CN107543432A - 套管换热器及热泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种套管换热器及热泵，该套管换热器，包括密封罐、水管和冷媒管，所述密封罐的顶部设有第一冷媒口，所述密封罐的下部设有第二冷媒口；所述冷媒管的下端固定在密封罐内，所述冷媒管的上端穿过所述密封罐的顶部暴露在所述密封罐的外部，所述冷媒管的上端设有第三冷媒口，所述冷媒管位于所述密封罐内部的管壁上设有多个喷淋孔；所述水管设于所述密封罐的内部，且所述水管的进水口和出水口均穿过所述密封罐的侧部暴漏在所述密封罐的外部，所述进水口位于所述出水口的下方。本发明通过设置不同的冷媒管和冷媒口，使其制冷时套管换热器中的水与制冷剂能实现逆向流动，进而实现换热效率高、节省传热面积和制冷剂的用量。

Description

套管换热器及热泵

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，特别是涉及一种套管换热器及热泵。

背景技术

热泵系统是由压缩机、换热器、节流装置和四通阀组成，压缩机、换热器、节流装置和四通阀通过管路连接形成循环回路。传统热泵系统的套管换热器一般包括两个冷媒口，进水口和出水口，进水口位于出水口的下方，当进行制热时，制冷剂从位于上方的冷媒口流至位于下方的冷媒口，制冷剂与水处于逆向流动，节省传热面积和制冷剂的用量，从而换热效率高；当进行制冷时，制冷剂从位于下方的冷媒口流至位于上方的冷媒口，制冷剂与水处于并向流动，制冷剂利用率较低，增加了费用，且制冷剂无法实现满液的状态，因此换热效率不高。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种套管换热器及热泵，使其制冷时套管换热器中的水与制冷剂能实现逆向流动，进而实现换热效率高、节省传热面积和制冷剂的用量。

为了实现上述目的，本发明提供一种套管换热器及热泵，包括密封罐、水管和冷媒管，所述密封罐的顶部设有第一冷媒口，所述密封罐的下部设有第二冷媒口；

所述冷媒管的下端固定在密封罐内，所述冷媒管的上端穿过所述密封罐的顶部暴露在所述密封罐的外部，所述冷媒管的上端设有第三冷媒口，所述冷媒管位于所述密封罐内部的管壁上设有多个喷淋孔；所述水管设于所述密封罐的内部，且所述水管的进水口和出水口均穿过所述密封罐的侧部暴漏在所述密封罐的外部，所述进水口位于所述出水口的下方。

作为优选方案，所述冷媒管长度方向上均匀设置有多个喷淋孔。

作为优选方案，所述冷媒管的下端封闭。

作为优选方案，所述水管的顶部与密封罐的顶部之间具有间隙。

作为优选方案，所述间隙与所述密封罐的高度的比例大于等于1/10。

作为优选方案，所述冷媒管为盘管、螺旋管或直管。

作为优选方案，当所述冷媒管为直管时，所述冷媒管的下端与所述密封罐的底部固定连接。

作为优选方案，当所述冷媒管为盘管时，所述换热器还包括固定于所述密封罐内的支撑件，所述盘管固定于所述支撑件上且位于所述水管的上方。

作为优选方案，所述水管为螺旋管。

为了实现相同的目的，本发明还提供了一种热泵，包括压缩机、四通阀、换热器、节流装置、第一单向阀、第二单向阀和所述套管换热器，所述压缩机、四通阀、换热器、节流装置和套管换热器通过管路连接形成循环回路，所述第三冷媒口通过第一单向阀与所述节流装置连接，所述第二冷媒口通过第二单向阀与所述节流装置连接，所述第一冷媒口与所述四通阀连接。

本发明实施例所提供得一种套管换热器及热泵，具有以下技术效果：

本实施例通过在套管换热器中的顶部设置有第一冷媒口和第三冷媒口，在套管换热器的下部设置有第二冷媒口，冷媒管位于密封罐内部的管壁上设有多个喷淋孔，水管的出水口位于进水口的上方。当制热时，制冷剂从第一冷媒口进入密封罐中，然后作用在水管的外表面，与水管里流动的水进行热交换，热交换后的制冷剂从第二冷媒口流出。当制冷时，制冷剂从第三冷媒口进入冷媒管中，通过冷媒管中的喷淋孔喷洒在水管的外表面，与水管里流动的水进行热交换，热交换后的制冷剂从第一冷媒口流出。由此可见，当制热时，水管中流动的水的方向是从下往上流动，制冷剂流动的方向是从上部的第一冷媒口流至位于第二冷媒口下方的水管表面中；当制冷时，水管中流动的水的方向是从下往上流动，制冷剂流动的方向是从上部的第三冷媒口流至位于第一冷媒口下方的水管表面中，因此实现了制冷剂与水的逆向流动，且换热效率高、节省传热面积和制冷剂的用量。

