CN106766392B - 一种喷淋罐式换热器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及换热器技术领域，具体为一种喷淋罐式换热器及其使用方法。一种喷淋罐式换热器，包括外部的桶状壳体和设置在所述壳体内部的轴芯；所述壳体与所述轴芯之间设有缠绕所述轴芯的螺旋盘管，所述螺旋盘管内部流经冷却介质，所述冷却介质由设于所述壳体下方的盘管入口进入、由设于壳体上方的盘管出口流出；所述壳体内部与所述螺旋盘管外部之间的空间流经制冷剂，所述制冷剂由冷凝器进出口结构进入、流出或由蒸发器进出口结构进入、流出。本发明的喷淋罐式换热器既可以作为冷凝器使用，又可以作为蒸发器使用，省去了独立蒸发器的使用，使得连接回路结构更加简单，不仅降低了换热成本，还提高了换热效率。
Description
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，具体为一种喷淋罐式换热器及其使用方法。
背景技术
随着国家推行环保节能政策，实现节约型社会，高效节能的水源/地源热泵机组得到了快速发展，热泵机组需要实现制冷制热模式的切换，其系统管路中包括压缩机、冷凝器、节流部件、蒸发器等部件。热泵机组通常会采用喷淋罐式换热器作为冷凝器，由于结构的限制，现有的喷淋罐式换热器只能作为冷凝器使用，将气态的制冷剂换热成液态的制冷剂，而不能作为蒸发器使用，如果想对冷却介质降温，还需要连接蒸发器以及其他相应的辅助设备，这种结构使得热泵机组的换热成本高，连接结构复杂，不易操作，且换热效率不理想。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种喷淋罐式换热器及其使用方法，该喷淋罐式换热器既可以作为冷凝器使用，又可以作为蒸发器使用，省去了独立蒸发器的使用，使得连接回路结构更加简单，不仅降低了换热成本，还提高了换热效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种喷淋罐式换热器，包括外部的罐状壳体和设置在所述壳体内部的轴芯；所述壳体与所述轴芯之间设有缠绕所述轴芯的螺旋盘管，所述螺旋盘管内部流经冷却介质，所述冷却介质由设于所述壳体下方的盘管入口进入、由设于壳体上方的盘管出口流出；所述壳体内部与所述螺旋盘管外部之间的空间流经制冷剂，所述制冷剂由冷凝器进出口结构进入、流出或由蒸发器进出口结构进入、流出；
所述冷凝器进出口结构包括设于壳体上方的气态制冷剂进口和设于壳体下方的液态制冷剂出口；
所述蒸发器进出口结构包括设于壳体顶部的端盖，所述端盖设有液态制冷剂进口，所述壳体上方设有气态制冷剂出口。
本发明对喷淋罐式换热器的结构做了改进，使其既能够做冷凝器使用，又能够做蒸发器使用，提高了使用性能。
作为优选，所述蒸发器进出口结构还包括设置在所述端盖底部、与所述液态制冷剂进口连通的两相均匀分布装置。
作为优选，所述两相均匀分布装置包括与所述液态制冷剂进口安装对接的两相均匀分布装置进口，位于所述两相均匀分布装置进口下方的第一储液室，包围所述第一储液室且与所述两相均匀分布装置进口外壁封闭连接的第二储液室；所述第一储液室和所述第二储液室均为与所述两相均匀分布装置进口同轴心的圆形盘体；所述两相均匀分布装置进口与所述第一储液室连接处设有进液口，所述第一储液室顶部围绕所述两相均匀分布装置进口设有若干出液口，所述第二储液室底部呈环状均匀设有若干分液口；所述分液口位于所述螺旋盘管的正上方。
作为优选，所述第一储液室顶壁与所述第二储液室顶壁之间设有第三储液室，所述第三储液室的侧壁设有侧流孔。
作为优选，所述进液口、所述出液口及所述分液口的口径大小与所述螺旋盘管的管径大小配合设置。
作为优选，所述两相均匀分布装置顶部设有第一环状凸起，所述端盖底部设有第二环状凸起，所述第一环状凸起内环表面设有内接螺纹，所述第二环状凸起外表面设有与内接螺纹配合使用的外接螺纹。
