CN117367194A - 换热元件、全焊接板式制冷机/热泵及制冷机/热泵 - Google Patents
换热元件、全焊接板式制冷机/热泵及制冷机/热泵 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于暖通空调的技术领域，具体提出了一种换热元件、全焊接板式制冷机/热泵及制冷机/热泵，包括：多个板片单元(1)并列排布，且相邻板片单元(1)间存在间隙；每个板片单元(1)由两个薄板(5)进行边缘焊接形成，具有第一容纳空间；外部连接出管(3)和外部连接入管(2)，均与每个板片单元(1)连通；外部连接出管(3)和外部连接入管(2)用于与换热元件外部的管路连接；换热元件应用于吸收式制冷机/热泵的吸收器(AB)、蒸发器(E)、冷凝器(C)或发生器(G)中。本申请提出的换热元件结构简单，工艺成熟，组合灵活，换热效果良好，成本低廉，能够实现吸收式制冷机/热泵的小型化、模块化。
Description
技术领域
本申请属于暖通空调技术领域，尤其涉及一种换热元件、全焊接板式制冷机/热泵及制冷机/热泵。
背景技术
传统的吸收式制冷机(热泵)，特别是溴化锂吸收式制冷机组由于其不消耗电能，能够充分利用低品位废热，无运动部件，运行安全可靠而广泛用于暖通空调领域。溴化锂吸收式热泵和吸收式换热机组更是广泛用于回收电厂乏汽或循环水余热的集中供热系统中，此外各类回收工业领域废热的升温型或增热型溴化锂吸收式热泵也在大规模投入使用。
常规的溴化锂吸收式制冷机(热泵)其四大部件吸收器、蒸发器、冷凝器和发生器主要采用管壳式结构，传热管一般是铜管或不锈钢管，制造成本较高；同时，受制于低压下水蒸气比容大的特性，溴化锂吸收式制冷机(热泵)体积很大，难以实现小型化、模块化，给机组的生产、运输、安装和运行调试造成较大的困难。
发明内容
本申请的目的是提供一种换热元件、全焊接板式制冷机/热泵及制冷机/热泵，以解决现有技术中管壳式结构的吸收式制冷机(热泵)制造成本高、体积大的问题。
为解决上述技术问题，根据一些实施例，本申请提供一种换热元件，应用在吸收式制冷机中，包括：
多个板片单元并列排布，且相邻板片单元间存在间隙；
每个所述板片单元由两个薄板进行边缘焊接形成，具有第一容纳空间；
外部连接出管和外部连接入管，用于与换热元件外部的管路连接，分别与每个板片单元连通；；
所述外部连接出管、所述外部连接入管和所述第一容纳空间构成内部通道；所述内部通道用于热源流通；
所述外部连接出管、所述外部连接入管和所述多个板片单元外部构成外部通道；所述外部通道用于换热工质流通；
换热元件应用于所述吸收式制冷机的吸收器、蒸发器、冷凝器或发生器中。
进一步地，换热元件还包括：布液组件，用于向所述多个板片单元表面喷淋液态换热工质。
进一步地，多个板片单元入管；每个板片单元通过板片单元入管与外部连接入管焊接连接并连通；
多个板片单元出管；每个板片单元通过板片单元出管与外部连接出管焊接连接并连通。
进一步地，所述板片单元在竖直方向上放置
所述多个板片单元入管设置于靠近板片单元的下部；
所述多个板片单元出管设置于靠近板片单元的上部。
进一步地，相邻的多个板片单元入管在竖直方向上错位排布；相邻的多个板片单元出管在竖直方向上错位排布。
进一步地，换热元件还包括：固定组件，用于承载所述多个板片单元，且保持相邻板片单元之间的间隙。
进一步地，所述薄板冲压成型呈波纹状，其波纹截面呈圆弧形、正弦型或折线型。
进一步地，同一板片单元的两个薄板的波纹对称贴合，在第一容纳空间内形成多条板片通道。
进一步地，所述外部连接出管和所述外部连接入管设置于所述多个板片单元的同侧或对侧。
进一步地，换热元件有多个；其中，多个换热元件通过个各自的外部连接出管和外部连接入管相互串联或并联；多个换热元件的多个外部通道相连通。
本申请的另一方面提出了一种全焊接板式制冷机/热泵，具有蒸发器、吸收器、发生器和冷凝器；
所述蒸发器、所述吸收器、所述发生器和所述冷凝器均为单级或多级、单效或双效流程，每一级由上述任一技术方案中的换热元件组成；相邻所述换热元件焊接连接并连通。
本申请的又一方面提出了一种制冷机组/热泵，具有蒸发器、吸收器、发生器和冷凝器；
所述蒸发器、所述吸收器、所述发生器和所述冷凝器中的换热单元的一部分采用上述任一技术方案中的换热元件。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益的技术效果：