进一步的是，水管的顶部与密封罐的顶部具有空隙，从而使密封罐中的气体不易带动液体通过第一冷媒口进入至压缩机中，能防止套管换热器处于满液状态时出现液击的现象。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种套管换热器的立体结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种套管换热器的俯视图；

图3是本发明实施例一提供的一种套管换热器的A-A方向的剖视图；

图4是本发明实施例一提供的一种套管换热器的第一冷媒管的结构示意图；

图5是本发明实施例二提供的一种套管换热器的立体结构示意图；

图6是本发明实施例二提供的一种套管换热器的俯视图；

图7是本发明实施例二提供的一种套管换热器的B-B方向的剖视图；

图8是本发明实施例三提供的一种套管换热器的立体结构示意图；

图9是本发明实施例三提供的一种套管换热器的俯视图；

图10是本发明实施例三提供的一种套管换热器的C-C方向的剖视图；

图11是本发明提供的一种热泵的原理示意图。

其中，1、密封罐；2、水管；3、进水口；4、出水口；5、第一冷媒管；6、第二冷媒管；7、第三冷媒管；8、第一冷媒口；9、第二冷媒口；10、第三冷媒口；11、第一支撑件；12、第二支撑件；13、空腔；14、喷淋孔；15、底座；16、压缩机；17、四通阀；18、第一单向阀；19、第二单向阀；20、节流装置；21、换热器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一：

如图1至4所示，一种套管换热器，包括密封罐1、水管2和第一冷媒管5，密封罐1的顶部设有第一冷媒口8，密封罐1的下部设有第二冷媒口9；

第一冷媒管5的下端固定在密封罐1内，第一冷媒管5的上端穿过密封罐1的顶部暴露在密封罐1的外部，第一冷媒管5的上端设有第三冷媒口10，第一冷媒管5位于密封罐1内部的管壁上设有多个喷淋孔14；水管2设于密封罐1的内部，且水管2的进水口3和出水口4均穿过密封罐1的侧部暴漏在密封罐1的外部，进水口3位于出水口4的下方。当制热时，制冷剂从第一冷媒口8进入密封罐1中，然后作用在水管2的外表面，与水管2里流动的水进行热交换，热交换后的制冷剂从第二冷媒口9流出。当制冷时，制冷剂从第三冷媒口10进入第一冷媒管5中，通过第一冷媒管5中的喷淋孔14喷洒在水管2的外表面，水管2里流动的水进行热交换，热交换后的制冷剂从第一冷媒口8流出。由此可见，当制热时，水管2中流动的水的方向是从下往上流动，制冷剂流动的方向是从上部的第一冷媒口8流至位于第二冷媒口9下方的水管2表面中；当制冷时，水管2中流动的水的方向是从下往上流动，制冷剂流动的方向是从上部的第三冷媒口10流至位于第一冷媒口8下方的水管2表面中，因此实现了制冷剂与水的逆向流动，且换热效率高、节省传热面积和节省制冷剂的用量。

本实施例中，如图3所示，第一冷媒管5长度方向上均匀设置有多个喷淋孔14，以便制冷剂能够均匀的喷洒在水管2的表面上，提高其传热性能。

本实施例中，如图3和4所示，第一冷媒管5的下端封闭，以便进一步使制冷剂能够更加均匀的喷洒在水管2的表面上。

本实施例中，如图3所示，水管2的顶部与密封罐1的顶部具有间隙，间隙与密封罐1的高度的比例大于等于1/10，从而使水管2的顶部与密封罐1的顶部之间形成空腔13，进而使密封罐1中的气体不易带动液体通过第一冷媒口8进入至压缩机中，能防止套管换热器处于满液状态时出现液击的现象。

