CN201819601U - 用于跨临界co2热泵热水器的气体冷却器换热管 - Google Patents
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Abstract
一种用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，将三根小管相互缠绕成螺旋状置于大管内，再将大管盘成螺旋状盘管或涡旋形盘管，CO2在三根小管内流动，水在大管和三根小管之间的间隙流动，CO2与水两种流体流向相反，呈逆流式换热。大管或三根小管均为铜管，其耐受高压的范围在100～160bar。本实用新型既承压，结构又紧凑，且换热效率高，适用于家用CO2热泵热水器，在小的空间内达到大的换热效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，主要应用于空间狭小，需要紧凑设计的跨临界CO2热泵热水器领域。
背景技术
在跨临界CO2热泵热水器中，工质CO2的循环部分处于超临界状态，此时的压力通常能达到100bar以上，远远超过普通的热泵热水器压力(常规工质的热泵最高压力一般不超过40bar)。而用于加热热水的气体冷却器正好处于压缩机排气侧的高压段，用普通的换热器替代气体冷却器，压力达不到要求，高压下将出现极大的安全隐患。因此要求有一种能在CO2侧承受高压的换热器，以满足气体冷却器对换热和承压的要求。
换热效率与换热器选用有关，不同制冷剂以及载冷剂对换热器要求不同。在家用CO2热泵热水器中，由于体积趋向于小型化，热水器的水流量比较小，结构都较紧凑，换热器要求在小的空间内达到大的换热效果。
美国ASHRAE标准(ASHRAE STANDARD，Methods of testing for efficiency ofspace-conditioning/water-heating appliances that include a desuperheater waterheater.1791，Tullie Circle NE，Atlanta，GA 30329)给出了热泵热水器水箱和换热器的两种形式：一种是套管式换热管外加储水箱；另一种是换热管与水箱做成一体，换热管在水箱内部，称为沉浸式。但是这两种形式的传统做法都存在一定的缺点，第一种形式套管长度相对较长，所占体积较大，第二种形式换热管换热性能较差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述结构存在的所占体积大、换热性能差的缺点，本实用新型提供一种用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，不同于传统做法的是采用三根小管缠绕成螺旋状，由于换热面积较大，所需的套管长度较小，所占体积减少；直接置于储水箱中的三根小管，由于是螺旋形，小管之间留有空隙，水在其间流动，增加了扰动，换热性能提高，同时满足了跨临界CO2热泵热水器对气体冷却器换热管的承压和换热的要求，提高热泵热水系统中CO2侧管路的安全性，并尽量减小气体冷却器的体积，使其成为一个安全、紧凑的热交换器。
一种用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，其特征在于：所述的换热管是将三根小管相互缠绕成螺旋状置于水中，三根小管之间留有间隙，CO2在三根小管内流动，水在三根小管之间的间隙流动。
所述的水置于一大管内，三根小管缠绕成螺旋状置于大管内，水在大管内的三根小管之间的间隙流动，CO2与水两种流体流向相反，呈逆流式换热。
所述的水或置于一储水箱中，三根小管相互缠绕成螺旋状后，直接制成盘管形式置于储水箱中，用以节省空间，盘管之间留有间隙。
所述的大管盘成螺旋状盘管形状或涡旋形盘管形状，用以节省空间。
所述的大管或小管均为铜管，其耐受高压的范围在100～160bar。
本实用新型用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，CO2在小管内流动，水在大管内流动，进行逆流换热。CO2侧使用小管径，其优点和积极效果是：细管径能承受高压，同时细小管径内CO2换热系数较大，第一种方案将三根小管缠绕成螺旋状置于大管内，再将大管制成盘管，第二种方案将三根小管缠绕成螺旋状后，再制成盘管直接置于水箱内，都达到了既承压，结构又紧凑，且换热效率高的要求，适用于家用CO2热泵热水器，在小的空间内达到大的换热效果。
附图说明
图1是本实用新型三根小管相互缠绕成螺旋状结构示意图；
图2是本实用新型具体实施方案1的结构示意图；
图3是本实用新型具体实施方案2的结构示意图。
1、三根小管，2大管，3、水箱。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。
