CN109059584A - 一种不等间距管束海水源热泵换热器 - Google Patents

一种不等间距管束海水源热泵换热器 Download PDF

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由世俊
武振菁
张欢
郑万冬
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Abstract

本发明公开了一种不等间距管束海水源热泵换热器，该装置包括换热管、传热介质、储液联箱、隔板，换热管结构为不等管间距的管束排列，换热管内部为换热介质，换热管连接左右两个储液联箱并与储液联箱同沉浸于海水之中；储液联箱中设竖直隔板，隔板间并联，换热管的数量根据用户冷或热负荷确定，设置隔板数量根据热泵机组需要蒸发或冷凝温度确定。本发明换热器采用不等管间距结构，既解决寒冷地区冬季换热器结冰造成管间距减小的问题，又能起到强化换热提高单位体积换热面积的作用。换热器形式上由不等管间距管束与进出液联箱构成，本发明仅对铝合金型材进行处理，根据运行工况设计联箱侧面孔间距，制作方法简单，便于工程实际中应用。

Description

一种不等间距管束海水源热泵换热器
技术领域
本发明涉及海水源热泵领域，具体是一种能强化换热并可应用于冬季结冰工况的换热器。
背景技术
海水源热泵系统是可利用夏季海水蕴藏的“冷量”及冬季“热量”为建筑物冬/夏季提供热/冷量的一种系统。海水源热泵技术是利用电能驱动，可大大降低污染物的排放，此外，冬季海水温度常高于空气温度，夏季则相反，故海水源热泵具有较好的系统性能。因此，海水源热泵的应用是一种清洁高效的供暖/供冷方式，可有效应对冬季“雾霾”及夏季“热岛”问题。
海水源热泵系统分为开式与闭式。开式系统直接从海洋中取水进入机组，但腐蚀及海洋生物的繁殖问题增加系统的初投资，此外寒冷地区冬季海水水温较低以致机组蒸发器内结冰无法运行。闭式系统较开式系统增加一个海水源换热器来解决上述系统问题，因此海水源换热器成为闭式海水热泵系统中重要的部件。基于海水源热泵应用要求，海水源换热器应具备耐腐蚀性、良好的换热性以及紧凑结构等性能。国内外研究中发现，海水源换热器主要为采用高密度聚乙烯管的抛管式或是螺旋管换热器，因管材的导热性能不佳，故换热器体积较大，且冬季结冰时会出现粘连而降低换热效果。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种不等间距管束海水源热泵换热器，解决现有技术中原有换热器采用金属管初投资高及塑料管传热性能差等的问题。
本发明的技术方案是：
一种不等间距管束海水源热泵换热器，该装置包括换热管、传热介质、储液联箱、隔板，换热管结构为不等管间距的管束排列，换热管内部为换热介质，换热管连接左右两个储液联箱并与储液联箱同沉浸于海水之中；储液联箱中设竖直隔板，隔板间并联，换热管的数量根据用户冷或热负荷确定，设置隔板数量根据热泵机组需要蒸发或冷凝温度确定。
所述换热管材质为可抗海水腐蚀铝合金，其管横截面为圆型或椭圆型，其管束为不等管间距形式，其横向间距与纵向间距根据冬季结冰厚度确定。
所述储液联箱材质均为可抗海水腐蚀铝合金，利用挤压技术根据需要的隔板数量将进出联箱挤压成型。
所述传热介质为乙二醇、丙二醇低冰点溶液。
所述换热管利用外侧浅层海域海浪的周期性运动，强化换热介质与海水的换热，将冬夏季海水作为海水源热泵系统的低高温热源。
所述换热管与储液联箱连接工艺为胀接或焊接。
本发明的有益效果是：1、本发明的不等间距管束海水源热泵换热器中换热管可按照叉排式排列成管束，可根据热泵机组蒸发(冷凝)温度及用户负荷要求确定换热管并联数量及串联的长度，不等间距管束式换热器置于海水中，换热管与海水进行换热，较传统海水源换热器可灵活根据冬季结冰工况下管外结冰厚度设计换热器横纵向间距，既保证冬季结冰工况下海水对换热管的冲刷，又能利于强化换热介质与海水的换热。
2、换热器两端的储液联箱中设竖直隔板，可根据可根据热泵机组需要蒸发(冷凝)温度确定设置隔板数量。制作工艺上，可利用挤压技术直接将储液联箱挤压成型，制作方便且减少焊接缝隙，提高换热器的使用寿命。
3、换热器的横纵向管间距经过合理设计计算，可有效减少管之间的间距，且抗腐蚀铝合金材质具有良好的换热性能，较传统已有海水源换热器大大提高换热器单位体积换热面积及能力。
附图说明
图1为本发明提出的不等间距管束海水源热泵换热器示意图；
图2为储液联箱的三维示意图；
图3为换热器的左储液联箱的剖面图(a)与右储液联箱的剖面图(b)。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，不等间距管束海水源热泵换热器用于海水源热泵的闭式系统，直接沉浸于海水中，换热介质2通过换热管1与海水进行换热，可防止海水进入热泵系统腐蚀以及结垢，省去开式海水源热泵系统的过滤装置，同时解决冬季海水温度过低地区热泵机组无法运行的问题。
如图2所示，储液联箱3为内含隔板4结构，材质选用铝合金，可利用挤压技术一体成型，利用焊接或胶封进行封盖，减少需要使用焊接的缝隙，便于加工，同时提高换热器的使用寿命。换热管1与储液联箱3为同一种抗海水腐蚀铝合金，具有较好的导热性，相较使用高密度聚乙烯塑料管的传统换热器，相同用户负荷下，极大地减少换热面积，实现换热器结构的紧凑性。
如图3所示，左右储液联箱内部由隔板分成不同空间小室，使换热介质2能折返于左右储液联箱，隔板分成的小室数量决定换热管的串联长度。(a)图中右开口为换热器的换热介质的进口，左侧开口为出口，根据管排数不同，开口所在左右储液联箱的位置不同。管束排列的横纵间距不等，根据冬季结冰工况下管外结冰厚度以及换热效果综合设计。在换热管束冬季吸热工况下，新型换热器管束不等间距设计有利于防止因管外结冰过厚形成冰堵阻碍海水通过，从而改善因海水无法通过造成的换热能力降低的问题。管束设计可有效利用海水流动并强化管外的对流换热，提高海水源换热器的换热效果。

