CN107314575A - 一种直热型热泵热水器多流程三套管换热器 - Google Patents

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    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/046—Condensers with refrigerant heat exchange tubes positioned inside or around a vessel containing water or pcm to cool the refrigerant gas

Abstract

本发明公开了一种直热型热泵热水器多流程三套管换热器，包括热水出口、制冷剂气体进口、冷水进口、制冷剂液体出口和多流程套管换热管，所述多流程套管换热管包括第一套管、第二套管、第三套管、第一隔板和第二隔板，所述第三套管的两端封闭，所述第三套管内设有两端分别与第三套管的上下两端密封固定连接的第二套管，所述第二套管与第三套管之间还通过相对称设置的第一隔板和第二隔板固定连接，与现有技术相比，多流程套管换热管可增强换热效果，实现直热型热泵热水器即开即用的功能，外壳设计可解决传感器与接口放置问题，机组整体结构紧凑，可减少送热水过程中的热量耗散。

Description

一种直热型热泵热水器多流程三套管换热器
【技术领域】
本发明涉及一种直热型热泵热水器多流程三套管换热器。
【背景技术】
热泵热水机组是利用逆卡诺原理，将空气中的热量，通过压缩机做功搬运到水中，使水温升高，进而满足用户的热水需求，具有高效、节能、环保等优势，是继锅炉、燃气热水器、电热水器和太阳能热水器之后的新一代热水制取装置。相较于循环式热水机组需要循环加热生活用水，加热时间较长，且需要特定的储热水箱，直热式热泵热水机组的优势在于：能直接将水加热到所需温度，具有温差大、流量小的特点,机组出来的热水可以直接被使用。
然而在实际生产应用环节上存在以下问题：a.直热式热泵热水器使用套管换热器进行热交换时，采用较短流程的普通套管换热管，换热面积较少，换热效率较低，形成温差较小，出水温度较低无法直接被使用。为了满足即开即用，需要增加换热管材料，使得热水器体积偏大，耗费材料较多，经济性、便利性下降；b.热泵热水器需配备较多的传感器，如温度传感器、压力传感器等，在套管换热管间隔之间安装困难，往往安装在换热器侧面，以及多个用于制冷剂进出及生活用水进出的接口也安装在换热器侧面，导致换热器保温层及热水器外壳密封性、整体性降低。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种直热型热泵热水器多流程三套管换热器，多流程套管换热管可增强换热效果，实现直热型热泵热水器即开即用的功能，外壳设计可解决传感器与接口放置问题，机组整体结构紧凑，可减少送热水过程中的热量耗散。
为实现上述目的，本发明提出了一种直热型热泵热水器多流程三套管换热器，包括热水出口、制冷剂气体进口、冷水进口、制冷剂液体出口和多流程套管换热管，所述多流程套管换热管包括第一套管、第二套管、第三套管、第一隔板和第二隔板，所述第三套管的两端封闭，所述第三套管内设有两端分别与第三套管的上下两端密封固定连接的第二套管，所述第二套管与第三套管之间还通过相对称设置的第一隔板和第二隔板固定连接，所述第三套管的内部通过第二套管、第一隔板和第二隔板的配合分成前腔体和后腔体，所述后腔体的上端设有制冷剂气体进口，所述第二套管内设有第一套管，所述第一套管的下端与后腔体的下端前部连通，所述第一套管的上端与前腔体的上端后部连通，所述前腔体的下端设有制冷剂液体出口，所述第三套管的上端设有与第二套管连通的热水出口，所述第三套管的下端设有与第二套管连通的冷水进口。
作为优选，还包括外壳，所述多流程套管换热管通过支架固定安装在外壳内，所述多流程套管换热管呈螺旋状设置。
作为优选，所述外壳由横截面为半圆弧形和半椭圆弧形的壳体组合而成，半圆弧形的直径与半椭圆弧形的短轴长度相等。
作为优选，所述第三套管由横截面为半圆弧形和半椭圆弧形的壳体组合而成，半圆弧形的直径与半椭圆弧形的短轴长度相等。
作为优选，所述第一隔板的上端和第二隔板的下端与第三套管的半圆弧形壳体与半椭圆弧形壳体结合处对应。
本发明的有益效果：本发明通过三套管多流程设计可增大换热面积，提高管内流速，增强换热效果，以提高生活用水进出口温差，实现直热型热泵热水器即开即用的功能；第三套管截面的椭圆部分设计，流程截面由大变小，符合制冷剂体积随着冷凝过程逐步减小的特点，其中较大的椭圆部分可增大制冷剂过热蒸汽与冷水的换热面积；外壳横截面的椭圆形状设计，拓宽了热水器内空间，用以解决传感器及接口无处安置的问题。该直热型热泵热水器结构紧凑，体积及占地面积小，同时减少了送热水过程中的热量耗散。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种直热型热泵热水器多流程三套管换热器的结构示意图；
图2是外壳的横截面的示意图；
图3是多流程套管换热管的结构示意图；
图4是图3中A-A的剖视图。
