢效果。本发明适用于污水或地表水等非清洁水源系统。

Description

一种强化传热和防除垢热泵机组

技术领域

本发明涉及一种用于污水或地表水等非清洁水，进行强化传热和防除垢功能的热泵机组，属于能源技术领域。

背景技术

采用热泵技术从污水或地表水等非清洁水中提取低品位冷热量为建筑物供热供冷具有重要的节能减排和经济价值，一般节能幅度可达45％以上。但污水或地表水等非清洁水中含有大量的、成分复杂的杂质，即使对污水或地表水进行了先过滤，也不能完全清除细小颗粒或微小杂质和油类等，当污水或地表水进入热泵机组的蒸发器时换热管内会产生大量污垢，从而严重影响换热效率，造成系统运行能耗大。因此，对污水或地表水源热泵系统，利用强化传热和除垢热泵机组，能显著提高系统运行效率。

实施强化传热和防除垢的工艺较多，包括胶球在线清洗，流态化防除垢，旋转纽带和水流脉动等等，虽然这些工艺原理很成熟，但都用于特定场合，例如在污水或地表水中用旋转纽带法经实践证明不可行，因为污水或地表水中有细小悬浮物会形成缠绕。因为污水或地表水热泵系统中污水或地表水的用量较大，且为开式循环(不重复使用)，污垢以软垢为主，呈不断的累积过程，难以实施强化传热和防除垢。目前对热泵机组的蒸发器的污垢问题还没有很好的应对措施，只能采取定期进行人工清洗。

发明人曾申请的专利号是“ZL201410507179X”，名称是“一种强化换热热泵系统”，公开号是“CN104329837A”，该发明专利通过电动回转换向阀使水源产生脉动，从而除垢和提高换热效率，但该专利需要在热泵机组的前端设置电动回转换向阀。

本发明专利申请同样采用脉动强化和防除垢原理，通过对现有热泵机组的蒸发器结构进行改进，从而实施强化传热和防除垢。

发明内容

本发明的目的是提供一种强化传热和防除垢热泵机组，以解决蒸发器中滞留的杂质和污垢问题，同时可以对蒸发器进行脉动冲洗及强化传热，具有双重有益效果。

本发明为解决上述技术问题，所采取的技术方案是：

一种强化传热和防除垢热泵机组，它由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、节流装置和蒸发器组成，所述的蒸发器包括左封头、出水管、左封头出水腔、进水管一、进水管二、两个进水腔、左管板、横隔板、竖隔板一、右封头、右管板、竖隔板二、多层换热管、壳体、制冷 剂入口、制冷剂出口、进水阀一、进水阀二，所述的左封头与左管板法兰连接，出水管、进水管一和进水管二设置在左封头上，左封头内部设置有横隔板和竖隔板一并与其固连，右封头与右管板法兰连接，右封头内部设置有竖隔板二并与其固连；所述的制冷剂入口和制冷剂出口设置在壳体上，多层换热管的左端与左管板固连，多层换热管的右端与右管板固连；所述蒸发器的制冷剂出口与压缩机的入口相连通，压缩机的出口与冷凝器的入口相连通，冷凝器的出口与干燥过滤器的一端相连通，干燥过滤器的另一端与节流装置的一端相连通，节流装置的另一端与蒸发器制冷剂入口相连通；所述横隔板、竖隔板一靠近左管板的一侧通过密封胶垫一与左管板可拆卸密封连接，竖隔板二靠近右管板的一侧通过密封胶垫二与右管板可拆卸密封连接；所述的进水管一、进水管二所设位置分别与左封头、横隔板和竖隔板一三者形成的两个进水腔一一对应，出水管所设位置和与左封头、横隔板二者围成的左封头出水腔对应。

一种强化传热和防除垢热泵机组，所述的进水管一上设置有进水阀一，进水管二上设置有进水阀二。

本发明的运行原理为：

将蒸发器分成两条进水管束，通过设置进水阀一、进水阀二两个进水阀，当一个进水阀开启时，另外一个进水阀关闭，两个进水阀交替动作，实现水流脉动流动，达到强化传热和防除垢效果，制冷剂在蒸发器中吸收污水或地表水的热量，再通过压缩机压缩，而后在冷凝器中释放热量，再进入干燥过滤器进行干燥，而后进入节流装置节流后再次进入蒸发器中，周而复始运行。

本发明相对于现有技术具有如下特点及有益效果：

(1)通过设置两个进水阀，一个开启时一个关闭，两个阀门交替动作，从而实现进入蒸发器的污水或地表水为脉动流动，达到强化传热和防除垢的目的，其工艺形式简单、可靠，易于控制实施。

