CN203024633U - 制冷循环系统废热再生交换器及其供热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制冷循环系统废热再生交换器及其供热装置，包括箱体、双层螺旋管和储热材料，所述箱体内置双层螺旋管，箱体内双层螺旋管周围填满相变储热材料，箱体内表面镀有保温层，外表面涂有隔热层，箱体上设置有箱盖、箱体侧有侧门；所述双层螺旋管的内螺旋管为废热引入管，外螺旋管为冷水引入管，箱体上设置有双层螺旋管的进口和出口。废热再生交换器能接入各种制冷系统结构简单，使用维护方便，便于操作，价格便宜；该交换器废热利用率比较高，可节省大量热水生产的费用经济效益就十分可观；该交换器明显地减少废热向自然环境的排放量，对于削减温室效应，保护环境起着重大作用；交换器使用还可有效提高制冷循环系统机组的效率，节约系统运行成本。

Description

制冷循环系统废热再生交换器及其供热装置

技术领域

本实用新型涉及一种制冷循环系统中应用的废热再生设备，具体地说是一种使制冷循环系统废热再生的交换器，并涉及应用该废热再生交换器的供热装置。

背景技术

任何制冷循环系统在工作中为了实现热平衡，都会向大自然排放热量。制冷循环系统向大气中排放的热量称之为“废热”。循环系统长期不停地工作，废热的数量就相当庞大，会造成环境污染，并形成温室效应。

与此同时，凡是需要制冷系统工作的企业和工厂，在生产和职工生活中又需要大量的热水，为此又要消耗大量的煤、油、电等能源来实现。这些能源在使用过程中，相当部分又是以废热的形式排放到大气中去了。对人类赖以生存的地球环境造成极大的破坏。

能源短缺、环境污染、温室效应已成为当今社会面临的世界性难题。人类开发利用可再生能源具有重要的现实意义和长远利益。社会迫切需要研制利用一种能使制冷循环系统废热再生，且能用来加热冷水的热交换器。这样不用消耗大量能源，利用废热实现定量、恒温的热水供应。制冷循环系统废热再生交换器技术和产品是多赢之举。

目前这种技术应用的产品一般采用直接把制冷循环系统废热输入加热箱，把冷水也输入加热箱，让他们在加热箱中进行热交换，从而加热冷水。这种方法的缺点：废热利用率低；冷水的加热温度不高；热水的生产量较少；热水的温度受冷水温度、外围环境影响大，很难保证一年四季稳定供应热水；产品采用整体的箱式结构，水垢清洗很困难、维修不方便。

发明内容

本实用新型的任务在于解决现有技术存在的问题,提供了一种制冷循环系统废热再生交换器及其供热装置，该交换器可使高温的废热与冷水进行最充分地热交换，并提高废热收集的数量，供热装置可实现恒温热水供应。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种制冷循环系统废热再生交换器，它包括箱体、双层螺旋管和储热材料，所述箱体内置双层螺旋管，箱体内双层螺旋管周围填满相变储热材料，箱体内表面镀有保温层，外表面涂有隔热层；所述双层螺旋管的内螺旋管为废热引入管，外螺旋管为冷水引入管，箱体上设置有双层螺旋管的进口和出口。

以下是一些改进方案中的具体技术手段：

所述箱体为金属箱体，金属箱体上设置有箱盖，箱体侧设有侧门。

所述箱体内还设置有双层螺旋管的的支撑机构。

所述储热材料采用相变恒温组合储热材料。所述相变恒温组合储热材料为石蜡+石墨的混合物。

所述箱体内表面所镀保温层采用金属镀涂方法镀一层银白色金属铝。

所述箱体外表面所涂隔热层采用耐高温隔热保温涂料。

一种制冷循环系统废热再生交换器的供热装置，包括上述的制冷循环系统废热再生交换器，还包括热水储水箱；所述热水储水箱上设储水箱盖，热水储水箱和储水箱盖内表面镀有保温层，箱体外表面涂有隔热层，热水储水箱体外侧设有连接废热再生交换器的进水口，储水箱体下部设有出水口，储水箱底部设有除垢排污口。

