CN106766391A - 用于热泵系统的罐式换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于热泵系统的罐式换热器，包括：外筒体，所述外筒体顶部和底部分别设有上盖板和下盖板，所述外筒体的底部设有制冷剂进口，所述上盖板上设有制冷剂出口；气液分离器，所述气液分离器包括内筒体，所述内筒体顶部和底部分别设有上封板和下封板，所述上封板上设有进气管和出气管；换热管，所述换热管设于外筒体和内筒体之间，所述换热管螺旋地盘绕在所述内筒体外，所述换热管的上端和下端分别设有出水口和进水口；挡板，所述挡板设于所述上盖板的下方、换热管的上方。本罐式换热器具有换热效率高、成本低、方便维修清洗以及优良的防冻结功能的优点。

Description

用于热泵系统的罐式换热器
技术领域
本发明涉及罐式换热器，具体涉及一种用于热泵系统的罐式换热器。
背景技术
空气源/水源热泵由于其节能环保没有污染排放，是北方替代燃煤锅炉采暖的理想方式。目前空气源/水源热泵常用的负载侧换热器为板换、干式换热器和套管式换热器。这几种换热器换热性能低。在采暖的时候，由于热水温度比较高，水侧容易结垢，不易清洗，导致性能衰减比较厉害，影响了空气源/水源热泵的节能效果和使用范围。板式换热器不耐冻结，在北方采暖的时候，经常成为热泵机组冻裂的源头。
罐式换热器的优势是结构简单，性能较高且稳定，水侧容易清洗，结构紧凑、防冻结能力优良。但缺点是作为蒸发器使用时回油难度大，容易吸气带液。且这些换热器的系统均需要单独设置气液分离器。本发明涉及的高效罐式换热器一定程度上解决了上述缺点，结合了满液式和常规高效罐换热器的优点，既提高性能和回油效率，又降低成本，避免吸气带液，并且可以分别应用为蒸发器和冷凝器，可用于制冷剂回路切换的热泵系统，有效地提供热泵机组的效率和可靠性。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种用于热泵系统的罐式换热器，可以解决现有换热器存在的换热效率低、防冻结能力差、结构及控制系统复杂的技术问题。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于热泵系统的罐式换热器，包括：
外筒体，所述外筒体顶部和底部分别设有上盖板和下盖板，所述外筒体的底部设有制冷剂进口，所述上盖板上设有制冷剂出口；
气液分离器，所述气液分离器包括内筒体，所述内筒体顶部和底部分别设有上封板和下封板，所述上封板上设有进气管和出气管；
换热管，所述换热管设于外筒体和内筒体之间，所述换热管螺旋地盘绕在所述内筒体外，所述换热管的上端和下端分别设有出水口和进水口；
挡板，所述挡板设于所述上盖板的下方、换热管的上方。
优选地，所述挡板和换热管之间设有一段气相空间。
优选地，所述挡板的四周均匀分布缺口。
优选地，所述缺口的形状为半圆形、V形或方形。
优选地，所述进气管具有位于内筒体外的气液进口和位于内筒体内的气液出口，所述出气管具有位于内筒体内的吸气口和位于内筒体外的出气口。
优选地，所述出气管的吸气口高于所述进气管的气液出口。
优选地，所述出气管为U形管，所述U形管的底部伸出所述下盖板，且在其底部设有回油孔。
优选地，所述上封板高于所述上盖板，所述下封板低于所述下盖板。
优选地，所述换热管为多根换热管，其截面的形状为圆环形。
优选地，所述换热管管内具有插入物。
