CN203163347U - 一种可转换流程的换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可转换流程的换热器，竖隔筋从竖直平面将前翻边封头与前管板之间的内部空间分为两侧，其中一侧由横隔板从水平平面分为上下两侧，隔筋将后翻边封头和后管板之间的内部空间分为上下两侧，位于竖隔筋一侧的横隔筋之上的管孔对应的换热管程区为A程，横隔筋之下的管孔对应的换热管程区为D程，位于竖隔筋另一侧的隔筋之上的管孔对应的换热管程区为B程，隔筋之下的管孔对应的换热管程区为C程；本实用新型通过水室分程和转换阀门的作用，使换热器在二流程和四流程之间转换，并且可在二流程工作状态下进一步减小一半换热面积，明显提高了机组的换热效率，降低机组运行的能耗，保证在恶劣工况下的可靠性和安全性。

Description

一种可转换流程的换热器

技术领域

本实用新型涉及一种换热器，具体涉及一种可转换流程的换热器。

背景技术

目前，在我国北方寒冷地区，传统的集中采暖方式以燃煤为主，这种供暖方式无论在节能、环保还是安全方面都存在很大问题，特别是燃煤所致的大量烟尘排放，导致大部分的北方城市在冬季高频度出现雾霾和PM2.5严重超标等恶劣天气现象，所以近几年来国家在大力推广清洁供暖方式，很多建筑采用水源热泵机组作为供暖主机来取代传统的燃煤锅炉，且以水-水型水源热泵机组为主。市场上现有的水-水型水源热泵机组制冷、制热模式转换基本都是采用水路切换的模式：夏季制冷时水源水（地下水、江、河、湖泊水等）进入机组冷凝器内与制冷剂进行换热并带走冷凝热，末端空调水进入机组蒸发器内与制冷剂换热并放出热量；冬季制热时水源水进入机组蒸发器内与制冷剂进行换热并放出热量，末端供暖水进入机组冷凝器内与制冷剂换热并带走冷凝热；在夏季和冬季经过蒸发器和冷凝器的水流量是互换的，且一般水源热泵机组蒸发器和冷凝器的额定水流量差别很大，也就是说经过同一个换热器的水流量在夏季和冬季是有很大变化的，而现有换热器大都是是按定流程设计的，水流量变化后换热器流程并没有变化，则换热器内的水流速会发生变化，从而影响换热性能或使水阻力增大，从而使水源热泵机组及系统的运行能耗增加。

另外，随着国家对节能减排的重视，为有效降低建筑能耗，很多建筑采用了变水量的中央空调系统，特别是一次泵变流量系统的运用越来越多。一般中央空调系统大部分都使用水冷式冷水机组作为主机，现有的水冷式冷水机组均采用定流程换热器作为蒸发器和冷凝器，这种定流程换热器用于变流量系统中，当水流量随着负荷变化后其水流速和水阻力会发生变化，从而影响换热器的换热效果和系统运行能耗。

另外，一般的换热器在使用过程中是无法实现换热面积的改变的，在现实使用中，一些水源热泵机组或水冷冷水机组的某些运行工况（如在过渡季节空调工况、长年制冷或长年制热的工艺工况等）由于蒸发器出水温度较高或冷凝器进水温度较低，且压缩机往往又在最小负荷下运行，从而导致出现蒸发器温度较高或冷凝器温度较低的现象，蒸发温度较高和冷凝压力过低会导致压缩机过载、压缩机供油压差不足和加载困难等不安全问题的存在，而在某些使用场合又需要机组在这些恶劣工况下运行，如果在这些工况下，可以减小换热器的换热面积则可实现降低蒸发温度和提高冷凝温度的目的，从而保证机组在恶劣工况下运行的可靠性和安全性，而现有设计换热器在使用过程中是无法实现换热面积的改变的。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种通过水室分程和转换阀门可使换热器的水侧流程发生变化及换热面积发生变化的可转换流程的换热器。

