CN110542247A - 壳管式冷凝器及空调系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种壳管式冷凝器及空调系统。该壳管式冷凝器包括壳体和设置在壳体内的换热管束，壳体上设置有分别与换热管束相连通的冷却水进口和冷却水出口，壳体的上还分别设置有冷媒进口和冷媒出口，冷媒出口与壳体内的液态冷媒区相连通。壳管式冷凝器还包括过冷管束，过冷管束设置在液态冷媒区内，过冷管束的入口与冷却水进口相连通，过冷管束的出口与冷却水出口相连通。在本发明的技术方案，还通过过冷管束让冷却水进口中的部分冷水也到达液态冷媒区，直接对液态冷媒区中的液态冷媒进行换热降温，让液态冷媒具有一定的过冷度，最后过冷管束中的冷水再进入到冷却水出口输出。

Description

壳管式冷凝器及空调系统

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，具体而言，涉及一种壳管式冷凝器及空调系统。

背景技术

过冷度是冷凝器冷凝压力对应的饱和液体温度和冷凝器出口液体实际温度的差值。制冷系统正常循环时，冷凝器的出口一般都会有一定的过冷度。如果没有过冷度，两相冷媒中的液体在“液管”中压力稍有损失，液体就会闪发，最终到达蒸发器的两相冷媒的干度就会比设计的干度大很多，液相成分减小，就无法满足蒸发器的蒸发量，制冷效果达不到要求。在开发制冷系统时，一般都会要求冷凝器后，节流装置前，有一定的过冷度。

由于空调系统所消耗的能耗占社会总能耗的比例接近1/4，因此采用液体过冷提高空调系统能效，其节约的能源总量就十分可观。这对于解决我国能源与环境问题有着显著的社会、经济、环境效益。

然而，现有的冷水机组，在使用冷水带走壳管式冷凝器中产生的热量时，很难直接在壳管式冷凝器中就提升输出的液态冷媒的过冷度，导致机组系统中的冷媒过冷度不足。

发明内容

本发明实施例提供了一种壳管式冷凝器及空调系统，以解决现有技术中壳管式冷凝器存在的输出的液态冷媒过冷度不足的技术问题。

本申请实施方式提供了一种壳管式冷凝器，包括壳体和设置在壳体内的换热管束，壳体上设置有分别与换热管束相连通的冷却水进口和冷却水出口，壳体的上还分别设置有冷媒进口和冷媒出口，冷媒出口与壳体内的液态冷媒区相连通，壳管式冷凝器还包括：过冷管束，过冷管束设置在液态冷媒区内，过冷管束的入口与冷却水进口相连通，过冷管束的出口与冷却水出口相连通。

在一个实施方式中，壳管式冷凝器还包括动力泵，动力泵设置在过冷管束上，用于对过冷管束内的流体提供动力。

在一个实施方式中，液态冷媒区位于壳体内的底部，冷媒出口位于壳体的底部，过冷管束设置在壳体内的底部。

在一个实施方式中，冷媒进口位于壳体的顶部。

在一个实施方式中，过冷管束包括进水过冷管束和出水过冷管束，进水过冷管束的第一端与冷却水进口相连，进水过冷管束的第二端与出水过冷管束的第一端相连，出水过冷管束的第二端与冷却水出口相连。

在一个实施方式中，壳管式冷凝器还包括回液封头和分液封头，回液封头和分液封头分别设置在壳体的两端，分液封头内设置有隔板，分隔出冷水进水区和冷水出水区，进水过冷管束的第一端与冷水进水区相连通，进水过冷管束的第二端与回液封头相连通，出水过冷管束的第一端与回液封头相连通，出水过冷管束的第二端与冷水出水区相连通。

在一个实施方式中，壳管式冷凝器还包括第一连接管和第二连接管，第一连接管连接在冷却水进口和冷水进水区之间，第二连接管连接在冷却水出口和冷水出水区之间。

在一个实施方式中，冷却水进口和冷却水出口设置在壳体的同一侧。

本申请还提供了一种空调机组，包括壳管式冷凝器，壳管式冷凝器为上述的壳管式冷凝器。

在一个实施方式中，空调机组为螺杆式冷水机组。

在上述实施例中，当壳管式冷凝器工作时，气态冷媒从冷媒进口进入到壳体内，冷却水进口输入到换热管束中的冷水与气态冷媒换热再从冷却水出口输出，换热后气态冷媒变为液态冷媒到达液态冷媒区。在本发明的技术方案，还通过过冷管束让冷却水进口中的部分冷水也到达液态冷媒区，直接对液态冷媒区中的液态冷媒进行换热降温，让液态冷媒具有一定的过冷度，最后过冷管束中的冷水再进入到冷却水出口输出。这样，就可以保证高压冷媒充分过冷，提高机组性能，提高机组制冷量。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的壳管式冷凝器的实施例的正面结构示意图；