本实施例中，如图3和4所示，第一冷媒管5可以为盘管、螺旋管或直管，不以为限，可根据需要进行设计，本实施例第一冷媒管5为盘管，水管2为螺旋管，换热器还包括固定于密封罐1内的支撑件，本实施例中的第一支撑件11为直管，盘管固定于第一支撑件11上且位于水管2的上方，通过设置第一冷媒管5为盘管，水管2为螺旋管，在套管换热器进行制冷时，制冷剂能通过第一冷媒管5上的喷淋孔14垂直喷洒在水管2的表面上。

本实施例中，如图1和3所示，密封罐1底部设置有底座15，底座15的数量为三个，通过设置底座15，可增强密封罐1的稳定度。

实施例二：

本发明实施例二提供的一种套管换热器及热泵与实施例一的区别在于，本实施例中，如图5、6和7所示，第二冷媒管6为直管，第二冷媒管6的下端与密封罐1的底部固定连接，水管2为螺旋管，通过设置第二冷媒管6为直管，在套管换热器进行制冷时，制冷剂能通过第二冷媒管6上的喷淋孔14向四周均匀喷洒在水管2的表面上，从而能实现制冷剂将水管2表面浸没，进一步提高换热效率。

此外，本发明实施例二的其他技术特征与实施例一相同，在此不再赘述。

实施例三：

本实施例三提供的一种套管换热器及热泵与实施例二的区别在于，本实施例中，如图8、9和10所示，第三冷媒管7为直管，第三冷媒管7的上端设有与第三冷媒口10连接的连接孔，第三冷媒管7的下端与密封罐1的底部固定连接，第三冷媒管7中间设置有第二支撑件12，第二支撑件12为直管，水管2为螺旋管，在套管换热器进行制冷时，制冷剂通过第三冷媒口10进入至第三冷媒管7中，最后通过第三冷媒管7上的喷淋孔14向四周均匀喷洒在水管2的表面上，在第三冷媒管7中间设置有第二支撑件12，从而使从第三冷媒口10喷出的制冷剂作用在第二支撑件12之后，向第三冷媒管7进行喷洒。

此外，本发明实施例三的其他技术特征与实施例二相同，在此不再赘述。

综上所述，本实施例通过在套管换热器中的顶部设置有第一冷媒口和第三冷媒口，在套管换热器的下部设置有第二冷媒口，冷媒管位于密封罐内部的管壁上设有多个喷淋孔，水管的出水口位于进水口的上方。当制热时，制冷剂从第一冷媒口进入密封罐中，然后作用在水管的外表面，与水管里流动的水进行热交换，热交换后的制冷剂从第二冷媒口流出。当制冷时，制冷剂从第三冷媒口进入冷媒管中，通过冷媒管中的喷淋孔喷洒在水管的外表面，水管里流动的水进行热交换，热交换后的制冷剂从第一冷媒口流出。由此可见，当制热时，水管中流动的水的方向是从下往上流动，制冷剂流动的方向是从上部的第一冷媒口流至位于第二冷媒口下方的水管表面中；当制冷时，水管中流动的水的方向是从下往上流动，制冷剂流动的方向是从上部的第三冷媒口流至位于第一冷媒口下方的水管表面中，因此实现了制冷剂与水的逆向流动，且换热效率高、节省传热面积和制冷剂的用量。

一种热泵，如图11所示，包括压缩机16、四通阀17、换热器21、节流装置20、第一单向阀18、第二单向阀19和套管换热器，压缩机16、四通阀17、换热器21、节流装置20和套管换热器通过管路连接形成循环回路，压缩机16的排气口与四通阀17的D口连接，压缩机16的进气口与四通阀17的S口连接，第三冷媒口10通过第一单向阀18与节流装置20连接，第二冷媒口9通过第二单向阀19与节流装置20连接，第一冷媒口8与四通阀17连接，其中第一冷媒口8与四通阀17的C口连接。