本申请提出的换热元件结构简单，工艺成熟，组合灵活，换热效果良好，成本低廉，能够实现吸收式制冷机/热泵的小型化、模块化，有效减小吸收式制冷机/热泵的体积和降低成本，可广泛适用于各类吸收式制冷机、吸收式热泵、吸收式换热机组、电厂余热回收机组、烟气余热回收机组等。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一个实施例中全焊接板式换热元件立体视图。
图2是本申请又一个实施例中全焊接板式换热元件立体视图。
图3是与图2对应的全焊接板式换热元件侧视图。
图4是与图2对应的全焊接板式换热元件俯视图。
图5是本申请一个实施例中的一种全焊接板式吸收式制冷机。
其中，图1至图5中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1、板片单元；2、外部连接入管；3、外部连接出管；4、固定组件；5、板片单元薄板；6、板片单元入管；7、板片单元出管；8、布液组件；A、内部通道；B、外部通道；E、蒸发器；G、发生器；C、冷凝器；AB、吸收器。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本申请的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合，相互引用。
目前，现有技术中管壳式结构的吸收式制冷机制造成本高、体积大的问题。
为解决上述问题，如图2、图3和图4所示，本申请一实施例提供了一种换热元件，应用在吸收式制冷机/热泵中，包括：多个板片单元1并列排布，且相邻板片单元1间存在间隙；每个板片单元1由两个薄板5进行边缘焊接形成，具有第一容纳空间；板片单元1的数量关系着换热元件的换热面积，相邻板片单元1间存在间隙关系换热工质流通效率；
外部连接出管3和外部连接入管2，均与每个板片单元1连通；外部连接出管3和外部连接入管2用于与换热元件外部的管路连接；可选地，外部连接出管3和外部连接入管2的截面形状可以是圆形、椭圆形，或者考虑换热元件整体尺寸想，选择扁管。
外部连接出管3、外部连接入管2和第一容纳空间构成内部通道A；内部通道A用于热源流通；其中，热源可以是不同温度的水或水蒸气(低温热源、高温热源)。外部连接出管3、外部连接入管2和多个板片单元1外部构成外部通道B；外部通道B用于换热工质流通；换热工质可以是溴化锂、氨水或其他换热工质(吸收剂、制冷剂)。
换热元件应用于吸收式制冷机的吸收器AB、蒸发器E、冷凝器C或发生器G中。本申请中全焊接板式换热结构能够强化换热，有效减小了所需要的换热面积，降低成本。
如图1所示，在本申请的一个实施例中，换热元件还包括：布液组件8，用于向多个板片单元1表面喷淋液态换热工质。布液组件8布置在多个板片单元1上方，喷淋面积与多个板片单元1的顶端的面积对应。
换热元件分别在吸收器AB、蒸发器E、冷凝器C或发生器G的工作原理为：
(1)换热元件用于吸收式制冷机(热泵)的吸收器AB中；各组板片单元1上部可设置布液组件8使得吸收剂在板片单元1的薄板5外侧形成液膜，制冷剂蒸汽在外部通道B内流动，被吸收剂液膜吸收，浓度降低后的吸收剂重新进入发生器G中浓缩，而吸收过程放出的热量经板片单元1的薄板5传到内部通道A的冷却水(热水)中，被冷却水(热水)带走。
(2)换热元件用于吸收式制冷机(热泵)的蒸发器E中；其中冷冻水(低温热源)在内部通道A内流动，制冷剂在外部通道B内流动；多个板片单元1可以浸泡在制冷剂中或者在多个板片单元1上部设置喷淋装置使得制冷剂在板片单元1的薄板5外侧形成液膜；制冷剂通过板片单元1的薄板5吸收冷冻水(低温热源)的热量而蒸发，制冷剂蒸汽进入吸收器AB被吸收剂吸收。其中，冷冻水(低温热源)是冷剂蒸发需要吸收热量的来源，对制冷机来说是冷冻水，该冷冻水去空调或工艺制冷系统，对热泵来说叫低温热源，是生产工艺中产生的低温水；冷却水(热水)是带走热量的介质，从热平衡角度看，冷冻水(低温热源)的热量+驱动热源的热量＝冷却水(热水)的热量，冷却水对制冷机来说是被介质加热的水，去外部冷却塔散掉热量，热水是对热泵来说的，是被介质加热后供给热用户。
