CN105973038A - 微通道式即热型换热器及采用该换热器的空气能热水器 - Google Patents

微通道式即热型换热器及采用该换热器的空气能热水器 Download PDF

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贾林靖
王凯
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02—Water heaters

Abstract

微通道式即热型换热器及采用该换热器的空气能热水器，换热器包括外管和内管，内、外管沿管长方向的延伸形状一致，外管的内表面与内管的外表面之间形成低温流体流通腔，在外管上靠近两端的侧壁上设有低温流体进口和低温流体出口，外管的两端设有端封件；内管为微通道扁管结构，其内的微通道孔形成高温流体流通腔，内管的两端部分别从外管两端的端封件伸出，且与对应的端封件形成密封接触，内管的两端口分别形成高温流体进口和高温流体出口。采用本换热器的空气能热水器，包括压缩机、电子膨胀阀、蒸发器、水泵、水箱及上述换热器。本换热器大幅度提高了换热系数、实现了热量的快速交换。采用本换热器的空气能热水器实现了空气能热水器的小型化。

Description

微通道式即热型换热器及采用该换热器的空气能热水器
技术领域
本发明属于换热器及应用技术领域，特别涉及一种微通道式即热型换热器及采用该换热器的空气能热水器。
背景技术
换热器是将高温流体的部分热量传递给低温流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位。在空气能热水器上换热器用来将冷媒从空气中吸收的热量来加热水温。现有的空气能热水器，参见图4，主要采用两种结构的换热器：一种是采用电热管对水直接进行加热，另一种是在水箱6，内或水箱外做铜质或不锈钢材料的盘7，在盘管内通入冷媒，对水进行加热。上述无论是电热管结构的换热器，还是盘管结构的换热器，其换热系数通常仅能达到30～40，换热性能差，导致水箱占用空间也较大。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种微通道式即热型换热器及采用该换热器的空气能热水器，该换热器可大幅度提高换热系数、实现热量的快速交换；采用该换热器的空气能热水器具有较高的换热性能，能实现快速加热、且可减小水箱的占用空间。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种微通道式即热型换热器，其特征在于：包括外管和内管，内管插装于外管内，外管沿管长方向的延伸形状与内管沿管长方向的延伸形状一致，外管的内表面与内管的外表面之间形成供低温流体通过的低温流体流通腔，在外管上靠近两端的侧壁上分别设有连通低温流体流通腔的低温流体进口和低温流体出口，外管的两端设置有端封件；所述内管为微通道扁管结构，其内的微通道孔形成供高温流体通过的高温流体流通腔，内管的两端部分别从外管两端的端封件伸出，且与对应的端封件形成密封接触，内管的两端口分别形成高温流体进口和高温流体出口。
优选的：所述外管及内管为弯管结构、且呈连续往复弯折状。
优选的：所述外管和内管呈S型连续往复弯折状。
优选的：所述外管采用不锈钢管，所述内管为铝板折弯成型结构。
优选的：所述外管、内管及两端的端封件通过焊接的方式一体连接。
一种采用微通道式即热型换热器的空气能热水器，包括压缩机、电子膨胀阀、蒸发器、水泵和水箱，其特征在于：还包括上述的微通道式即热型换热器；压缩机的出口与即热型换热器的高温流体进口、即热型换热器的高温流体出口与电子膨胀阀的进口、电子膨胀阀的出口与蒸发器的进口、蒸发器的出口与压缩机的进口依次通过管路连接，形成冷媒循环回路；水泵的进口连接供水装置、水泵的出口连接即热型换热器的低温流体进口、即热型换热器的低温流体出口与水箱的进口连接、水箱的出口通过管路输送至热水使用终端用户，形成水加热输送通路。
本发明具有的优点和积极效果是：
本换热器采用外管与内管的插装配合结构，外管与内管之间形成低温流体流通腔，内管采用微通道扁管结构，微通道孔形成高温流体流通腔，在使用时，两种温度的介质在换热器内部进行对流强制换热，一种介质通过微通道扁管流动，另一种介质在内外管之间的流通腔逆向流动，内管通过多孔的设计，提升了介质在其内部的流速，这样通过对流强制换热，大幅提升换热器的换热系数，使换热系数达到90以上，也实现了热量的快速交换。采用本换热器的空气能热水器，提高了换热性能，实现了水的快速加热，这样，在同等的热量的需求的情况下，可大幅度减小水箱的体积，从而减小水箱的占用空间，实现了空气能热水器的小型化。
附图说明
图1是本发明微通道式即热型换热器的结构示意图；
图2是图1中内管的横截面示意图；
