CN1710357A - 一种海水热泵设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种海水热泵设备，包括压缩机、冷/热媒水热交换器、海水热交换器、气液分离器、制冷管路；在压缩机与冷/热媒水热交换器及海水热交换器之间的管路上设有四通阀，在冷/热媒水热交换器和海水热交换器制之间的管路上设置相应的节流阀；海水热交换器中有由并联排布的海水介质流经管形成的介质流经管组，介质流经管依次穿过所有制冷剂流经腔段，并与穿经隔板密封联接。本发明中节流阀采取一个双向节流阀，压缩机为全封闭涡旋压缩机，同时，在电控部分配置微电脑控制系统。本发明具有占用空间小，运行效率高，能够充分地利用海水能量资源，具有节能环保等特点，可广泛地用于沿海水产养殖业、水产加工业等。

Description

一种海水热泵设备

技术领域

本发明涉及一种能进行制冷和制热的热泵设备，特别涉及一种适于沿海地区能利用深海海水或地下海水进行换热的热泵设备。

背景技术

现有技术中还未提供一种特别适于沿海地区水产养殖业、冷藏加工业等使用的，并能够充分利用深海海水或地下海水丰富能量资源的热泵设备。现有技术中普通的热泵设备不能直接用于上述场所，原因在于普通热泵设备目前采取的热交换器结构不尽合理。上述热交换器，主要有板式热交换器和壳管式热交换器两类，其中的一种板式热交换器，是由不同型式的板片、密封垫片等部件压紧或钎焊而成，板片压紧或钎焊后，相邻板片的触点互相接触，使板片间保持一定的间隙，形成流体通道，冷热流体相间地进入板片间的流体通道并进行热交换，虽具有较高的热交换率，但其存在介质运行路线短、不便清洗及用耐腐蚀材料制造工艺复杂等缺陷；其中的一种壳管式热交换器，该种热交换器的冷流体入口和出口往往设置在机壳的同一侧端，热流体入口和出口也同样设置在机壳的另一侧端，该技术结构方式一则给制作增加了难度，二则存在由于通道截面积变化而造成流体不能均匀流动换热与不便清洗的缺陷。这两类热交换器不便清洗的技术缺陷决定了很不适合使用海水作为热交换介质的情形。

发明内容

本发明的任务在于提供一种海水热泵设备，其中的热交换器，具有结构简洁，易于清洗，制冷介质运行路线较长等特点。

其技术解决方案是：

一种海水热泵设备，包括压缩机、冷/热媒水热交换器、海水热交换器、气液分离器及制冷管路；由制冷管路将上述相应部分连通，在压缩机与冷/热媒水热交换器及海水热交换器之间的管路上设有四通阀，在冷/热媒水热交换器和海水热交换器制之间的管路上设置相应的节流阀；上述海水热交换器包括外壳体、置于外壳体内的制冷剂通道结构和海水介质通道结构，上述制冷剂通道结构有制冷剂入口和制冷剂出口，及由隔板按一定间隔构成的平行排布的制冷剂流经腔段，所有制冷剂流经腔段由位于端部的通口依次接通，任何两个位次相邻通口分别位于方向相反的两侧端部；上述海水介质通道结构有介质入口和介质出口，及由并联排布的介质流经管形成的介质流经管组，每个介质流经管依次穿过所有制冷剂流经腔段，并与穿经隔板密封联接。

上述海水介质通道结构的介质入口和介质出口各有一个，在介质入口与介质流经管入管口端之间为介质流布流腔，在介质出口与介质流经管出管口端之间为介质流汇集腔；上述介质流经管组由2列以上平行单排管束构成，每个单排管束有选定数量的单体介质流经管。