实施例1：
一种用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，如图1所示：换热管是将三根小管1相互缠绕成螺旋状，图2所示，是将相互缠绕成螺旋状的三根小管1置于大管2中，水置于大管2内，三根小管1之间留有间隙，CO2在三根小管内流动，水在三根小管之间的间隙流动；再将大管2盘成螺旋状盘管或涡旋形盘管，盘管与盘管之间留有间隙，用以节省空间。所述的大管2或三根小管1均为铜管，其耐受高压的范围在100～160bar。
实施例2：
一种用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，如图3所示：换热管是将三根小管1相互缠绕成螺旋状，然后制作成盘管形状置于水箱3中，盘管与盘管之间留有间隙，CO2在三根小管内流动，水箱中的水在三根小管1之间的间隙流动；所述的三根小管1均为铜管，其耐受高压的范围在100～160bar。
图1所示的气体冷却器换热管，在加工过程中必须保证三根小管1之间的间隙，然后将加工好的的三根小管套于大管2内部，如图2所示，加工时可在大管的两个端部对其进行定位，或是一定间距一个定位点，在一定间距的地方将大管收缩卡住小管，之后恢复原来的直径。由于三根小管1扭曲呈螺旋型，加强了水的扰动，可以增加二氧化碳与水之间的传热，且每根小管是呈螺旋形式，这种形式的气体冷却器拥有很大的换热面积，可以提高换热效率。
图3所示的气体冷却器换热管是考虑到充分利用热泵热水器的储水箱，将流动CO2的三根小管1，相互结合扭转绕成螺旋形式，直接放入储水箱3中，这样不但保证了与水的充分接触，且进一步的节省了空间。由于储水箱3储水量不是很大，只要盘管的大小长度合适，便能满足所需的散热量。特别是三根小管1并非紧密接触，三根小管之间留有空隙，小管与水箱中的水完全接触，增加了水与小管的接触面积，可以提高换热效率。
本实用新型既承压，结构又紧凑，且换热效率高，适用于家用CO2热泵热水器，在小的空间内达到大的换热效果。
Claims (5)
1.一种用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，其特征在于：所述的换热管是将三根小管相互缠绕成螺旋状置于水中，三根小管之间留有间隙，CO2在小管内流动，水在三根小管之间的间隙流动。
2.根据权利要求1所述的用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，其特征在于：所述的水置于一大管内，三根小管缠绕成螺旋状置于大管内，水在大管内的三根小管之间的间隙流动，CO2与水两种流体流向相反，呈逆流式换热。
3.根据权利要求1所述的用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，其特征在于：所述的水或置于一储水箱中，三根小管相互缠绕成螺旋状后，直接制成盘管形式置于储水箱中，盘管之间留有间隙。
4.根据权利要求1所述的用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，其特征在于：所述的大管盘成螺旋状盘管形状或涡旋形盘管形状。
5.根据权利要求1或2所述的用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，其特征在于：所述的大管或三根小管均为铜管，其耐受高压的范围在100～160bar。
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|---|---|---|---|---|
| CN104880112A (zh) * | 2015-04-16 | 2015-09-02 | 无锡锡能锅炉有限公司 | 少头螺旋盘管及其组装成大型多头螺旋盘管的方法 |
| CN114018073A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-02-08 | 清华大学 | 气冷器以及具有其的跨临界热泵系统 |
| CN117109335A (zh) * | 2023-10-20 | 2023-11-24 | 连云港晟源科技有限公司 | 一种焦炉荒煤气余热利用设备 |
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- 2010-05-13 CN CN2010201916559U patent/CN201819601U/zh not_active Expired - Fee Related
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