图3是本发明空气能热水器的结构原理图；
图4是现有空气能热水器的结构原理图。
图中：1、微通道式即热型换热器；1-1、外管；1-2、内管；1-2-1、高温流体进口；1-2-2、高温流体出口；1-3、低温流体流通腔；1-4、进口接管；1-5、出口接管；1-6、端盖；1-7、高温流体流通腔；2、压缩机；3、电子膨胀阀；4、蒸发器；5、水泵；6、水箱；6'、水箱；7、盘管。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1-2，一种微通道式即热型换热器，该微通道式即热型换热器1包括外管1-1和内管1-2。所述内管插装于所述外管内，所述外管沿管长方向的延伸形状与所述内管沿管长方向的延伸形状一致，具体的，当外管为直管时，内管也为直管，而当外管为弯管时，内管也采用弯管结构，且内管的弯折形状、弯折位置及弯折幅度均与外管的弯折形状、弯折位置及弯折幅度相匹配。外管的内表面与内管的外表面之间形成供低温流体通过的低温流体流通腔1-3，在外管上靠近两端的侧壁上分别设有连通低温流体流通腔的低温流体进口和低温流体出口，在实际使用时，可在低温流体进口和低温流体出口位置安装进口接管1-4和出口接管1-5，以便于与其他结构连接。外管的两端设置有端封件，具体的，端封件可采用端盖1-6、塞堵等结构件，端封件可直接焊接在外管的端部，也可通过可拆卸的方式与外管的端部形成固定式密封连接。所述内管为微通道扁管结构，其内的微通道孔形成供高温流体通过的高温流体流通腔1-7，内管的两端部分别从外管两端的端封件伸出，且与对应的端封件形成密封接触，内管的两端口分别形成高温流体进口1-2-1和高温流体出口1-2-2。高温流体进口和高温流体出口的设置应该使高温流体在高温流体流通腔内的流动方向与低温流体在低温流体流通腔内的流动方向相反，即形成逆向流动。
上述结构中，所述外管与内管的配合结构适用于直管结构，也适用于各种常见的弯管结构，在本发明中，所述外管及内管优选采用弯管结构、且呈连续往复弯折状，比如V型连续往复弯折状、S型连续往复弯折状等，在本发明中，优选采用S型连续往复弯折状。外管和内管采用上述弯管结构，可有效利用空间，使安装空间尽量最小化。
上述结构中，所述外管优选采用不锈钢管，所述内管优选采用钢板折弯成型结构，具体的，当内管为直管时，仅需要进行对应于横截面形状的折弯成型，而当内管为弯管时，内管首先折弯成直的微通道扁管形状，然后插入到直的外管中，最后外管与内管沿管长方向同时进行折弯，形成沿管长方向形状一致的弯管。
上述结构中，所述外管、内管及两端的端封件通过焊接的方式一体连接，这样，可大幅度提高换热器的密封性能，避免了在零件的结合部位设置密封圈或密封垫，进而也大幅度提高了换热器的耐压性能和耐温性能，经试验，耐压能达到14Mpa，温度使用范围为-20℃～150℃。
一种采用微通道式即热型换热器的空气能热水器，请参见图3，包括压缩机2、电子膨胀阀3、蒸发器4、水泵5和水箱6，还包括上述的微通道式即热型换热器1。压缩机的出口与即热型换热器的高温流体进口、即热型换热器的高温流体出口与电子膨胀阀的进口、电子膨胀阀的出口与蒸发器的进口、蒸发器的出口与压缩机的进口依次通过管路连接，形成冷媒循环回路。水泵的进口连接供水装置、水泵的出口连接即热型换热器的低温流体进口、即热型换热器的低温流体出口与水箱的进口连接、水箱的出口通过管路输送至热水使用终端用户，上述水泵、即热型换热器及水箱的连接形成水加热输送通路。本空气能热水器通过冷媒在即热型换热器中的运行对水进行加热，然后将加热的水输送至水箱中进行存储，其与现有空气能热水器的区别为：对水进行加热的装置与水箱是分离开的，水箱置于加热装置的后端，本空气能热水器采用上述微通道式即热型换热器，由于微通道式即热型换热器的换热系数K值可达到90以上，在结构优化的情况下，甚至能达到120左右。而现有的铜管换热器结构的换热系数仅能达到30～40，即便是换热性能较好的板式换热器，换热系数也仅能达到60～70，这样换热效率可大幅度提高，经试验，为快速获取同等热量热水，仅需要现有加热时间的50％～70％，这样，水箱可减小到现有水箱体积的30％～50％，从而大幅度减小了水箱的占用空间。
上述微通道式即热型换热器适用于液-液、气-液、气-气换热，也适用于蒸气冷凝，本换热器除可用于空气能热水器上外，也适用于其他的流体热量交换的设备上，比如中大型空调系统、实验室系统等。
以上所述仅为本发明的较佳施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所做的等效变化与修饰，比如，即热型换热器的外管和内管采用其他形状的弯管结构、外管与内管采用不同的横截面配合形状等、内管的微通道孔采用不同的横截面形状等，均落入本发明的技术范围。