(3)换热元件用于吸收式制冷机(热泵)的冷凝器C中；其中，冷却水(热水)在内部通道A内流动，制冷剂蒸汽在外部通道B内流动，制冷剂蒸汽在板片单元1的薄板5外侧冷凝，同时将冷凝放出的热量通过换热元件1的薄板5传到冷却水(热水)中。
(4)换热元件用于吸收式制冷机(热泵)的发生器G中；其中热水或蒸汽(高温热源)在内部通道A内流动，吸收剂在外部通道B内流动；多个板片单元1可以浸泡在吸收剂中或者在多个板片单元1上部设置布液组件8，使得吸收剂在板片单元1的薄板5外侧形成液膜；吸收剂通过板片单元1的薄板5吸收热水或蒸汽(高温热源)的热量，产生的制冷剂蒸汽进入冷凝器C中，浓缩后的吸收剂进入吸收器AB中。
在本申请的一个实施例中，换热单元还包括多个板片单元入管6；每个板片单元1通过板片单元入管6与外部连接入管2焊接连接并连通；通常板片单元出管7和板片单元入管6使用圆管。
多个板片单元出管7；每个板片单元1通过板片单元出管7与外部连接出管3焊接连接并连通。
多个板片单元入管6设置于靠近板片单元1的下部；多个板片单元出管7设置于靠近板片单元1的上部。一般情况下，热源从每个板片单元1的板片单元入管6流入，从板片单元出管7流出；板片单元出管7和板片单元入管6也可以互换功能使用，即热源从每个板片单元1的板片单元出管7流入，从板片单元入管6流出。
优选地，相邻的多个板片单元入管6在竖直方向上错位排布；相邻的多个板片单元出管7在竖直方向上错位排布。为了使换热元件的整体尺寸更小，板片单元1之间的间隙不宜过大，同时为了保证板片单元出管7和板片单元入管6具有足够的流量，板片单元出管7和板片单元入管6的直径不宜过小，因此，相邻的板片单元入管6在竖直方向上错位排布，或者说，在外部连接入管2上进行错位排布；同理，相邻的板片单元出管7在竖直方向上错位排布，或者说，在外部连接出管3上进行错位排布；即相邻的板片单元出管7之间及相邻的板片单元入管6之间均处于不同的水平位置。
优选地，换热元件还包括：固定组件4，用于承载多个板片单元1，且保持相邻板片单元1之间的间隙。固定组件4至少两个，放置或焊接在多个板片单元1底部；可选地，固定组件4为板状，顶端开设多个与多个多个板片单元1对应的槽，多个板片单元1的底部嵌入槽中。
进一步地，薄板5冲压成型呈波纹状，其波纹截面呈圆弧形、正弦型或折线型。可选地，同一板片单元1的两个薄板5的波纹对称贴合，在第一容纳空间内形成多条板片通道，以增加换热面积。板片单元1的薄板5的材料可以选用不锈钢、钛合金、铜等金属材料或者适用于熔焊的高可塑性的非金属材料。
进一步地，外部连接出管3和外部连接入管2设置于多个板片单元1的同侧或对侧。
进一步地，换热元件有多个；其中，多个换热元件通过个各自的外部连接出管3和外部连接入管2相互串联或并联；多个换热元件的多个外部通道B相连通，用户可根据需要选择换热元件的数量，即选择所需的换热面积。外部连接出管3和外部连接入管2与换热元件外部的管路连接的接口形式可以是螺纹连接或法兰连接。
本申请的另一方面提出了一种全焊接板式制冷机/热泵，具有蒸发器E、吸收器AB、发生器G和冷凝器C；蒸发器E、吸收器AB、发生器G和冷凝器C均为单级或多级、单效或双效流程(单效时，发生器产生的冷剂蒸汽直接去冷凝器冷凝，而双效时，有高压发生器，该发生器浓缩溶液产生的冷剂蒸汽继续去低压发生器浓缩溶液，低压发生器浓缩溶液产生的冷剂蒸汽再去冷凝器冷凝，双效相比于单效，多一个高压发生器，能效高；)，每一级由上述任一技术方案中的换热元件组成；相邻换热元件焊接连接并连通，使换热元件模块化，使用户可以根据需要选择换热元件的数量，所有的传热面都是全焊接板式结构。
本申请的又一方面提出了一种制冷机/热泵，具有蒸发器E、吸收器AB、发生器G和冷凝器C；蒸发器E、吸收器AB、发生器G和冷凝器C中的换热单元的一部分采用上述任一技术方案中的换热元件；或者，蒸发器E、吸收器AB、发生器G和冷凝器C中一个或几个采用上述任一技术方案中的换热元件。
本申请结合上述换热元件及制冷机/热泵的工作原理，阐述换热元件的以下几种具体工作方式：
实施例1：
