CN106225329A - 壳式热交换器、水冷外挂模组及水冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种壳式热交换器、水冷外挂模组及水冷系统，其中壳式热交换器包括立式壳体和盘管蒸发器；立式壳体的侧面顶端开设有入水口、侧面底端开设有出水口、顶面开设有排气口、底面开设有排污口，排气口安装有自动排气盖；盘管蒸发器包括依次相连的冷媒入口管、立管、螺旋式盘管和冷媒出口管，立管和螺旋式盘管内设于立式壳体，立管的底端延伸至立式壳体的底面与冷媒入口管相连，立管的顶端靠近立式壳体的顶面内壁与螺旋式盘管的顶端相连，螺旋式盘管的底端延伸至立式壳体的底面与冷媒出口管相连；螺旋式盘管以立管为中心螺旋盘绕，冷媒入口管所入冷媒与入水口所入热源方向相反。实现高效恒温冷却，便于快速装配，特适用于外挂式安装。

Description

壳式热交换器、水冷外挂模组及水冷系统
技术领域
本发明涉及一种冷却设备，特别是涉及一种壳式热交换器、水冷外挂模组及水冷系统，属于水冷装置技术领域。
背景技术
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器。换热器作为传热设备被广泛使用，随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多，壳式热交换器即是其中一种。
随着新能源产业的不断发展，电动汽车以其节能和环保的特点正占据着越来越多的市场优势，动力电池作为电动汽车的核心部件之一，对工作环境温度有着较高的要求，一般放电状态下要求在-20℃～60℃之间，因此不可避免的要对动力电池进行散热。
目前，行业内采用了不同的冷却装置，分风冷和水冷两种。实践证明，风冷方式并不能很好地实现对锂电池的发热管理，因此，水冷方式逐渐成为行业内研究的热点。
壳式热交换器则被广泛应用于水冷方式的冷却装置中，然而，现有壳式热交换器结构复杂、壳内管路布设曲折，不仅设备成本高，而且存在热交换效果不佳的问题，以及壳内热流体速度不均，导致换热温度稳定性较差，从而影响对动力电池的散热效果。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种新型结构的壳式热交换器、水冷外挂模组及水冷系统，特别适用于电动汽车。
本发明所要解决的技术问题是提供结构紧凑、拆装方便、制作容易、安全可靠、实用性强的壳式热交换器、水冷外挂模组及水冷系统，不仅实现高效恒温冷却，而且壳内管路布设简单有序，便于快速装配使用，特别适用于外挂式安装，很好地解决电动汽车改装空间的限制，极具有产业上的利用价值。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种壳式热交换器，包括立式壳体和内设于立式壳体的盘管蒸发器；所述立式壳体的侧面顶端开设有入水口、侧面底端开设有出水口，立式壳体的顶面开设有排气口、底面开设有排污口，所述排气口安装有自动排气盖；所述盘管蒸发器包括依次相连的冷媒入口管、立管、螺旋式盘管和冷媒出口管，所述立管和螺旋式盘管内设于立式壳体，所述冷媒入口管和冷媒出口管位于立式壳体外；所述立管的底端延伸至立式壳体的底面与冷媒入口管相连，立管的顶端靠近立式壳体的顶面内壁与螺旋式盘管的顶端相连，螺旋式盘管的底端延伸至立式壳体的底面与冷媒出口管相连；所述螺旋式盘管以立管为中心螺旋盘绕，所述冷媒入口管所入冷媒与入水口所入热源方向相反。
本发明进一步设置为：所述入水口安装有进水管，所述进水管与立式壳体的侧面呈向上倾斜分布，进水管的进水端位于入水口的上方，进水管的出水端与入水口相连。
本发明进一步设置为：所述出水口安装有出水管，所述出水管与立式壳体的侧面呈向下倾斜分布，出水管的进水端与出水口相连，出水管的出水端位于出水口的下方。
本发明进一步设置为：所述立式壳体和盘管蒸发器均采用不锈钢制成。
本发明进一步设置为：所述立管和螺旋式盘管的管内径均为3mm-12mm、管外径均为5mm-12mm。
本发明进一步设置为：所述立式壳体内设有液位浮球开关。
本发明进一步设置为：所述立式壳体设置有温度传感器。
本发明进一步设置为：所述温度传感器安装在立式壳体的底面，温度传感器的感应探头从立式壳体的底面延伸入壳腔。
本发明还提供一种水冷外挂模组，包括前述的壳式热交换器，与壳式热交换器相连用于供应冷媒的外挂空调压缩模组或车载空调压缩机系统，以及与壳式热交换器相连用于供应热源的冷却循环回路。