图2是图1的壳管式冷凝器的底面结构示意图；

图3是图1的壳管式冷凝器的透视结构示意图；

图4是图1的壳管式冷凝器的右面结构示意图；

图5是根据本发明的空调系统的实施例的系统示意图。

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，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1、图2和图4示出了本发明的壳管式冷凝器的实施例，该壳管式冷凝器包括壳体10和设置在壳体10内的换热管束20，壳体10上设置有分别与换热管束20相连通的冷却水进口11和冷却水出口12，壳体10的上还分别设置有冷媒进口13和冷媒出口14，冷媒出口14与壳体10内的液态冷媒区相连通。为了解决壳管式冷凝器存在的输出的液态冷媒过冷度不足的技术问题，在本申请的技术方案中，壳管式冷凝器还包括过冷管束30，过冷管束30设置在液态冷媒区内，过冷管束30的入口与冷却水进口11相连通，过冷管束30的出口与冷却水出口12相连通。

当壳管式冷凝器工作时，气态冷媒从冷媒进口13进入到壳体10内，冷却水进口11输入到换热管束20中的冷水与气态冷媒换热再从冷却水出口12输出，换热后气态冷媒变为液态冷媒到达液态冷媒区。在本发明的技术方案，还通过过冷管束30让冷却水进口11中的部分冷水也到达液态冷媒区，直接对液态冷媒区中的液态冷媒进行换热降温，让液态冷媒具有一定的过冷度，最后过冷管束30中的冷水再进入到冷却水出口12输出。这样，就可以保证高压冷媒充分过冷，提高机组性能，提高机组制冷量。

如图2和图3所示，作为一种更为优选的实施方式，在本实施例的技术方案中，壳管式冷凝器还包括动力泵40，动力泵40设置在过冷管束30上，用于对过冷管束30内的流体提供动力。采用动力泵40，可以进行强制的水循环，起着加压提速作用，过冷管束30水流速为冷却水泵分流量和动力泵40流量相加，加强过冷区的冷却换热，保证高压冷媒充分过冷。可选的，动力泵40为水循环泵。可选的，水循环泵接入电控220V电源，与冷却水泵联锁。

优选的，在本实施例的技术方案中，液态冷媒区位于壳体10内的底部，冷媒出口14位于壳体10的底部，过冷管束30设置在壳体10内的底部。过冷管束30位于壳体10内的底部，相当于可以在壳体10内的底部形成过冷区，进入到过冷区的液态冷媒会具有一定的过冷度。

可选的，通常情况下，冷媒进口13位于壳体10的顶部，从壳体10的顶部进入到壳体10内的冷媒，依次经过换热管束20和过冷管束30，最后从冷媒出口14输出。

可选的，如图3所示，在本实施例的技术方案中，过冷管束30包括进水过冷管束31和出水过冷管束32，进水过冷管束31的第一端与冷却水进口11相连，进水过冷管束31的第二端与出水过冷管束32的第一端相连，出水过冷管束32的第二端与冷却水出口12相连。使用时，冷水从冷却水进口11依次通过进水过冷管束31和出水过冷管束32，再从冷却水出口12输出。

过冷管束30形成的过冷区的流程为，从冷却水进口11引入名义工况低温30℃冷却水，进入进水过冷管束31和出水过冷管束32对液态冷媒进行过冷冷却，冷水离开过冷区，在动力泵40作用下将冷水泵入冷却水出口12，形成过冷区的冷却水循环。优选的，过冷区的换热管内水流速3m/s以上，比冷凝器换热区大。一方面，该过冷区独立换热，相当于直接与冷却塔连接换热，直接与环境换热。由能量守恒可知，提高冷量部分由环境提供。理论上可行。另一方面，该过冷区独立换热，在过冷区的换热管内，过冷冷却水的分配上，更加均匀，换热面积更加充分利用，换热效率更高。