(2)与发明专利号为ZL201410507179X的专利相比，其结构原理不同，本发明是两个阀门交替动作实现脉动，而专利号为ZL201410507179X的专利是一个电动阀实现脉动，分成两个阀门后，电动力矩小，动作快。

(3)与发明专利号为ZL201410507179X的专利相比，无需单独设置电动回转换向阀，结构简单，具体实施时，可减小占地50％，减小投资20％以上。

(4)当两个阀门全部开启时，与现有的热泵机组完全一致，仅不再进行强化传热和防除垢，因此具有很强的实用性。

附图说明

图1是本发明主视图；

图2是本发明蒸发器主剖视图；

图3是图2的a向视图；

图4是图2的A-A剖面图；

图5是图2的b向视图；

图6是图2的B-B剖面图；

图7是图2A处局部俯视图；

附图中的各零部件名称及标号分别如下：

左封头1、出水管2、左封头出水腔3、进水管一4、进水管二5、进水腔6、密封胶垫一7、左管板8、横隔板9、竖隔板一10、右封头11、密封胶垫二12、右管板13、竖隔板二14、换热管15、壳体16、制冷剂出口17、制冷剂入口18、进水阀一19、进水阀二20、压缩机21、冷凝器22、干燥过滤器23、节流装置24、蒸发器25、总进水管26。

具体实施方式

具体实施方式一，如图1～图6所示，本实施的一种强化传热和防除垢热泵机组，它由压缩机21、冷凝器22、干燥过滤器23、节流装置24和蒸发器25组成，所述的蒸发器25包括左封头1、出水管2、左封头出水腔3、进水管一4、进水管二5、两个进水腔6、左管板8、横隔板9、竖隔板一10、右封头11、右管板13、竖隔板二14、多层换热管15、壳体16、制冷剂入口17、制冷剂出口18、进水阀一19、进水阀二20，所述的左封头1与左管板8法兰连接，出水管2、进水管一4和进水管二5设置在左封头1上，左封头1内部设置有横隔板9和竖隔板一10并与其固连，右封头11与右管板13法兰连接，右封头11内部设置有竖隔板二14并与其固连；所述的制冷剂入口17和制冷剂出口18设置在壳体16上，多层换热管15的左端与左管板8固连，多层换热管15的右端与右管板13固连；所述蒸发器25的制冷剂出口18与压缩机21的入口相连通，压缩机21的出口与冷凝器22的入口相连通，冷凝器22的出口与干燥过滤器23的一端相连通，干燥过滤器23的另一端与节流装置24的一端相连通，节流装置24的另一端与蒸发器25制冷剂入口17相连通；所述横隔板9、竖隔板一10靠近左管板8的一侧通过密封胶垫一7与左管板8可拆卸密封连接，竖隔板二14靠近右管板13的一侧通过密封胶垫二12与右管板13可拆卸密封连接；所述的进水管一4、进水管二5所设位置分别与左封头1、横隔板9和竖隔板一10三者形成的两个进水腔6一一对应，出水管2所设位置和与左封头1、横隔板9二者围成的左封头出水腔3对应。

具体实施方式二，如图1～图3，图7所示，具体实施方式一所述的一种强化传热和防除垢热泵机组，所述的进水管一4上设置有进水阀一19，进水管二5上设置有进水阀二20。

实施例：

结合图1～图6进一步说明，本实施例中，在蒸发器25的左封头1中将固连的横隔板9和竖隔板一10与左封头内壁固接，将左封头1内部划分为两个进水腔6和左封头出水腔3，在右封头11中设置竖隔板二14，将右封头10内部划分为两个出水腔。在左封头1外部设置进水管一4、进水管二5与左封头1、横隔板9、竖隔板一10三者形成的两个进水腔6一一对应，在左封头1外部设置出水管2与左封头1、横隔板9二者围成的左封头出水腔3对应。所有的进水腔、出水腔均通过管板与对应的换热管15相连通，进水管一4上设置有进水阀一19、进水管二5上设置有进水阀二20。

工作原理：

需利用水流脉动进行冲洗时，进水阀一19、进水阀二20交替开启闭合，当进水阀一19开启时进水阀二20关闭，当进水阀二20开启时进水阀一19关闭，两个阀门交替动作，从而实现进入蒸发器的污水或地表水为脉动流动。污水或地表水由总进水管26经由进水管一4或进水管二5进入其所对应的由左封头1、横隔板9、竖隔板一10三者形成的某一进水腔6内，而后经左管板8流入与其对应的多个换热管15中，而后经右管板13流入所对应的由竖隔板二14与右封头11所围成的出水腔内，而后经右管板13流入与其对应的多个换热管15折流回由左封头1与横隔板9所围成的左封头出水腔3内，继而经由出水管2流出蒸发器。热泵机组中的液态制冷剂，在蒸发器25中吸收污水或地表水的低品位热能后，蒸发成低温低压的气态制冷剂，被压缩机21压缩成高温高压的气态制冷剂后送入冷凝器22。在冷凝器22中的高温高压的气态制冷剂经过换热将热量传给系统末端放热后，冷凝成液态后经干燥过滤器23，节流装置24重新回到蒸发器25中，重复吸热、换热的过程。