上述介质流经管组有3列以上奇数列单排管束，其中处于奇数位次单排管束与处于偶数位次单排管束成按前、后、前的顺序错位排布。

上述介质流经管长度方向与制冷剂流经腔段长度方向成垂直态设置；上述外壳体为扁长方体状，上述制冷剂入口和制冷剂出口分别位于外壳体相反或相同方向的两侧端壁上，上述介质入口和介质出口分别位于外壳体相反方向的两侧端壁上；且上述制冷剂入口和介质入口分别位于外壳体不同的侧端壁上；上述外壳体上设有介质入口或介质出口的壳体端侧壁板与其他壳体侧壁板对接部位之间为可拆分密封联接。

上述海水热交换器可采取耐腐蚀的合金材料制成。

上述冷/热媒水热交换器的结构可与海水热交换器的结构相同。

上述节流阀为一个双向节流阀，其信号传感器设置在气液分离器与压缩机之间的管路上。

上述压缩机为全封闭涡旋压缩机。

上述海水热泵设备的电控部分配置微电脑控制系统。

本发明中的海水热交换器，其制冷剂通道结构有制冷剂入口和制冷剂出口，及由隔板按一定间隔构成的平行排布的制冷剂流经腔段，所有制冷剂流经腔段由位于端部的通口依次接通，任何两个位次相邻通口分别位于方向相反的两端部，例如，制冷管路系统中的制冷剂可从入口处进入第一个制冷剂流经腔段，在一腔段由左端正向流向右端，由该右端部通口进入第二个制冷剂流经腔段，在二腔段由右端反向流向左端，由该左端部通口进入第三制冷剂流经腔段，在三腔段制冷剂流向重复一腔段的过程，在四腔段制冷剂流向又重复二腔段的过程，如此运行，到达并流经最后制冷剂流经腔段后，由制冷剂出口回到制冷管路系统中，制冷介质流经路线长，有利于提高热效率，同时，该种结构方式，也有利于清洗剂等在腔中的流动冲刷，便于清洗；上述海水介质通道结构有介质入口和介质出口，及由并联排布的介质流经管形成的介质流经管组，每个介质流经管依次穿过所有制冷剂流经腔段，并与穿经隔板密封联接，介质从介质入口同时进入管组中所有介质流经管，与流经制冷剂流经腔段中的制冷剂通过管壁进行热交换，由于管组是由多根(选定数量)直管并联构成，没有回折部分，因此可大大方便对管腔的清洗。另外，无论是隔板还是单体管，均采取直板和直管，并采取十字交叉布局方式，利于单体管以焊接等方式与隔板穿经部位密封联接，具有便于制作等优点。上述方式中，介质流经管组有3列以上奇数列单排管束，其中处于奇数位次单排管束与处于偶数位次单排管束成按前、后、前的顺序错位排布，制冷剂在流动过程中，可由后位次管壁阻挡分流，起到缓流作用，有利于提高换热效率。上述方式中，采取外壳体上设有介质入口或介质出口的壳体端侧壁板与其他壳体侧壁板对接部位之间为可拆分密封联接，或采取上述外壳体上设有介质入口和介质出口的壳体端侧壁板与其他壳体侧壁板对接部位之间为可拆分密封联接技术方式，可在冲洗等维护过程中，打开该端侧壁板，操作更直接便利。上述方式中采取介质入口和介质出口各有一个，在介质入口与介质流经管入管口端之间为介质流布流腔，在介质出口与介质流经管出管口端之间为介质流汇集腔技术方式，有利于介质进入各流经管的流量均等，流出流经管后得以缓冲混流，提高热平衡。上述方式中采取外壳体为扁长方体状，上述制冷剂入口和制冷剂出口分别位于外壳体相反或相同方向的两侧端壁上，上述介质入口和介质出口分别位于外壳体相反方向的两侧端壁上，且上述制冷剂入口和介质入口分别位于外壳体不同侧端壁上的技术方式，可使有关入口和出口位置布局合理，便于发挥该热交换器的效能。本发明中的热交换器结构，能使海水介质同时在多条并联的直通道中直行流动通过，无需回折，液流均匀，可保持较好的流动性，在流动过程中随即形成对通道璧的冲刷，使海水中的杂物微粒附着通道璧面上的几率大大降低，具有自洁性能，耐污垢，抗堵塞颗粒直径可≤7mm，使用寿命远远高于现有技术中的热交换器。节流阀采用一个双向节流阀技术方式，较常规技术中需采取多个单向节流阀协同控制开启的方式，结构简单，控制过程简化精确。压缩机采取全封闭涡旋压缩机，具有体积小，制冷效率高，适于大进出水温差设计。本发明海水热泵设备的电控部分配置微电脑控制系统，能实现运行参数编程控制、多台套设备集中控制、运行时间编程控制，利于控制操作等。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的结构原理示意图。