全焊接板式换热元件用于溴化锂吸收式制冷机(热泵)的吸收器中，如图1所示，多个板片单元1的上方布置布液组件8，来自发生器的浓度较高的溴化锂溶液(换热工质)进入布液组件8，在板片单元1的两侧薄板5的外侧形成溴化锂溶液液膜，来自蒸发器的水蒸气在外部通道B内流动的过程中，被溴化锂溶液吸收；溴化锂吸收式制冷机(热泵)的冷却水(热水)从多个板片单元1的外部连接入管2进入，通过板片单元入管6分配到每个板片单元1的内部通道A中，内部通道A流通的冷却水(热水)吸收溴化锂溶液稀释过程放出的热量升温，然后经板片单元出管7汇集到多个板片单元1的外部连接出管3流出吸收器。浓度降低的溴化锂溶液在外部通道B的底部汇集后再送入发生器中浓缩。板片单元1的间隙大小由固定组件4确定，固定组件4同时起到支撑板片单元1的作用。
实施例2：
全焊接板式换热元件用于溴化锂吸收式制冷机(热泵)的发生器中，如图1所示，多个板片单元1上方设置布液装置8，来自吸收器的浓度较低的溴化锂溶液进入布液组件8，在板片单元1的两侧薄板5的外侧形成溴化锂溶液液膜；溴化锂吸收式制冷机(热泵)的热水或蒸汽(高温热源)从换热元件的外部连接入管2进入，通过板片单元入管6分配到每个板片单元1的内部通道A中；溴化锂液膜通过薄板5吸收通道A中热水或蒸汽(高温热源)的热量后产生水蒸气，水蒸气进入冷凝器中冷凝；降温后的热水或蒸汽凝水(高温热源)经板片单元出管7汇集到换热元件的外部连接出管3流出发生器。板片单元1的间隙大小由固定组件4确定，固定组件4同时起到支撑板片单元1的作用。
实施例3：
全焊接板式换热元件用于溴化锂吸收式制冷机(热泵)的蒸发器中，如图2所示，多个板片单元1浸没在冷剂水中，外部通道B内的冷剂水通过板片单元1的薄板5吸收冷冻水(低温热源)的热量而蒸发，产生的水蒸气进入吸收器中被溴化锂溶液吸收；溴化锂吸收式制冷机(热泵)的冷冻水(低温热源)从多个板片单元1的外部连接入管2进入，通过板片单元入管6分配到每个板片单元1的内部通道A中，冷冻水(低温热源)放出热量降温后，经板片单元出管7汇集到换热元件的外部连接出管3流出蒸发器。板片单元1的间隙大小由固定组件4确定，固定组件4同时起到支撑板片单元1的作用。
实施例4：
全焊接板式换热元件用于溴化锂吸收式制冷机(热泵)的冷凝器中，如图2所示，来自发生器的水蒸气进入外部通道B，水蒸汽在板片单元1的薄板5外侧冷凝，形成的水膜沿着薄板外壁向下流动，汇集后经过节流进入蒸发器，继续制冷过程；溴化锂吸收式制冷机(热泵)的冷却水(热水)从换热元件外部连接入管2进入，通过板片单元入管6分配到每个板片单元1的内部通道A中，冷却水(热水)吸收水蒸气冷凝过程产生的热量升温后，经板片单元出管7汇集到换热元件的外部连接出管3流出冷凝器。板片单元1的间距由板片单元1固定组件4确定，固定组件4同时起到支撑板片单元1的作用。
实施例5：
两级吸收单级发生流程的热水或蒸汽驱动的吸收式制冷(热泵)机组，其四大部件吸收器、冷凝器、发生器、蒸发器全部由全焊接板式换热单元组成，如图5所示，全焊接换热单元在机组吸收器AB、发生器G、蒸发器E和冷凝器C的使用方式和换热工质分补方式同上述实施例1-4，吸收器AB和蒸发器E分为两级，发生器G和冷凝器C为一级，溶液在发生器G的换热单元外表面加热浓缩后经溶液换热器依次到两级吸收器AB的换热单元外表面吸收来着两级蒸发器E换热单元外表面产生的冷剂蒸汽变成稀溶液，然后由溶液泵经溶液换热器输送到发生器G中继续浓缩，完成溶液循环；冷凝器C换热单元外表面凝结的冷剂水经节流装置回到蒸发器E中，完成冷剂循环。此吸收式制冷(热泵)机组的四大部件都采用全焊接板式换热单元组成，相比于换热管结构机组，结构更紧凑、体积更小，换热单元的生产可以实现流水线模块化生产，提高生产效率。
本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
应当理解的是，本申请的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本申请的原理，而不构成对本申请的限制。因此，在不偏离本申请的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。此外，本申请所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (12)
1.一种换热元件，应用在吸收式制冷机/热泵中，其特征在于，包括：
多个板片单元(1)并列排布，且相邻板片单元(1)间存在间隙；
每个所述板片单元(1)由两个薄板(5)进行边缘焊接形成，具有第一容纳空间；
外部连接出管(3)和外部连接入管(2)与换热元件外部的管路连接，分别与每个所述板片单元(1)连通；
