CN110068173A - 一种热源塔热泵专用高效满液式蒸发器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热源塔热泵专用高效满液式蒸发器，包括左封头和换热管，所述左封头一端底部设有进水口，一端顶部设有出水口，所述左封头内部设有第一隔筋，所述左封头另一端一次连接有第二左管板、第一左管板和换热管，所述换热管的另一端依次连接有第一右管板、第二右管板和右封头；可以实现蒸发器夏季高效供冷，冬季高效吸热，具有很好的节能效果；进出口换热管采用大小管配置，可以强化换热管外整体制冷剂传热系数，从而提高制冷效果；设置弹簧，在冬季蒸发器运行高黏度溶液时，可以对换热管内强化扰动，将极大提高蒸发器冬季管内传热系数，从而提高冬季换热性能，同时还能起到对换热器除垢的效果。

Description

一种热源塔热泵专用高效满液式蒸发器
技术领域
本发明涉及一种热源塔热泵专用高效满液式蒸发器，属于制冷空调系统集成技术领域。
背景技术
目前建筑能耗占我国全社会终端能耗的比例约为27.5％。且随着城镇化的发展，建筑能耗将快速增加，城市化的发展给我国建筑用能能源供应造成了较大压力。而在目前整个城镇建筑能耗中，空调能耗占其中最主要方面，尤其对于长江中下游地区特有的夏热冬冷空气潮湿气候特征，制冷空调能耗要占到建筑总能耗的50％～70％。通过调查研究发现，目前的已有建筑70％以上属于高能耗建筑，均具有一定的节能改造潜力。
热源塔热泵系统作为一种适合夏热冬冷地区的新型热泵系统，其与传统的空气源热泵、水源热泵和冷水机组+锅炉供冷供热方式相比，具有很好的适用性。该系统在夏季以水冷冷水机组的供冷模式运行，而在冬季则以热泵的供热模式运行，冷却塔转化为吸热设备—能源塔，通过向塔内淋水填料表面喷淋溶液吸收空气中的热量，而热泵中的冷凝器提供热量实现系统供暖。采用该系统既不影响冷水机组夏季高效制冷性能，在冬季又可以替代锅炉供暖，提高了能源利用率和设备利用效率。
然而能源塔热泵系统作为一种新型的热泵系统，其夏季满液蒸发器进出口水温按照常规冷水机组的7℃～12℃冷冻水温度运行，而在冬季满液蒸发器的防冻液从空气中系统热量，由于冬季室外温度从10℃一直下降到-5℃，则满液蒸发器的溶液温度则大幅度变化，最低溶液温度将达到-15℃，此时溶液由于浓度的增加和温度的降低，黏度急剧增加，换热器的换热效果得到极大的恶化，在溶液温度达到-15℃时，蒸发温度可低至-20℃，端差达到5℃，而传统7℃～12℃冷冻水温度，蒸发温度一般在5℃以上，端差一般小于2℃，因此设计冬夏均高效的满液式蒸发器，对于热源塔热泵系统在夏热冬冷地区的大规模推广至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热源塔热泵专用高效满液式蒸发器，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷或缺陷之一。
一种热源塔热泵专用高效满液式蒸发器，包括左封头和换热管，所述左封头一端底部设有进水口，一端顶部设有出水口，所述左封头内部设有第一隔筋，所述左封头另一端一次连接有第二左管板、第一左管板和换热管，所述换热管的另一端依次连接有第一右管板、第二右管板和右封头。
优选的，所述换热管中间设有第二隔筋，所述第二隔筋顶部均匀设有粗椭圆管，底部均匀设有细椭圆管。
优选的，所述粗椭圆管内设有第一弹簧，所述细椭圆管内设有第二弹簧。
优选的，所述第一左管板底部均匀设有第一固定孔。
优选的，所述第一右管板顶部均匀设有第二固定孔。
优选的，所述粗椭圆管和细椭圆管均采用椭圆直径长短交替。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
1、本发明可以实现蒸发器夏季高效供冷，冬季高效吸热，具有很好的节能效果；
2、本发明进出口换热管采用大小管配置，可以强化换热管外整体制冷剂传热系数，从而提高制冷效果；
3、本发明换热管采用场协同原理设置椭圆变径换热铜管，可以强化单根管道内外传热系数；
4、本发明设置弹簧，在冬季蒸发器运行高黏度溶液时，可以对换热管内强化扰动，将极大提高蒸发器冬季管内传热系数，从而提高冬季换热性能，同时还能起到对换热器除垢的效果。
附图说明
图1为本发明的冬季蒸发器主视图；
图2为本发明的换热管布管截面图；
图3为本发明的夏季蒸发器主视图；
图4为本发明的夏季左管板左视图；
图5为本发明的夏季右管板右视图。
图中：1、进水口；2、出水口；3、第一隔筋；4、左封头；5、右封头；6、换热管；61、粗椭圆管；62、第一弹簧；63、细椭圆管；64、第二弹簧；65、第二隔筋；7、第二左管板；8、第一左管板；81、第一固定孔；9、第一右管板；91、第二固定孔；10、第二右管板。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-5所示，公开了一种热源塔热泵专用高效满液式蒸发器，包括左封头 4和换热管6，所述左封头4一端底部设有进水口1，一端顶部设有出水口2，所述左封头4内部设有第一隔筋3，所述左封头4另一端一次连接有第二左管板 7、第一左管板8和换热管6，第二左管板7与第二右管板10，为可拆卸的，便于冬夏及更换，所述换热管6的另一端依次连接有第一右管板9、第二右管板 10和右封头5。
如图2所示，在本实施例中，所述换热管6中间设有第二隔筋65，所述第二隔筋65顶部均匀设有粗椭圆管61，底部均匀设有细椭圆管63。
如图2所示，在本实施例中，所述粗椭圆管61内设有第一弹簧62，所述细椭圆管63内设有第二弹簧64。
如图4所示，在本实施例中，所述第一左管板8底部均匀设有第一固定孔 81，用于固定第一弹簧62。
如图5所示，在本实施例中，所述第一右管板9顶部均匀设有第二固定孔 91，用于固定第二弹簧64.