作为优选，所述螺旋盘管包括第一盘管和第二盘管，所述第一盘管和所述第二盘管相互盘旋交叉设置；所述第一盘管的上端部包覆在是第二盘管的上端部外侧，所述第二盘管的下端部包覆在所述第一盘管的下端部外侧；所述第一盘管和第所述二盘管上的相邻两盘管单元之间的间距一致；所述第一盘管和所述第二盘管的外侧壁上均设置有翅片，翅片沿所述第一盘管和所述第二盘管径向设置。
一种上述喷淋罐式换热器的使用方法，包括以下步骤：
1）判定喷淋罐式换热器是作为冷凝器使用还是作为蒸发器使用，如果作为冷凝器使用则进入步骤2），如果作为蒸发器使用则进入步骤3）；
2）将气态制冷剂进口和液态制冷剂出口打开，并将液态制冷剂进口和气态制冷剂出口关闭，使制冷剂从气态制冷剂进口进入再从液态制冷剂出口流出，同时将盘管入口和盘管出口打开，使冷却介质以一定的速率从盘管入口进入再从盘管出口流出；
3）将液态制冷剂进口和气态制冷剂出口打开，并将气态制冷剂进口和液态制冷剂出口关闭，使制冷剂从液态制冷剂进口进入再从气态制冷剂出口流出，同时将盘管入口和盘管出口打开，使冷却介质以一定的速率从盘管入口进入再从盘管出口流出。
作为优选，所述步骤3）还包括，选取合适分液口口径大小的两相均匀分布装置，将两相均匀分布装置与端盖螺纹连接。
作为优选，所述步骤2）或所述步骤3）还包括，调节螺旋盘管中冷却介质的流动速率。
本发明的有益效果是，1、喷淋罐式换热器既能够做冷凝器使用，又能够做蒸发器使用，提高了使用性能；2、对螺旋盘管做了改进，提高了热交换的效率。
附图说明
图1为本发明一种喷淋罐式换热器的结构示意图；
图2为图1中两相均匀分布装置的结构示意图；
其中，1、壳体，2、螺旋盘管，21、盘管入口，22、盘管出口，31、气态制冷剂进口，32、液态制冷剂出口，41、液态制冷剂进口，42、气态制冷剂出口，5、端盖，61、两相均匀分布装置进口，62、进液口，63、出液口，64、分液口。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1、图2所示，实施例一，一种喷淋罐式换热器，包括外部的罐状壳体1和设置在所述壳体1内部的轴芯，所述壳1与所述轴芯之间设有缠绕所述轴芯的螺旋盘管2，所述螺旋盘管2内部流经冷却介质，所述冷却介质由设于所述壳体1下方的盘管入口21进入、由设于壳体1上方的盘管出口22流出。所述壳体1内部与所述螺旋盘管2外部之间的空间流经制冷剂，所述制冷剂由冷凝器进出口结构进入、流出或由蒸发器进出口结构进入、流出。
当喷淋罐式换热器作为冷凝器使用时，采用冷凝器进出口结构，所述冷凝器进出口结构包括设于壳体1上方的气态制冷剂进口31和设于壳体1下方的液态制冷剂出口32。
当喷淋罐式换热器作为蒸发器使用时，采用蒸发器进出口结构，所述蒸发器进出口结构包括设于壳体1顶部的端盖5，所述端盖5设有液态制冷剂进口41，所述壳体1上方设有气态制冷剂出口42。
所述蒸发器进出口结构还包括设置在所述端盖5底部、与所述液态制冷剂进口41连通的两相均匀分布装置。所述两相均匀分布装置包括与所述液态制冷剂进口41安装对接的两相均匀分布装置进口61，位于所述两相均匀分布装置进口61下方的第一储液室，包围所述第一储液室且与所述两相均匀分布装置进口61外壁封闭连接的第二储液室。所述第一储液室和所述第二储液室均为与所述两相均匀分布装置进口61同轴心的圆形盘体。所述两相均匀分布装置进口61与所述第一储液室连接处设有进液口62，所述第一储液室顶部围绕所述两相均匀分布装置进口61设有若干出液口63，所述第二储液室底部呈环状均匀设有若干分液口64。所述分液口64位于所述螺旋盘管2的正上方。
液态制冷剂先从进液口62进入第一储液室，再由出液口63从第一储液室流至第二储液室，最后由分液口64从第二储液室向螺旋盘管2喷洒制冷剂，通过第一储液室，第二储液室，以及进液口62，出液口63和分液口64的这种设置结构可控制制冷剂的流量，使得制冷剂的流量与冷却介质的流量相匹配，达到充分换热，使得换热效率最优。
所述第一储液室顶壁与所述第二储液室顶壁之间设有第三储液室，所述第三储液室的侧壁设有侧流孔，第三储液室可进一步对制冷剂的流量做调节。