进一步，所述热水储水箱和储水箱盖内表面所镀保温层采用金属镀涂方法镀一层银白色金属铝。

所述热水储水箱和储水箱盖外表面所涂隔热层采用耐高温隔热保温涂料。

    本实用新型的有益效果是：

（1）制冷循环系统废热再生交换器能接入各种制冷系统，结构简单，使用、检修、维护方便，便于操作，价格便宜；

（2）可与其它供热装置配套制成废热再生热交换器的系列产品；

（3）废热再生交换器系列产品废热利用率比较高，可节省大量热水生产的费用经济效益就十分可观；

（4）废热再生交换器明显地减少废热向自然环境的排放量，对于削减温室效应，保护环境起着重大作用；

（5），废热再生交换器使用可以有效提高制冷循环系统机组的效率。机组压缩机的大部分热量经过交换器吸收后，原冷凝器的热负荷减少，冷凝效率提高，制冷机组的效率提高，相对耗电量有所减少（在使用交换器后耗电量大约下降6％）。系统压缩机、冷油器及机组寿命得到延长，节约制冷系统的运行成本。

附图说明

图1为安装有本实用新型的单级压缩制冷系统原理图；

图2为安装有本实用新型的供热装置的结构示意图；

图3为图2的A部分局部放大图；

图4为图2的B部分局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图介绍本实用新型的实施例：

图1为安装有本实用新型的单级压缩制冷系统原理图，图中箭头表示制冷剂循环流动方向。

上述单级压缩制冷系统工作原理：废热再生交换器53安装在制冷系统的压缩机51和冷凝器55之间。制冷系统的压缩机51从该系统的蒸发器57吸入低压、低温制冷剂液体蒸气，经过压缩机51压缩，使其压力和温度升高后排入废热再生交换器53，在高温状态下自动向冷却水放出热量，其压力不变；经制冷系统的冷凝器55被冷凝成高压液体；高压液体制冷剂经制冷系统的节流装置56，压力降低进入蒸发器57，低压、低温制冷剂混合物在蒸发器57内，压力不变，不断吸热（制冷过程）；制冷剂蒸气又进入压缩机51。这样制冷剂便在系统内经过压缩、交换器、冷凝器、节流、蒸发等五个过程完成了一个制冷循环。在交换器内把冷水加热。图中，废热再生交换器53一侧为接冷水储水箱管道52，另一侧为接热水储水箱管道54。

图2、图3、图4所示，该制冷循环系统废热再生交换器为立式结构，它包括金属箱体2、双层螺旋管13和相变储热材料3，金属箱体2上设置有箱盖16、箱体侧设有侧门；箱体2内安装双层螺旋管13，该双层螺旋管13周围填满相变储热材料3，并有固定支座14支撑，双层螺旋管13上部通过固定座18固定在金属箱盖16上；箱体2包括箱盖16内表面镀有保温层15，外表面涂有隔热层17；该交换器整体安装在底座4上。  

双层螺旋管13的内螺旋管为废热引入管21，外螺旋管为冷水引入管19，箱体2上设置有双层螺旋管的进口1（包括废热进口22和冷水进口20），以及双层螺旋管13的废热冷凝剂和热水的出口5。如图4所示，出口5中包括废热冷凝剂引入管支架底座31、废热引入管支架32、废热引入管废热出口33、废热引入管34、交换器热水管出口35和热水储水箱热水入口36  。

图2所示的供热水部分主要包括热水储水箱9，热水储水箱9上设储水箱盖11，二者之间有铰链10连接，热水储水箱9和储水箱盖11内壁用金属镀涂方法镀一层银白色金属铝保温层，储水箱9和储水箱盖11外层刷涂有北京志盛威华公司的ZS-1型耐高温隔热保温涂料，储水箱9箱体外侧设有连接废热再生交换器的进水口12，箱体下部设有出水口8，底部设有除垢排污口6，储水箱9整体坐落在热水箱地基7 上。

废热再生交换器内如何实现热交换？双层螺旋管13的内管21与制冷系统的压缩机51管相连，外管19冷水进口20与冷水储水箱冷水出口管相连，当冷水进入外管中，制冷循环系统的制冷剂高温高压蒸汽进入内管中，即可实现高温高压蒸汽放热对冷水进行首次加热；水的温度稳定升高到55℃时，再继续加热，多余的热量会转移给再生交换器内相变恒温组合储热材料3，储热材料就会吸热融化产生相变，把温度储存起来，达到55℃以上的温度；这样，可以对新进入冷水管道的冷水从外围进行二次加热；控制进入冷水的流动速度，以及冷水在交换器箱内的停留时间，就可以保证冷水温度达到生活用水的温度55℃以上；从而保持废热再生交换器能生产恒温热水，热水不断经冷凝剂和热水的出口及数据表阀门5、交换器热水进水口及阀门12，把废热再生交换器已经加热的热水引入热水储水箱46保存；最后工厂企业生产和日常生活用热水可以通过热水控制大阀门44 、热水储水箱热水出水管45、放热水的水龙头装置43放出，满足需求。