如图1所示，在本实施例中，所述粗椭圆管61和细椭圆管63均采用椭圆直径长短交替，换热管6采用椭圆长短直径交替设置，如300mm管道内椭圆小直径15mm，大直径19mm竖直放置，300mm管道内椭圆小直径15mm，大直径19mm水平放置，两根管子之间在10mm之内无缝连接。以上设置可以实现水在管道流动时波动，减少边界层厚度，从而强化换热。
工作原理：
冬季模式
如图1所示，冷冻水从左封头4底部的进水口1进入，在隔筋3的作用下通过第二左管板7和第一左管板8进入换热管6内部的细椭圆管63，冷冻水温度降低后，通过第一右管板9和第二右管板10进入右封头5，在右封头5的作用下，冷冻水从下部的细椭圆管63通过第二右管板10和第一右管板9进入上部的粗椭圆管61进一步降温，然后通过第一左管板8和第二左管板7从左封头4 上部的出水口流出，液态制冷剂则在换热管6外部沸腾吸收热量。
同时在换热器设置时，进水口1的进水铜管和出水口2的出水铜管采用不同管径设置，如下部管径设置最大直径19mm管道，而上部铜管设置最大直径 25mm的管道，这样可以实现制冷剂在管外沸腾换热的传热效果更好。
第二左管板7下部设置有用于固定强化换热的第二弹簧64，当高浓度的溶液流入细椭圆管63，细椭圆管63中心水流在第二弹簧的作用下冲击管道壁面以削弱边界层的厚度，从而将增大换热效果。第二右管板10上部同样设置用于固定强化换热的第一弹簧62，设置的第一弹簧62和第二弹簧64始终沿着流体流动方向，这样在便流量情况下，可以实现弹簧的震动，从而可以达到一定的除垢的效果。
夏季模式
如图3所示，该模式将第二左管板7和第二右管板10去掉，同时去掉第二弹簧64，冷冻水从左封头4底部的进水口1进入，在隔筋3的作用下通过第一左管板8进入细椭圆管63，冷冻水温度降低后，通过第一右管板9然后进入右封头5，在右封头5的作用下，冷冻水从下部的细椭圆管63通过第一右管板9 进入上部的粗椭圆管61进一步降温，然后通过第一左管板8和左封头上部的出水口2流出，液态制冷剂则在换热管6外部沸腾吸收热量。
换热管6采用椭圆长短直径交替设置，如300mm管道内椭圆小直径15mm，大直径19mm竖直放置，300mm管道内椭圆小直径15mm，大直径19mm水平放置，两根管子之间在10mm之内无缝连接。以上设置可以实现水在管道流动时波动，减少边界层厚度，从而强化换热。
同时在换热器设置时，进水口1的进水铜管和出水口2的出水铜管采用不同管径设置，如下部管径设置最大直径19mm管道，而上部铜管设置最大直径 25mm的管道，这样可以实现制冷剂在管外沸腾换热的传热效果更好。
以上所述仅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说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种热源塔热泵专用高效满液式蒸发器，其特征在于，包括左封头（4）和换热管（6），所述左封头（4）一端底部设有进水口（1），一端顶部设有出水口（2），所述左封头（4）内部设有第一隔筋（3），所述左封头（4）另一端一次连接有第二左管板（7）、第一左管板（8）和换热管（6），所述换热管（6）的另一端依次连接有第一右管板（9）、第二右管板（10）和右封头（5）。
2.根据权利要求1所述的热源塔热泵专用高效满液式蒸发器，其特征在于，所述换热管（6）中间设有第二隔筋（65），所述第二隔筋（65）顶部均匀设有粗椭圆管（61），底部均匀设有细椭圆管（63）。
3.根据权利要求2所述的热源塔热泵专用高效满液式蒸发器，其特征在于，所述粗椭圆管（61）内设有第一弹簧（62），所述细椭圆管（63）内设有第二弹簧（64）。
4.根据权利要求2所述的热源塔热泵专用高效满液式蒸发器，其特征在于，所述第一左管板（8）底部均匀设有第一固定孔（81）。
5.根据权利要求1所述的热源塔热泵专用高效满液式蒸发器，其特征在于，所述第一右管板（9）顶部均匀设有第二固定孔（91）。
6.根据权利要求1所述的热源塔热泵专用高效满液式蒸发器，其特征在于，所述粗椭圆管（61）和细椭圆管（63）均采用椭圆直径长短交替。
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