图2为本发明中海水热交换器一种实施方式结构原理示意图。

图3为图2实施方式中介质流经管在某一隔板上截面布局示意简图。

下面结合附图对本发明进行说明：

具体实施方式

结合参看图1，一种海水热泵设备，包括压缩机1、冷/热媒水热交换器2、海水热交换器3、气液分离器4及制冷管路。由制冷管路将上述相应部分连通，压缩机1为全封闭涡旋压缩机，在压缩机1与冷/热媒水热交换器2及海水热交换器3之间的管路上设有四通阀6，在冷/热媒水热交换器2和海水热交换器3之间的管路上设置相应的一个双向节流阀5，双向节流阀5的信号传感器设置在气液分离器与压缩机之间的管路上(未示出)。冷/热媒水热交换器2和海水热交换器3可采取相同的结构方式，下面以海水热交换器3为例进行相关说明：结合参看图2及图3，海水热交换器可采取耐腐蚀的不锈钢及其他合金材料制成，其外壳体301可为扁长方体状或其他适宜形状，制冷剂通道结构的制冷剂入口302位于外壳体的左侧端壁上部，制冷剂出口303位于外壳体的右侧端壁下部，还有选定数量的隔板304，本方式中示出8个隔板，隔板304按一定间隔平行排布，构成制冷剂流经腔段305，所有制冷剂流经腔段由位于端部的通口3051、3051′依次接通，任何相邻两个通口分别位于方向相反的左端部和右端部，即第一制冷剂流经腔段与第二制冷剂流经腔段由右端部通口3051接通，第二制冷剂流经腔段与第三制冷剂流经腔段由左端部通口3051′接通，第三制冷剂流经腔段与第四制冷剂流经腔段由右端部通口3051接通，第四制冷剂流经腔段与第五制冷剂流经腔段由左端部通口3051′接通，通口如此顺序设置；海水介质通道结构的介质入口306位于外壳体的上侧端壁上，介质出口307位于外壳体的下侧端壁上，介质流经管组由选定数量并联排布的介质流经管308形成，每个介质流经管308依次穿过所有制冷剂流经腔段305，并与穿经隔板304以焊接等方式密封联接，介质流经管308长度方向与制冷剂流经腔段305长度方向成垂直态设置，在介质入口306与介质流经管308入管口端之间为介质流布流腔3061，在介质出口307与介质流经管308出管口端之间为介质流汇集腔3071，上述介质流经管可排列形成3、5、7或9等奇数列单排管束，每个单排管束可有选定数量的单体管，所有单排管束可平行设置，本方式中以3列为例，各排管束中均选用6个单体管，处于奇数位次单排管束与处于偶数位次单排管束成按前、后、前的顺序错位排布，即第一排管束3081首位管在前错位，第二排管束3082首位管在后错位，第三排管束3083首位管在前错位的次序排布。

上述实施方式中，制冷剂入口和制冷剂出口在使用过程中可根据需要进行对调。

上述实施方式中，外壳体上侧端壁板与其他壳体侧壁板对接部位之间，及外壳体下侧端壁板与其他壳体侧壁板对接部位之间均为可拆分密封联接，密封联接方式可借鉴或采纳现有技术方式。