需利用大水流强度及速度对换热管进行清洗时，关闭进水阀一19、进水阀二20中的任意一个，迫使污水或地表水由总进水管26只进入进水管一4或进水管二5其中之一，此时水流由于水量及水压的增大，对换热管15中挂壁及滞留的悬浮物和污垢进行冲洗，悬浮物及污垢最终将随水流经由出水管2流出蒸发器。热泵机组中的液态制冷剂，在蒸发器25中吸收污水或地表水的低品位热能后，蒸发成低温低压的气态制冷剂，被压缩机21压缩成高温高压的气态制冷剂后送入冷凝器22。在冷凝器22中的高温高压的气态制冷剂经过换热将热量传给系统末端放热后，冷凝成液态后经干燥过滤器23，节流装置24重新回到蒸发器25中，重复吸热、换热的过程。

不需要对换热管进行冲洗时，进水阀一19、进水阀二20同时开启，污水或地表水由总进水管26经由进水管一4和进水管二5进入其所对应的由左封头1、横隔板9、竖隔板一10三者形成的两个进水腔6内，而后经左管板8流入与其对应的多个换热管15中，而后经右管 板13流入所对应的由竖隔板二14与右封头11所围成的出水腔内，而后经右管板13流入与其对应的多个换热管15折流回由左封头1与横隔板9所围成的左封头出水腔3内，继而经由出水管2流出蒸发器。热泵机组中的液态制冷剂，在蒸发器25中吸收污水或地表水的低品位热能后，蒸发成低温低压的气态制冷剂，被压缩机21压缩成高温高压的气态制冷剂后送入冷凝器22。在冷凝器22中的高温高压的气态制冷剂经过换热将热量传给系统末端放热后，冷凝成液态后经干燥过滤器23，节流装置24重新回到蒸发器25中，重复吸热、换热的过程。

以上所述仅为本发明的优选实施方案，并不用于限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种强化传热和防除垢热泵机组，它由压缩机(21)、冷凝器(22)、干燥过滤器(23)、节流装置(24)和蒸发器(25)组成，所述的蒸发器(25)包括左封头(1)、出水管(2)、左封头出水腔(3)、进水管一(4)、进水管二(5)、两个进水腔(6)、左管板(8)、横隔板(9)、竖隔板一(10)、右封头(11)、右管板(13)、竖隔板二(14)、多层换热管(15)、壳体(16)、制冷剂入口(17)、制冷剂出口(18)、进水阀一(19)、进水阀二(20)，其特征是：所述的左封头(1)与左管板(8)法兰连接，出水管(2)、进水管一(4)和进水管二(5)设置在左封头(1)上，左封头(1)内部设置有横隔板(9)和竖隔板一(10)并与其固连，右封头(11)与右管板(13)法兰连接，右封头(11)内部设置有竖隔板二(14)并与其固连；所述的制冷剂入口(17)和制冷剂出口(18)设置在壳体(16)上，多层换热管(15)的左端与左管板(8)固连，多层换热管(15)的右端与右管板(13)固连；所述蒸发器(25)的制冷剂出口(18)与压缩机(21)的入口相连通，压缩机(21)的出口与冷凝器(22)的入口相连通，冷凝器(22)的出口与干燥过滤器(23)的一端相连通，干燥过滤器(23)的另一端与节流装置(24)的一端相连通，节流装置(24)的另一端与蒸发器(25)制冷剂入口(17)相连通；所述横隔板(9)、竖隔板一(10)靠近左管板(8)的一侧通过密封胶垫一(7)与左管板(8)可拆卸密封连接，竖隔板二(14)靠近右管板(13)的一侧通过密封胶垫二(12)与右管板(13)可拆卸密封连接；所述的进水管一(4)、进水管二(5)所设位置分别与左封头(1)、横隔板(9)和竖隔板一(10)三者形成的两个进水腔(6)一一对应，出水管(2)所设位置和与左封头(1)、横隔板(9)二者围成的左封头出水腔(3)对应。

2.根据权利要求1所述的一种强化传热和防除垢热泵机组，其特征在于所述的进水管一(4)上设置有进水阀一(19)，进水管二(5)上设置有进水阀二(20)。