也可将自来水先进入太阳能装置，把水初步保温或经太阳能加热装置（冬季必须的）预热后，再进入冷水储水箱保存，进而作为冷水进入废热再生交换器进行交换。

双层、中空的特种金属螺旋管13为废热热再生交换器进行热交换的最主要部件。它的结构形式是外管与内管之间的空隙中通过冷水，内管中间的管道通过冷凝器内的高温气态制冷剂，利用两管相套，绕成内直径较大（D内大于400mm）螺旋状，既便于加工，又尽量扩大高低温度的接触面积和时间，进行充分、高效地热交换。金属螺旋管的直径（内管dmm、外管D内mm）可根据热水供应量、热水温度用实验方法选择确定。

相变恒温组合储热技术是交换器的关键技术。废热再生交换器中相变储热材料3采用相变恒温组合储热材料，可选用石蜡+石墨的混合物。以石蜡为相变恒温材料的低品位热源和高品位热源回收装置，具有性能稳定、无毒、无腐蚀、相变潜热大、无过冷现象、价格低廉等优点，当制冷循环系统运行时，冷凝器内高温气态制冷剂的热量和管外冷水发生热交换，水温上升到设定目标后，多余的热量则被储热相变材料吸收并由固态转化为液态，将超过目标温度外的多余热量吸收储存；当水温低于目标温度时，相变储热材料将由液态转化为固态，放出的热量传递给低温水，进行加热，保持废热再生交换器能够持续的工作，热水供应效果很好。

交换器金属箱体采用隔热保温技术，箱体2内表面所镀保温层15采用金属镀涂方法镀一层银白色金属铝，可以阻止箱体内热量向外传递；箱体2外表面所涂隔热层17采用耐高温隔热保温涂料，如北京志盛威华公司的ZS-1型耐高温隔热保温涂料，导热系数为0.03W/m.K，可抑制高温物体热量的散失，并保持70%以上的热量不损失。涂料直接涂刷在交换器箱体外层和各个管道外层，降低保温箱和管道表面温度，施工方便，隔热保温效果好。

废热再生交换器后端的热水储水箱46也采用上述隔热保温技术。热水储水箱9和储水箱盖11内壁镀涂银白色金属铝保温层，阻止箱体内热量向外传递，外层刷涂北京志盛威华公司的ZS-1型耐高温隔热保温涂料，抑制高温物体热量散失，保持70%以上的热量不损失。

Claims (9)

1.一种制冷循环系统废热再生交换器，其特征在于：它包括箱体、双层螺旋管和储热材料，所述箱体内置双层螺旋管，箱体内双层螺旋管周围填满相变储热材料，箱体内表面镀有保温层，外表面涂有隔热层；所述双层螺旋管的内螺旋管为废热引入管，外螺旋管为冷水引入管，箱体上设置有双层螺旋管的进口和出口。

2.根据权利要求1所述废热再生交换器，其特征在于：所述箱体为金属箱体，金属箱体上设置有箱盖，箱体侧设有侧门。

3.根据权利要求1或2所述废热再生交换器，其特征在于：所述箱体内还设置有双层螺旋管的的支撑机构。

4.根据权利要求1或2所述废热再生交换器，其特征在于：所述储热材料采用相变恒温组合储热材料。

5.根据权利要求1或2所述废热再生交换器，其特征在于：所述箱体内表面所镀保温层是由银白色金属铝镀涂而成。

6.根据权利要求1或2所述废热再生交换器，其特征在于：所述箱体外表面所涂隔热层采用耐高温隔热保温涂料。

7.一种制冷循环系统废热再生交换器的供热装置，其特征在于：包括权利要求1所述的废热再生交换器，还包括热水储水箱；所述热水储水箱上设储水箱盖，热水储水箱和储水箱盖内表面镀有保温层，外表面涂有隔热层，热水储水箱体外侧设有连接废热再生交换器的进水口，储水箱下部设有出水口，储水箱底部设有除垢排污口。

8.根据权利要求7所述的废热再生交换器的供热装置，其特征在于：所述热水储水箱和储水箱盖内表面所镀保温层是由银白色金属铝镀涂而成。

9.根据权利要求7所述的废热再生交换器的供热装置，其特征在于：所述热水储水箱和储水箱盖外表面所涂隔热层采用耐高温隔热保温涂料。

Images