上述方式中的热交换器中介质流经管组还采取2、4、6或8等偶数列单排管束。

为了进一步提高上述实施方式中海水热泵设备自动运行控制水平，可在其电控部分配置微电脑控制系统。

本发明的工作原理大体是：

在制冷过程中，压缩机1工作时排出的高温制冷剂气体，经四通阀6进入海水热交换器3中，与海水热交换器3中流经的海水介质进行热交换，冷凝放热变为液体制冷剂，经双向节流阀5节流降压后进入冷/热媒水热交换器2中，制冷剂在热交换器2内蒸发吸收冷媒水热量(使水降温)，由液态制冷剂变为气态制冷剂，经四通阀6、气液分离器4回到压缩机1完成制冷循环。

在制热过程中，压缩机1工作时排出的高压制冷剂气体，经四通阀6进入冷/热媒水热交换器2中，对热媒水加热释放出热量，由气体制冷剂变为液体制冷剂，液体制冷剂经过双向节流阀5节流降压后，进入海水热交换器3蒸发吸热，吸收海水介质中的热量变为气体制冷剂，经四通阀6及气液分离器4回到压缩机1完成制热循环。

本发明具有占用空间小，运行效率高，能够充分地利用海水能量资源，具有节能环保等特点，可广泛地用于沿海水产养殖业、水产加工业等。

Claims (9)

1、一种海水热泵设备，包括压缩机、冷/热媒水热交换器、海水热交换器、气液分离器、制冷管路；由制冷管路将上述相应部分连通，在压缩机与冷/热媒水热交换器及海水热交换器之间的管路上设有四通阀，在冷/热媒水热交换器和海水热交换器制之间的管路上设置相应的节流阀；其特征在于：所述海水热交换器包括外壳体、置于外壳体内的制冷剂通道结构和海水介质通道结构，上述制冷剂通道结构有制冷剂入口和制冷剂出口，及由隔板按一定间隔构成的平行排布的制冷剂流经腔段，所有制冷剂流经腔段由位于端部的通口依次接通，任何两个位次相邻通口分别位于方向相反的两侧端部；上述海水介质通道结构有介质入口和介质出口，及由并联排布的介质流经管形成的介质流经管组，每个介质流经管依次穿过所有制冷剂流经腔段，并与穿经隔板密封联接。

2、根据权利要求1所述的海水热泵设备，其特征在于：所述海水介质通道结构的介质入口和介质出口各有一个，在介质入口与介质流经管入管口端之间为介质流布流腔，在介质出口与介质流经管出管口端之间为介质流汇集腔；上述介质流经管组由2列以上平行单排管束构成，每个单排管束有选定数量的单体介质流经管。

3、根据权利要求2所述的海水热泵设备，其特征在于：所述介质流经管组有3列以上奇数列单排管束，其中处于奇数位次单排管束与处于偶数位次单排管束成按前、后、前的顺序错位排布。

4、根据权利要求2所述的海水热泵设备，其特征在于：上述介质流经管长度方向与制冷剂流经腔段长度方向成垂直态设置；上述外壳体为扁长方体状，上述制冷剂入口和制冷剂出口分别位于外壳体相反或相同方向的两侧端壁上，上述介质入口和介质出口分别位于外壳体相反方向的两侧端壁上；且上述制冷剂入口和介质入口分别位于外壳体不同的侧端壁上；上述外壳体上设有介质入口或介质出口的壳体端侧壁板与其他壳体侧壁板对接部位之间为可拆分密封联接。

5、根据权利要求1至4任一要求所述的海水热泵设备，其特征在于：所述海水热交换器采取耐腐蚀的合金材料制成。

6、根据权利要求1所述的海水热泵设备，其特征在于：所述冷/热媒水热交换器的结构与海水热交换器的结构相同。

7、根据权利要求1所述的海水热泵设备，其特征在于：所述节流阀为一个双向节流阀，其信号传感器设置在气液分离器与压缩机之间的管路上。

8、根据权利要求1所述的海水热泵设备，其特征在于：所述压缩机为全封闭涡旋压缩机。

9、根据权利要求1所述的海水热泵设备，其特征在于：所述海水热泵设备的电控部分配置微电脑控制系统。

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