更为优选的，壳管式冷凝器还包括回液封头51和分液封头52，回液封头51和分液封头52分别设置在壳体10的两端。分液封头52内设置有隔板，分隔出冷水进水区和冷水出水区，进水过冷管束31的第一端与冷水进水区相连通，进水过冷管束31的第二端与回液封头51相连通，出水过冷管束32的第一端与回液封头51相连通，出水过冷管束32的第二端与冷水出水区相连通。在使用时，冷水从冷却水进口11进入到分液封头52内的冷水进水区，然后依次通过进水过冷管束31、回液封头51和出水过冷管束32，冷水再进入到分液封头52内的冷水出水区，最后从冷却水出口12输出。

可选的，在本实施例的技术方案中，冷却水进口11和冷却水出口12设置在壳体10的同一侧，也借助回液封头51和分液封头52与换热管束20连通。

如图2所示，在本实施例的技术方案中，壳管式冷凝器还包括第一连接管61和第二连接管62，第一连接管61连接在冷却水进口11和冷水进水区之间，第二连接管62连接在冷却水出口12和冷水出水区之间。可选的，上述的动力泵40设置在第一连接管61或第二连接管62上均是可行的。

如图5所示，本发明还提供了一种空调机组的实施例，该空调机组包括上述的壳管式冷凝器，采用上述的壳管式冷凝器可以提高机组性能，提高机组制冷量。更为优选的，在本实施例的技术方案中，空调机组为螺杆式冷水机组。除了上述的壳管式冷凝器，该空调机组还包括蒸发器70以及压缩机80等部件。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种壳管式冷凝器，包括壳体(10)和设置在所述壳体(10)内的换热管束(20)，所述壳体(10)上设置有分别与所述换热管束(20)相连通的冷却水进口(11)和冷却水出口(12)，所述壳体(10)的上还分别设置有冷媒进口(13)和冷媒出口(14)，所述冷媒出口(14)与所述壳体(10)内的液态冷媒区相连通，其特征在于，所述壳管式冷凝器还包括：

过冷管束(30)，所述过冷管束(30)设置在所述液态冷媒区内，所述过冷管束(30)的入口与所述冷却水进口(11)相连通，所述过冷管束(30)的出口与所述冷却水出口(12)相连通。

2.根据权利要求1所述的壳管式冷凝器，其特征在于，所述壳管式冷凝器还包括动力泵(40)，所述动力泵(40)设置在所述过冷管束(30)上，用于对所述过冷管束(30)内的流体提供动力。

3.根据权利要求1所述的壳管式冷凝器，其特征在于，所述液态冷媒区位于所述壳体(10)内的底部，所述冷媒出口(14)位于所述壳体(10)的底部，所述过冷管束(30)设置在所述壳体(10)内的底部。

4.根据权利要求3所述的壳管式冷凝器，其特征在于，所述冷媒进口(13)位于所述壳体(10)的顶部。

5.根据权利要求1所述的壳管式冷凝器，其特征在于，所述过冷管束(30)包括进水过冷管束(31)和出水过冷管束(32)，所述进水过冷管束(31)的第一端与所述冷却水进口(11)相连，所述进水过冷管束(31)的第二端与所述出水过冷管束(32)的第一端相连，所述出水过冷管束(32)的第二端与所述冷却水出口(12)相连。

6.根据权利要求5所述的壳管式冷凝器，其特征在于，所述壳管式冷凝器还包括回液封头(51)和分液封头(52)，所述回液封头(51)和所述分液封头(52)分别设置在所述壳体(10)的两端，所述分液封头(52)内设置有隔板，分隔出冷水进水区和冷水出水区，所述进水过冷管束(31)的第一端与所述冷水进水区相连通，所述进水过冷管束(31)的第二端与所述回液封头(51)相连通，所述出水过冷管束(32)的第一端与所述回液封头(51)相连通，所述出水过冷管束(32)的第二端与所述冷水出水区相连通。

7.根据权利要求6所述的壳管式冷凝器，其特征在于，所述壳管式冷凝器还包括第一连接管(61)和第二连接管(62)，所述第一连接管(61)连接在所述冷却水进口(11)和所述冷水进水区之间，所述第二连接管(62)连接在所述冷却水出口(12)和所述冷水出水区之间。

8.根据权利要求1所述的壳管式冷凝器，其特征在于，所述冷却水进口(11)和所述冷却水出口(12)设置在所述壳体(10)的同一侧。

9.一种空调机组，包括壳管式冷凝器，其特征在于，所述壳管式冷凝器为权利要求1至8中任一项所述的壳管式冷凝器。

10.根据权利要求9所述的空调机组，其特征在于，所述空调机组为螺杆式冷水机组。