制热模式：

如图1至11所示，压缩机16工作，压缩机16排气口排出高温高压的制冷剂气体，高温高压的制冷剂气体从四通阀17的D口与C口流出，通过设在密封罐1顶部上的第一冷媒口8进入至套管换热器中，与同时进入水管2中的水进行热交换，热交换后，高温高压的制冷剂气体变成低温高压的制冷剂液体，低温高压的制冷剂液体由第二冷媒口9流出，而水管2中的水的温度升高，低温高压的制冷剂液体由第二冷媒口9经第二单向阀19进入节流装置20，经节流装置20降压后变成低温低压的制冷剂液体，低温低压的制冷剂液体经换热器21蒸发后变成低温低压的制冷剂气体，最后通过四通阀17的E口与S口流回至压缩机16的进气口，上述过程形成热泵的制热循环。在此过程中，制冷剂气体与水在套管换热器中进行热交换时，制冷剂气体从第一冷媒口8流至第二冷媒口9，其流动方向是从上往下，而需要热交换的水是从冷媒管中的进水口3流至出水口4，其流动方向是从下往上，因此，制热时，制冷剂与水是处于逆向流动换热，节省传热面积和节省制冷剂的用量，提高换热效果。

制冷模式：

如图1至11所示，压缩机16工作，压缩机16排气口排出高温高压的制冷剂气体，高温高压的制冷剂气体从四通阀17的D口与E口流至换热器21中，经过换热器21冷凝后，制冷剂气体变成了低温高压的制冷剂液体，低温高压的制冷剂液体经节流装置20降压后变成低温低压的制冷剂液体，低温低压的制冷剂液体经过第一单向阀18和第三冷媒口10进入冷媒管中，其中，冷媒管分别为第一冷媒管5、第二冷媒管6和第三冷媒管7，然后通过冷媒管中的喷淋孔均匀喷洒在水管2的表面中，与同时进入水管2中的水进行热交换，热交换后，低温低压的制冷剂液体变成低温低压的制冷剂气体，低温低压的制冷剂气体从设在密封罐1顶部上的第一冷媒口8流出，最后通过四通阀17的C口与S口流回至压缩机16的进气口，上述过程形成热泵的制冷循环。在此过程中，制冷剂与水在套管换热器中进行热交换，制冷剂从第三冷媒口10流至位于第一冷媒口8下方的水管2中，其流动方向是从上往下，而需要热交换的水是从冷媒管中的进水口3流至出水口4，其流动方向是从下往上，因此，制冷时，制冷剂与水是处于逆向流动换热，节省传热面积和节省制冷剂的用量，提高换热效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来水，在不脱离发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种套管换热器，其特征在于，包括密封罐、水管和冷媒管，所述密封罐的顶部设有第一冷媒口，所述密封罐的下部设有第二冷媒口；

所述冷媒管的下端固定在密封罐内，所述冷媒管的上端穿过所述密封罐的顶部暴露在所述密封罐的外部，所述冷媒管的上端设有第三冷媒口，所述冷媒管位于所述密封罐内部的管壁上设有多个喷淋孔；所述水管设于所述密封罐的内部，且所述水管的进水口和出水口均穿过所述密封罐的侧部暴漏在所述密封罐的外部，所述进水口位于所述出水口的下方。

2.如权利要求1所述的套管换热器，其特征在于，所述冷媒管长度方向上均匀设置有多个喷淋孔。

3.如权利要求1所述的套管换热器，其特征在于，所述冷媒管的下端封闭。

4.如权利要求1所述的套管换热器，其特征在于，所述水管的顶部与密封罐的顶部之间具有间隙。

5.如权利要求4所述的套管换热器，其特征在于，所述间隙与所述密封罐的高度的比例大于等于1/10。

6.如权利要求1所述的套管换热器，其特征在于，所述冷媒管为盘管、螺旋管或直管。

7.如权利要求6所述的套管换热器，其特征在于，当所述冷媒管为直管时，所述冷媒管的下端与所述密封罐的底部固定连接。

8.如权利要求6所述的套管换热器，其特征在于，当所述冷媒管为盘管时，所述换热器还包括固定于所述密封罐内的支撑件，所述盘管固定于所述支撑件上且位于所述水管的上方。

9.如权利要求1所述的套管换热器，其特征在于，所述水管为螺旋管。

10.一种热泵，其特征在于，包括压缩机、四通阀、换热器、节流装置、第一单向阀、第二单向阀和如权利要求1-9任一项所述的套管换热器，所述压缩机、四通阀、换热器、节流装置和套管换热器通过管路连接形成循环回路，所述第三冷媒口通过第一单向阀与所述节流装置连接，所述第二冷媒口通过第二单向阀与所述节流装置连接，所述第一冷媒口与所述四通阀连接。