本发明的有益效果是：本发明为兼有蒸发器和冷凝器功能的罐式换热器，且其内部设有气液分离器，气液分离器用于将气流中的液滴分离出来，以防止后道工序中的压缩机发生液击，提高压缩机的吸气量，进而提高系统的制热效果；本发明应用于制冷剂切换的热泵系统时，即可以作为制冷循环时的蒸发器，也可以作为制热循环时的冷凝器，一物两用；本发明中的内筒体作为换热器的内筒体，又兼作为气液分离器的外壳，利用螺旋形换热管内部的空间作为气液分离器，同时气液分离器又兼作储液器使用，结构更紧凑，降低了系统成本并提高了系统的可靠性能；换热管螺旋形的布置提高了管内外的换热性能；气液分离器的储液部分与部分螺旋形换热管重合，可以回收部分热量；设有的内筒体，从而减少了制冷剂充注量，使得换热器具有优良的防冻结功能。本罐式换热器具有换热效率高、成本低、方便维修清洗以及优良的防冻结能力等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明中挡板的结构示意图；
图中：1-外筒体，11-制冷剂进口，12-制冷剂出口，13-气相空间，14-上盖板，15-下盖板，2-气液分离器，21-内筒体，22-进气管，221-气液进口，222-气液出口，23-出气管，231-吸气口,232-出气口，233-回油孔，24-上封板，25-下封板，3-换热管，31-进水口，32-出水口，4-挡板,41-缺口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图1-3所示，一种用于热泵系统的罐式换热器，包括：外筒体1，所述外筒体顶部和底部分别设有上盖板14和下盖板15，所述外筒体1的底部设有制冷剂进口11，所述上盖板上设有制冷剂出口12；气液分离器2，所述气液分离器包括内筒体21，所述内筒体顶部和底部分别设有上封板24和下封板25，所述上封板24上设有进气管22和出气管23；换热管3，所述换热管3设于外筒体1和内筒体21之间，所述换热管螺旋地盘绕在所述内筒体外，所述换热管的上端和下端分别设有出水口32和进水口31；挡板4，所述挡板4设于所述上盖板14的下方、换热管的上方。本发明中的内筒体作为换热器的内筒体，又兼作为气液分离器的外壳，利用螺旋形换热管内部的空间作为气液分离器，同时气液分离器又兼作储液器使用，结构更紧凑，降低了系统成本并提高了系统的可靠性能；换热管螺旋形的布置提高了管内外的换热性能；气液分离器的储液部分与部分螺旋形换热管重合，可以回收部分热量；设有的内筒体，从而减少了制冷剂充注量，使得换热器具有优良的防冻结功能；应用于制冷剂切换的热泵系统时，即可以作为制冷循环时的蒸发器，也可以作为制热循环时的冷凝器；本换热器同时集成了气液分离功能，可以对系统中的气液混合物进行气液分离，提高了系统的热效率。本罐式换热器具有换热效率高、成本低、方便维修清洗以及优良的防冻结功能等优点。
其中，所述挡板4和换热管之间设有一段气相空间13。挡板设于外筒体上并位于上盖板的下方，在挡板与换热管最高处之前有一端空隙作为气相空间13，经过热交换的制冷剂须通过此气相空间方可排出。吸气挡板和气相空间的设置能够改善气流分配，避免制冷剂气体中夹杂液滴并提高了换热效率。如图3所示，所述挡板4的四周均匀分布缺口41，所述缺口41的形状为半圆形、V形或方形。当然还可以采用其他形状的锯齿。
其中，所述进气管22具有位于内筒体21外的气液进口221和位于内筒体21内的气液出口222，所述出气管23具有位于内筒体21内的吸气口231和位于内筒体21外的出气口232。所述出气管的吸气口231高于所述进气管22的气液出口222。系统内的制冷剂从进气管22的气液出口进入内筒体21后，液态制冷剂下沉，气态制冷剂上升并进入出气管23的吸气口231，再通过出气管23的出气口232排出，因为吸气口231高于气液出口222，所以可以防止液滴直接进入吸气口内，降低气液分离的效果。所述出气管23为U形管，所述U形管的底部伸出所述下盖板15，且在其底部设有回油孔233。由此，可以大大降低气体中所携带的机油，改善压缩机的吐油量，降低系统中参与循环的机油，提高系统的制热效率。所述上封板24高于所述上盖板14，所述下封板25低于所述下盖板15。所述气液分离器的内筒体部分地置于外筒体内，内筒体的上、下部均部分突出于所述外筒体。所述换热管为多根换热管，其截面的形状为圆环形。根据需要，所述换热管可为一根或多根。所述换热管管内具有插入物。换热管内插入物是被动强化传热形式的一种，能够强化传热和增加承压能力。管内插件的形式可大致分为3类：强化旋流，如纽带和半纽带形式；促进湍流，如螺旋线、片条、斜环片等形式；置换型强化器，包括静态混合器、交叉锯齿带、球形体等形式；并可对换热管的管内和管外的表面进行传热强化处理。