所述进液口62、所述出液口63及所述分液口64的口径大小与所述螺旋盘管2的管径大小配合设置，每个两相均匀分布装置的进液口62、出液口63及分液口64的口径大小都是不同的，需要根据螺旋盘管2的管径大小，即冷却介质的流量选择合适的两相均匀分布装置。
所述两相均匀分布装置顶部设有第一环状凸起，所述端盖5底部设有第二环状凸起，所述第一环状凸起内环表面设有内接螺纹，所述第二环状凸起外表面设有与内接螺纹配合使用的外接螺纹，两相均匀分布装置在与端盖5连接时通过螺纹旋转连接，相比焊接，螺纹连接更加简单便捷，且当两相均匀分布装置损坏时，螺纹连接便于更换新的两相均匀分布装置。
所述螺旋盘管2包括第一盘管和第二盘管，所述第一盘管和所述第二盘管相互盘旋交叉设置。所述第一盘管的上端部包覆在是第二盘管的上端部外侧，所述第二盘管的下端部包覆在所述第一盘管的下端部外侧。所述第一盘管和第所述二盘管上的相邻两盘管单元之间的间距一致。该结构下，第一盘管和第二盘管的长度完全一致，有相同的压降和相同的换热，且第一盘管和第二盘管缠绕设置，加大载冷剂流量的同时增加换热效率，并且结构紧凑而使热量不容易流失。所述第一盘管和所述第二盘管的外侧壁上均设置有翅片，翅片沿所述第一盘管和所述第二盘管径向设置。通过翅片增加制冷剂与螺旋盘管2之间的接触面积，接触面积是光管的4倍，沿盘管径向设置的翅片促使制冷剂盘旋和轴向流动，使制冷剂快速冷凝或蒸发，并且没有杂质残留在螺旋盘管2上。
喷淋罐式换热器的使用方法包括以下步骤：
1）判定喷淋罐式换热器是作为冷凝器使用还是作为蒸发器使用，如果作为冷凝器使用则进入步骤2），如果作为蒸发器使用则进入步骤3）。
2）将气态制冷剂进口31和液态制冷剂出口32打开，并将液态制冷剂进口41和气态制冷剂出口42关闭，使制冷剂从气态制冷剂进口31进入再从液态制冷剂出口32流出，同时将盘管入口21和盘管出口22打开，使冷却介质以一定的速率从盘管入口21进入再从盘管出口22流出。还需要调节螺旋盘管2中冷却介质的流动速率以控制冷却介质的流量，使得制冷剂的流量与冷却介质的流量相匹配，便于换热。
冷却介质从下面的盘管入口21进入螺旋盘管2的管体内部通道。气态制冷剂从换热器上方的气态制冷剂进口31进入，流入一条由翅片管螺旋盘管2和圆柱形壳体1形成的制冷剂流道。气态的制冷剂向冷却介质中排放热量，制冷剂冷凝成液态，以液态的方式从换热器下方的液态制冷剂出口32出来。冷却介质吸收热量后从上面的盘管出口22流出，完成热交换。
3）将液态制冷剂进口41和气态制冷剂出口42打开，并将气态制冷剂进口31和液态制冷剂出口32关闭，使制冷剂从液态制冷剂进口41进入再从气态制冷剂出口42流出，同时将盘管入口21和盘管出口22打开，使冷却介质以一定的速率从盘管入口21进入再从盘管出口22流出。还需要选取合适分液口64口径大小的两相均匀分布装置，将两相均匀分布装置的与端盖5螺纹连接，使两相均匀分布装置进口61与液态制冷剂进口41连通，便于制冷剂进入两相均匀分布装置。还需要调节螺旋盘管2中冷却介质的流动速率以控制冷却介质的流量，使得制冷剂的流量与冷却介质的流量相匹配，便于换热。
冷却介质从下面的盘管入口21进入螺旋盘管2的管体内部通道。液态制冷剂从换热器上方的液态制冷剂进口41进入，通过两相均匀分布装置流入一条由翅片管螺旋盘管2和圆柱形壳体1形成的制冷剂流道。液态的制冷剂向冷却介质吸收热量，制冷剂蒸发成气态，以气态的方式从换热器上方的气态制冷剂出口42出来。冷却介质放出热量后从上面的盘管出口22流出，完成热交换。
实施例二，将喷淋罐式换热器上的气态制冷剂进口31省去，只保留液态制冷剂进口41，所述液态制冷剂进口41既用于气态的制冷剂进入，又用于液态的制冷剂进入，将气态制冷剂进口31和液态制冷剂进口41合二为一，使换热器结构更加简单，操作更加简便。
上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (1)