其中，所述外挂空调压缩模组包括通过管路依次相连的压缩机、冷媒储液罐、风冷散热器和数控阀，所述压缩机通过四通阀分别与冷媒储液罐的入口和壳式热交换器的冷媒出口管相连，所述数控阀的出口与壳式热交换器的冷媒入口管相连。
其中，所述冷却循环回路包括输入回路和输出回路，所述输入回路包括通过管路依次相连的输入流量分配器和进水阀，所述进水阀连接于壳式热交换器的入水口；所述输出回路包括通过管路依次相连的出水阀、循环泵、自动阀、过滤器和输出流量分配器，以及至少一条并联支路；所述出水阀连接于壳式热交换器的出水口，所述并联支路包括依次相连的备用泵和备用自动阀，所述备用泵的输入端与循环泵的输入端相连，所述备用自动阀的输出端与自动阀的输出端相连。
本发明还提供一种水冷系统，包括前述的水冷外挂模组，以及用于给动力电池包散热并串联于输出流量分配器和输入流量分配器之间的冷板。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1、本发明提供的壳式热交换器，通过立式壳体和盘管蒸发器的设置，其中盘管蒸发器包括依次相连的冷媒入口管、立管、螺旋式盘管和冷媒出口管，螺旋式盘管以立管为中心螺旋盘绕，冷媒入口管所入冷媒与入水口所入热源方向相反，不仅结构紧凑、拆装方便、制作容易、安全可靠、实用性强，而且壳内管路布设简单有序，便于快速装配使用，更是通过热流体和冷流体的流动方向相面对设置实现高效恒温冷却。
2、本发明提供的水冷外挂模组，包括壳式热交换器、外挂空调压缩模组或车载空调压缩机系统、以及冷却循环回路，不仅实现高效恒温冷却，而且适用于外挂式安装，可很好地解决电动汽车改装空间的限制；同时采用车载空调压缩机系统供应冷媒，可进一步使得整体水冷模组结构简单紧凑，成本更低。
3、本发明提供的水冷系统，包括水冷外挂模组和冷板，对动力电池包可实现高效恒温冷却，提高电池的使用性能和循环寿命。
上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明壳式热交换器的正视结构示意图；
图2为本发明壳式热交换器的立体结构示意图；
图3为本发明水冷外挂模组的结构原理图；
图4为本发明水冷系统的结构原理图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1及图2所示的一种壳式热交换器，包括立式壳体1和内设于立式壳体1的盘管蒸发器2；所述立式壳体1和盘管蒸发器2均采用不锈钢制成。
所述立式壳体1的侧面顶端开设有入水口11、侧面底端开设有出水口12，立式壳体1的顶面开设有排气口13、底面开设有排污口14，所述排气口13安装有自动排气盖15；所述立式壳体1内设有液位浮球开关16，并设置有温度传感器17，所述温度传感器17安装在立式壳体1的底面，温度传感器17的感应探头从立式壳体1的底面延伸入壳腔。
所述盘管蒸发器2包括依次相连的冷媒入口管21、立管22、螺旋式盘管23和冷媒出口管24，所述立管22和螺旋式盘管23内设于立式壳体1，所述冷媒入口管21和冷媒出口管24位于立式壳体1外；所述立管22和螺旋式盘管23的管内径均为3mm-12mm、管外径均为5mm-12mm。立管22和螺旋式盘管23均为薄壁型细管，冷流体流动快速而稳定，使得换热快速而稳定。
所述立管22的底端延伸至立式壳体1的底面与冷媒入口管21相连，立管22的顶端靠近立式壳体1的顶面内壁与螺旋式盘管23的顶端相连，螺旋式盘管23的底端延伸至立式壳体1的底面与冷媒出口管24相连；所述螺旋式盘管23以立管22为中心螺旋盘绕，所述冷媒入口管21所入冷媒与入水口11所入热源方向相反，实现对冲式换热，效果更好。
所述入水口11安装有进水管110，所述进水管110与立式壳体1的侧面呈向上倾斜分布，进水管110的进水端位于入水口11的上方，进水管110的出水端与入水口11相连。
所述出水口12安装有出水管120，所述出水管120与立式壳体1的侧面呈向下倾斜分布，出水管120的进水端与出水口12相连，出水管120的出水端位于出水口12的下方。
进水管110和出水管120均设置成倾斜分布，加快热流体的流入与流出。
如图3所示的一种水冷外挂模组，包括如图1及图2所示的壳式热交换器，与壳式热交换器相连用于供应冷媒的外挂空调压缩模组3或车载空调压缩机系统，以及与壳式热交换器相连用于供应热源的冷却循环回路。