本发明的工作过程是：
一)在制冷循环系统中，制冷剂气体被冷凝成液体后通过制冷剂进口11进入外筒体内，热水从出水口32进入换热管内，经过热交换后制冷剂被加热成蒸汽通过气相空间13和挡板4，再从制冷剂出口12排出，有利于改善气流分配和液体的分离，冷水从进水口31排出；
二)在制热循环系统中，制冷剂气体通过制冷剂出口12进入外筒体内，冷水从进水口31进入换热管内，经过热交换后制冷剂被冷凝成液体后从制冷剂进口11排出，热水从出水口32排出，在冷凝制冷剂的同时实现了制热水的目的；
三)气液分离器：系统内经过循环的制冷剂从气液分离器的进气管22进入内筒体21，然后在气液分离器内进行气液分离，从而气体制冷剂通过出气管23回到压缩机内，进入压缩循环。当内筒体和外筒体之间充满高温制冷剂气体时，能够对气液分离器进行加热，促进气液分离，提高了回气效率并增加了压缩机的吸气量。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于热泵系统的罐式换热器，其特征在于：包括：
外筒体(1)，所述外筒体顶部和底部分别设有上盖板(14)和下盖板(15)，所述外筒体(1)的底部设有制冷剂进口(11)，所述上盖板上设有制冷剂出口(12)；
气液分离器(2)，所述气液分离器包括内筒体(21)，所述内筒体顶部和底部分别设有上封板(24)和下封板(25)，所述上封板(24)上设有进气管(22)和出气管(23)；
换热管(3)，所述换热管(3)设于外筒体(1)和内筒体(21)之间，所述换热管螺旋地盘绕在所述内筒体外，所述换热管的上端和下端分别设有出水口(32)和进水口(31)；
挡板(4)，所述挡板(4)设于所述上盖板(14)的下方、换热管的上方。
2.根据权利要求1所述的用于热泵系统的罐式换热器，其特征在于：所述挡板(4)和换热管之间设有一段气相空间(13)。
3.根据权利要求1所述的用于热泵系统的罐式换热器，其特征在于：所述挡板(4)的四周均匀分布缺口(41)。
4.根据权利要求3所述的用于热泵系统的罐式换热器，其特征在于：所述缺口(41)的形状为半圆形、V形或方形。
5.根据权利要求1所述的用于热泵系统的罐式换热器，其特征在于：所述进气管(22)具有位于内筒体(21)外的气液进口(221)和位于内筒体(21)内的气液出口(222)，所述出气管(23)具有位于内筒体(21)内的吸气口(231)和位于内筒体(21)外的出气口(232)。
6.根据权利要求5所述的用于热泵系统的罐式换热器，其特征在于：所述出气管的吸气口(231)高于所述进气管(22)的气液出口(222)。
7.根据权利要求1所述的用于热泵系统的罐式换热器，其特征在于：所述出气管(23)为U形管，所述U形管的底部伸出所述下盖板(15)，且在其底部设有回油孔(233)。
8.根据权利要求1所述的用于热泵系统的罐式换热器，其特征在于：所述上封板(24)高于所述上盖板(14)，所述下封板(25)低于所述下盖板(15)。
9.根据权利要求1所述的用于热泵系统的罐式换热器，其特征在于：所述换热管为多根换热管，其截面的形状为圆环形。
10.根据权利要求1所述的用于热泵系统的罐式换热器，其特征在于：所述换热管管内具有插入物。
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