Claims (6)

1.一种微通道式即热型换热器，其特征在于：包括外管和内管，内管插装于外管内，外管沿管长方向的延伸形状与内管沿管长方向的延伸形状一致，外管的内表面与内管的外表面之间形成供低温流体通过的低温流体流通腔，在外管上靠近两端的侧壁上分别设有连通低温流体流通腔的低温流体进口和低温流体出口，外管的两端设置有端封件；所述内管为微通道扁管结构，其内的微通道孔形成供高温流体通过的高温流体流通腔，内管的两端部分别从外管两端的端封件伸出，且与对应的端封件形成密封接触，内管的两端口分别形成高温流体进口和高温流体出口。
2.根据权利要求1所述的微通道式即热型换热器，其特征在于：所述外管及内管为弯管结构、且呈连续往复弯折状。
3.根据权利要求2所述的微通道式即热型换热器，其特征在于：所述外管和内管呈S型连续往复弯折状。
4.根据权利要求1所述的微通道式即热型换热器，其特征在于：所述外管采用不锈钢管，所述内管为钢板折弯成型结构。
5.根据权利要求1所述的微通道式即热型换热器，其特征在于：所述外管、内管及两端的端封件通过焊接的方式一体连接。
6.一种采用微通道式即热型换热器的空气能热水器，包括压缩机、电子膨胀阀、蒸发器、水泵和水箱，其特征在于：还包括权利要求1-5任一所述的微通道式即热型换热器；压缩机的出口与即热型换热器的高温流体进口、即热型换热器的高温流体出口与电子膨胀阀的进口、电子膨胀阀的出口与蒸发器的进口、蒸发器的出口与压缩机的进口依次通过管路连接，形成冷媒循环回路；水泵的进口连接供水装置、水泵的出口连接即热型换热器的低温流体进口、即热型换热器的低温流体出口与水箱的进口连接、水箱的出口通过管路输送至热水使用终端用户，形成水加热输送通路。
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