图中：1-热水出口、2-制冷剂气体进口、3-冷水进口、4-制冷剂液体出口、5-多流程套管换热管、6-外壳、7-支架、51-第一套管、52-第二套管、53-第三套管、54-第一隔板、55-第二隔板、56-前腔体、57-后腔体。
【具体实施方式】
参阅图1、图2、图3和图4，本发明一种直热型热泵热水器多流程三套管换热器，包括热水出口1、制冷剂气体进口2、冷水进口3、制冷剂液体出口4和多流程套管换热管5，所述多流程套管换热管5包括第一套管51、第二套管52、第三套管53、第一隔板54和第二隔板55，所述第三套管53的两端封闭，所述第三套管53内设有两端分别与第三套管53的上下两端密封固定连接的第二套管52，所述第二套管52与第三套管53之间还通过相对称设置的第一隔板54和第二隔板55固定连接，所述第三套管53的内部通过第二套管52、第一隔板54和第二隔板55的配合分成前腔体56和后腔体57，所述后腔体57的上端设有制冷剂气体进口2，所述第二套管52内设有第一套管51，所述第一套管51的下端与后腔体57的下端前部连通，所述第一套管51的上端与前腔体56的上端后部连通，所述前腔体56的下端设有制冷剂液体出口4，所述第三套管53的上端设有与第二套管52连通的热水出口1，所述第三套管53的下端设有与第二套管52连通的冷水进口3，还包括外壳6，所述多流程套管换热管5通过支架7固定安装在外壳6内，所述多流程套管换热管5呈螺旋状设置，所述外壳6由横截面为半圆弧形和半椭圆弧形的壳体组合而成，半圆弧形的直径与半椭圆弧形的短轴长度相等，所述第三套管53由横截面为半圆弧形和半椭圆弧形的壳体组合而成，半圆弧形的直径与半椭圆弧形的短轴长度相等，所述第一隔板54的上端和第二隔板55的下端与第三套管53的半圆弧形壳体与半椭圆弧形壳体结合处对应。
本发明工作过程：
本发明一种直热型热泵热水器多流程三套管换热器在工作过程中，过热制冷剂蒸气由制冷剂气体进口2进入后腔体57中，经过后腔体57后进入第一套管51，经过第一套管51后进入前腔体56，并最终由制冷剂液体出口4排出，期间过热制冷剂蒸气由气体逐渐冷凝为液体。冷水由冷水进口3进入到第二套管52，最终由热水出口1排出，期间通过热交换，冷水逐渐升温成热水，出口可直接作为生活热水使用。
本发明的三套管多流程设计可增大换热面积，提高管内流速，增强换热效果，以提高生活用水进出口温差，实现直热型热泵热水器即开即用的功能；第三套管53横截面的椭圆部分设计，流程截面由大变小，符合制冷剂体积随着冷凝过程逐步减小的特点，其中较大的椭圆部分可增大制冷剂过热蒸汽与冷水的换热面积；外壳6横截面的椭圆形状设计，拓宽了热水器内空间，用以解决传感器及接口无处安置的问题。该直热型热泵热水器可将翅片换热器、压缩机、套管换热器等集中安装，无需另外设置储水箱，结构紧凑，体积及占地面积小，同时减少了送热水过程中的热量耗散。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种直热型热泵热水器多流程三套管换热器，其特征在于：包括热水出口(1)、制冷剂气体进口(2)、冷水进口(3)、制冷剂液体出口(4)和多流程套管换热管(5)，所述多流程套管换热管(5)包括第一套管(51)、第二套管(52)、第三套管(53)、第一隔板(54)和第二隔板(55)，所述第三套管(53)的两端封闭，所述第三套管(53)内设有两端分别与第三套管(53)的上下两端密封固定连接的第二套管(52)，所述第二套管(52)与第三套管(53)之间还通过相对称设置的第一隔板(54)和第二隔板(55)固定连接，所述第三套管(53)的内部通过第二套管(52)、第一隔板(54)和第二隔板(55)的配合分成前腔体(56)和后腔体(57)，所述后腔体(57)的上端设有制冷剂气体进口(2)，所述第二套管(52)内设有第一套管(51)，所述第一套管(51)的下端与后腔体(57)的下端前部连通，所述第一套管(51)的上端与前腔体(56)的上端后部连通，所述前腔体(56)的下端设有制冷剂液体出口(4)，所述第三套管(53)的上端设有与第二套管(52)连通的热水出口(1)，所述第三套管(53)的下端设有与第二套管(52)连通的冷水进口(3)。
2.如权利要求1所述的一种直热型热泵热水器多流程三套管换热器，其特征在于：还包括外壳(6)，所述多流程套管换热管(5)通过支架(7)固定安装在外壳(6)内，所述多流程套管换热管(5)呈螺旋状设置。
3.如权利要求2所述的一种直热型热泵热水器多流程三套管换热器，其特征在于：所述外壳(6)由横截面为半圆弧形和半椭圆弧形的壳体组合而成，半圆弧形的直径与半椭圆弧形的短轴长度相等。
4.如权利要求1所述的一种直热型热泵热水器多流程三套管换热器，其特征在于：所述第三套管(53)由横截面为半圆弧形和半椭圆弧形的壳体组合而成，半圆弧形的直径与半椭圆弧形的短轴长度相等。
5.如权利要求1至4中任一项所述的一种直热型热泵热水器多流程三套管换热器，其特征在于：所述第一隔板(54)的上端和第二隔板(55)的下端与第三套管(53)的半圆弧形壳体与半椭圆弧形壳体结合处对应。
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