Claims (6)

1.一种不等间距管束海水源热泵换热器，其特征在于，该装置包括换热管(1)、传热介质(2)、储液联箱(3)、隔板(4)，换热管(1)结构为不等管间距的管束排列，换热管(1)内部为换热介质(2)，换热管(1)连接左右两个储液联箱(3)并与储液联箱(3)同沉浸于海水之中；储液联箱(3)中设竖直隔板(4)，隔板(4)间并联，换热管的数量根据用户冷或热负荷确定，设置隔板数量根据热泵机组需要蒸发或冷凝温度确定。
2.根据权利要求1所述不等间距管束海水源热泵换热器，其特征在于，所述换热管(1)材质为可抗海水腐蚀铝合金，其管横截面为圆型或椭圆型，其管束为不等管间距形式，其横向间距与纵向间距根据冬季结冰厚度确定。
3.根据权利要求1所述不等间距管束海水源热泵换热器，其特征在于，所述储液联箱(3)材质均为可抗海水腐蚀铝合金，利用挤压技术根据需要的隔板数量将进出联箱挤压成型。
4.根据权利要求1所述不等间距管束海水源热泵换热器，其特征在于，所述传热介质(2)为乙二醇、丙二醇低冰点溶液。
5.根据权利要求1所述不等间距管束海水源热泵换热器，其特征在于，所述换热管(1)利用外侧浅层海域海浪的周期性运动，强化换热介质(2)与海水的换热，将冬夏季海水作为海水源热泵系统的低高温热源。
6.根据权利要求1所述不等间距管束海水源热泵换热器，其特征在于，所述换热管(1)与储液联箱(3)连接工艺为胀接或焊接。
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