所述外挂空调压缩模组3包括通过管路10依次相连的压缩机31、冷媒储液罐32、风冷散热器33和数控阀34，所述压缩机31通过四通阀30分别与冷媒储液罐32的入口和壳式热交换器的冷媒出口管24相连，所述数控阀34的出口与壳式热交换器的冷媒入口管21相连。数控阀34的设置，便于随着温度等参数的变化进行冷媒供应的调节。
所述冷却循环回路包括输入回路4和输出回路5，所述输入回路4包括通过管路10依次相连的输入流量分配器41和进水阀42，所述进水阀42连接于壳式热交换器的入水口11；所述输出回路5包括通过管路10依次相连的出水阀51、循环泵52、自动阀53、过滤器54和输出流量分配器55，以及至少一条并联支路；所述出水阀51连接于壳式热交换器的出水口，所述并联支路包括依次相连的备用泵56和备用自动阀57，所述备用泵56的输入端与循环泵52的输入端相连，所述备用自动阀57的输出端与自动阀53的输出端相连。
如图4所示的一种水冷系统，包括如图3所示的水冷外挂模组，以及用于给动力电池包散热并串联于输出流量分配器55和输入流量分配器41之间的冷板6。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何的简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种壳式热交换器，其特征在于：包括立式壳体和内设于立式壳体的盘管蒸发器；
所述立式壳体的侧面顶端开设有入水口、侧面底端开设有出水口，立式壳体的顶面开设有排气口、底面开设有排污口，所述排气口安装有自动排气盖；
所述盘管蒸发器包括依次相连的冷媒入口管、立管、螺旋式盘管和冷媒出口管，所述立管和螺旋式盘管内设于立式壳体，所述冷媒入口管和冷媒出口管位于立式壳体外；
所述立管的底端延伸至立式壳体的底面与冷媒入口管相连，立管的顶端靠近立式壳体的顶面内壁与螺旋式盘管的顶端相连，螺旋式盘管的底端延伸至立式壳体的底面与冷媒出口管相连；所述螺旋式盘管以立管为中心螺旋盘绕，所述冷媒入口管所入冷媒与入水口所入热源方向相反。
2.根据权利要求1所述的壳式热交换器，其特征在于：所述入水口安装有进水管，所述进水管与立式壳体的侧面呈向上倾斜分布，进水管的进水端位于入水口的上方，进水管的出水端与入水口相连。
3.根据权利要求1或2所述的壳式热交换器，其特征在于：所述出水口安装有出水管，所述出水管与立式壳体的侧面呈向下倾斜分布，出水管的进水端与出水口相连，出水管的出水端位于出水口的下方。
4.根据权利要求1所述的壳式热交换器，其特征在于：所述立式壳体和盘管蒸发器均采用不锈钢制成。
5.根据权利要求1所述的壳式热交换器，其特征在于：所述立管和螺旋式盘管的管内径均为3mm-12mm、管外径均为5mm-12mm。
6.根据权利要求1所述的壳式热交换器，其特征在于：所述立式壳体内设有液位浮球开关。
7.根据权利要求1所述的壳式热交换器，其特征在于：所述立式壳体设置有温度传感器。
8.根据权利要求7所述的壳式热交换器，其特征在于：所述温度传感器安装在立式壳体的底面，温度传感器的感应探头从立式壳体的底面延伸入壳腔。
9.一种水冷外挂模组，其特征在于：包括权利要求1-8任意一项所述的壳式热交换器，与壳式热交换器相连用于供应冷媒的外挂空调压缩模组或车载空调压缩机系统，以及与壳式热交换器相连用于供应热源的冷却循环回路；
所述外挂空调压缩模组包括通过管路依次相连的压缩机、冷媒储液罐、风冷散热器和数控阀，所述压缩机通过四通阀分别与冷媒储液罐的入口和壳式热交换器的冷媒出口管相连，所述数控阀的出口与壳式热交换器的冷媒入口管相连；
所述冷却循环回路包括输入回路和输出回路，所述输入回路包括通过管路依次相连的输入流量分配器和进水阀，所述进水阀连接于壳式热交换器的入水口；所述输出回路包括通过管路依次相连的出水阀、循环泵、自动阀、过滤器和输出流量分配器，以及至少一条并联支路；所述出水阀连接于壳式热交换器的出水口，所述并联支路包括依次相连的备用泵和备用自动阀，所述备用泵的输入端与循环泵的输入端相连，所述备用自动阀的输出端与自动阀的输出端相连。
10.一种水冷系统，其特征在于：包括权利要求9所述的水冷外挂模组，以及用于给动力电池包散热并串联于输出流量分配器和输入流量分配器之间的冷板。
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