1.一种喷淋罐式换热器的使用方法，其特征在于：所述喷淋罐式换热器包括外部的桶状壳体（1）和设置在所述壳体（1） 内部的轴芯；所述壳体（1）与所述轴芯之间设有缠绕所述轴芯的螺旋盘管（2），所述螺旋盘管（2）内部流经冷却介质，所述冷却介质由设于所述壳体（1）下方的盘管入口（21）进入、由 设于壳体（1）上方的盘管出口（22）流出；所述壳体（1）内部与所述螺旋盘管（2）外部之间的 空间流经制冷剂，所述制冷剂由冷凝器进出口结构进入、流出或由蒸发器进出口结构进入、流出；
所述冷凝器进出口结构包括设于壳体（1）上方的气态制冷剂进口（31）和设于壳体（1）下方的液态制冷剂出口（32）；所述蒸发器进出口结构包括设于壳体（1）顶部的端盖（5），所述端盖（5）设有液态制冷剂进口（41），所述壳体（1）上方设有气态制冷剂出口（42）；
所述蒸发器进出口结构还包括设置在所述端盖（5）底部、与所述液态制冷剂进口（41）连通的两相均匀分布装置；所述两相均匀分布装置包括与所述液态制冷剂进口（41）安装对接的两相均匀分布装置进口（61），位于所述两相均匀分布装置进口（61）下方的第一储液室，包围所述第一储液室且与所述两相均匀分布装置进口（61）外壁封闭连接的第二储液室；所述第一储液室和所述第二储液室均为与所述两相均匀分布装置进口（61）同轴心的圆形盘体；所述两相均匀分布装置进口（61）与所述第一储液室连接处设有进液口（62），所述第一储液室顶部围绕所述两相均匀分布装置进口（61）设有若干出液口（63），所述第二储液室底部呈环状均匀设有若干分液口（64）；所述分液口（64）位于所述螺旋盘管（2）的正上方；所述第一储液室顶壁与所述第二储液室顶壁之间设有第三储液室，所述第三储液室的侧壁设有侧流孔；所述进液口（62）、所述出液口（63）及所述分液口（64）的口径大小与所述螺旋盘管（2）的管径大小配合设置；所述两相均匀分布装置顶部设有第一环状凸起，所述端盖（5）底部设有第二环状凸起，所述第一环状凸起内环表面设有内接螺纹，所述第二环状凸起外表面设有与内接螺纹配合使用的外接螺纹；
所述螺旋盘管（2）包括第一盘管和第二盘管，所述第一盘管和所述第二盘管相互盘旋交叉设置；所述第一盘管的上端部包覆在是第二盘管的上端部外侧，所述第二盘管的下端部包覆在所述第一盘管的下端部外侧；所述第一盘管和第所述二盘管上的相邻两盘管单元之间的间距一致；所述第一盘管和所述第二盘管的外侧壁上均设置有翅片，翅片沿所述第一盘管和所述第二盘管径向设置；
所述喷淋罐式换热器的使用方法包括以下步骤：
1）判定桶式换热器是作为冷凝器使用还是作为蒸发器使用，如果作为冷凝器使用则进入步骤2），如果作为蒸发器使用则进入步骤3）；
2）将气态制冷剂进口（31）和液态制冷剂出口（32）打开，并将液态制冷剂进口（41）和气态制冷剂出口（42）关闭，使制冷剂从气态制冷剂进口（31）进入再从液态制冷剂出口（32）流出，同时将盘管入口（21）和盘管出口（22）打开，使冷却介质以一定的速率从盘管入口（21）进入再从盘管出口（22）流出；所述步骤2）还包括，调节螺旋盘管（2）中冷却介质的流动速率；
3）将液态制冷剂进口（41）和气态制冷剂出口（42）打开，并将气态制冷剂进口（31）和液态制冷剂出口（32）关闭，使制冷剂从液态制冷剂进口（41）进入再从气态制冷剂出口（42）流出，同时将盘管入口（21）和盘管出口（22）打开，使冷却介质以一定的速率从盘管入口（21）进入再从盘管出口（22）流出；所述步骤3）还包括，调节螺旋盘管（2）中冷却介质的流动速率；所述步骤3）还包括，选取使得制冷剂的流量与冷却介质的流量相匹配的分液口（64）口径大小的两相均匀分布装置，将两相均匀分布装置与端盖（5）螺纹连接。
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- 2016-11-22 CN CN201611028727.6A patent/CN106766392B/zh active Active
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