所述外部连接出管(3)、所述外部连接入管(2)和所述第一容纳空间构成内部通道A；所述内部通道A用于热源流通；
所述外部连接出管(3)、所述外部连接入管(2)和所述多个板片单元(1)外部构成外部通道B；所述外部通道B用于换热工质流通；
换热元件应用于所述吸收式制冷机/热泵的吸收器(AB)、蒸发器(E)、冷凝器(C)或发生器(G)中。
2.根据权利要求1所述的换热元件，其特征在于，还包括：
布液组件(8)，用于向所述多个板片单元(1)表面喷淋液态换热工质。
3.根据权利要求1所述的换热元件，其特征在于，多个板片单元入管(6)；每个板片单元(1)通过板片单元入管(6)与外部连接入管(2)焊接连接并连通；
多个板片单元出管(7)；每个板片单元(1)通过板片单元出管(7)与外部连接出管(3)焊接连接并连通。
4.根据权利要求3所述的换热元件，其特征在于，所述板片单元(1)在竖直方向上放置；
所述多个板片单元入管(6)设置于靠近板片单元(1)的下部；
所述多个板片单元出管(7)设置于靠近板片单元(1)的上部。
5.根据权利要求4所述的换热元件，其特征在于，相邻的多个板片单元入管(6)在竖直方向上错位排布；
相邻的多个板片单元出管(7)在竖直方向上错位排布。
6.根据权利要求1所述的换热元件，其特征在于，还包括：
固定组件(4)，用于承载所述多个板片单元(1)，且保持相邻板片单元(1)之间的间隙。
7.根据权利要求1所述的换热元件，其特征在于，所述薄板(5)冲压成型呈波纹状，其波纹截面呈圆弧形、正弦型或折线型。
8.根据权利要求1所述的换热元件，其特征在于，同一板片单元(1)的两个薄板(5)的波纹对称贴合，在第一容纳空间内形成多条板片通道。
9.根据权利要求1所述的换热元件，其特征在于，所述外部连接出管(3)和所述外部连接入管(2)设置于所述多个板片单元(1)的同侧或对侧。
10.根据权利要求1所述的换热元件，其特征在于，换热元件有多个；其中，多个换热元件通过个各自的外部连接出管(3)和外部连接入管(2)相互串联或并联；多个换热元件的多个外部通道B相连通。
11.一种全焊接板式制冷机/热泵，其特征在于，具有蒸发器(E)、吸收器(AB)、发生器(G)和冷凝器(C)；
所述蒸发器(E)、所述吸收器(AB)、所述发生器(G)和所述冷凝器(C)均为单级或多级、单效或双效流程，每一级由权利要求1-10任一项所述的换热元件组成；相邻所述换热元件焊接连接并连通。
12.一种制冷/热泵机，其特征在于，具有蒸发器(E)、吸收器(AB)、发生器(G)和冷凝器(C)；
所述蒸发器(E)、所述吸收器(AB)、所述发生器(G)和所述冷凝器(C)中的换热单元的一部分采用权利要求1-10任一项所述的换热元件。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311312077.8A CN117367194A (zh) | 2023-10-11 | 2023-10-11 | 换热元件、全焊接板式制冷机/热泵及制冷机/热泵 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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| CN117367194A true CN117367194A (zh) | 2024-01-09 |
Family
ID=89400782
Family Applications (1)
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| CN202311312077.8A Pending CN117367194A (zh) | 2023-10-11 | 2023-10-11 | 换热元件、全焊接板式制冷机/热泵及制冷机/热泵 |
Country Status (1)
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2023
- 2023-10-11 CN CN202311312077.8A patent/CN117367194A/zh active Pending
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