技术方案：本实用新型提供了一种可转换流程的换热器，包括壳体、换热管、前管板、后管板、前水室组件、后水室组件、进水口、出水口、制冷剂气体接口和制冷剂液体接口，所述前管板和所述后管板的平面分别靠接在所述壳体的两端口，所述前管板和所述后管板对应开有管孔，所述换热管连接对应的所述管孔贯穿于所述壳体内，所述制冷剂气体接口和所述制冷剂液体接口与壳体内部连通，换热管内部为管程空间，进入换热器的水在管程空间里流动，换热器与壳体之间为壳程空间，进入换热器的制冷剂在壳程空间内流动；所述前管板的另一侧固定所述前水室组件，所述后管板的另一侧固定后水室组件，所述前水室组件包括竖隔筋、横隔筋和前翻边封头，所述竖隔筋从竖直平面将所述前翻边封头与前管板之间的内部空间分为两侧，其中一侧由所述横隔板从水平平面分为上下两侧，所述后水室组件包括后翻边封头和隔筋，所述隔筋将后翻边封头和所述后管板之间的内部空间分为上下两侧，位于所述竖隔筋一侧的所述横隔筋之上的管孔对应的换热管程区为A程，横隔筋之下的管孔对应的换热管程区为D程；位于所述竖隔筋另一侧的所述隔筋之上的管孔对应的换热管程区为B程，隔筋之下的管孔对应的换热管程区为C程；所述A程通过A阀和F阀与所述进水口相连，所述B程和所述C程分别通过B阀和C阀和进水口相连，所述D程通过所述D阀与所述出水口相连，A阀和F阀之间通过E阀与所述进水口相连。

为了防止在运行环境温度较低时，长时间停机后由于排水不净导致换热管冻伤，所述横隔筋和所述隔筋上设有漏水孔，用于在使用完毕后排尽管程空间的残留水；考虑到在换热器运行时漏水孔的漏水旁通作用不宜过大，保证换热水在原定的管程空间内运行，所述漏水孔数量为横隔筋和隔筋上各1个，直径为5mm。

优选地，所述前翻边封头和所述后翻边封头的上部均设有放气口，用于排除进入换热器内的空气，防止空气影响换热效率；所述前翻边封头和所述后翻边封头的下部均设有排污口，用于排出换热水在运行过程中带来的杂质沉淀并可进行辅助排水。

优选地，所述A阀、B阀、C阀、D阀、E阀和F阀为手动蝶阀或电动蝶阀，当本实用新型换热器用在水源热泵机组中，对于水源热泵机组一般只需在冬季和夏季运行模式转换时才需调整阀门状态，阀门可采用手动蝶阀，对于一些需要频繁调整阀门状态的场合可以采用电动蝶阀实现自动控制。

上述可转换流程的换热器的使用方法为：当所述换热管中水流量小时，将A阀、D阀和F阀打开，B阀、C阀和E阀关闭，换热器为四流程换热器，换热水从所述进水口经过D程、C程、B程和A程最后从所述出水口流出与壳程空间的制冷剂进行热交换；当所述换热管中水流量大时，将A阀、B阀、C阀、D阀和E阀打开，F阀关闭，换热水从所述进水口同时由D程到C程和A程到B程最后从所述出水口流出与壳程空间的制冷剂进行热交换，换热器为两流程换热器；当需要减小换热面积时，将C阀和D阀打开，A阀、B阀、E阀和F阀关闭，换热器为两流程换热器且A程和B程的换热管不工作，或将A阀、B阀和E阀打开，C阀、D阀和F阀关闭，换热器为两流程换热器且C程和D程的换热管不工作。

有益效果：1、本实用新型通过水室分程和转换阀门的作用，可根据夏季和冬季不同大小的水流量，或者当换热器使用在变流量系统中，使换热器在二流程和四流程的换热器之间转换，保证换热水流速和水阻力的稳定，明显提高了机组的换热效率，避免换热水的变化对换热性能的影响，降低机组运行的能耗；2、通过水室分程和转换阀门的作用，可使换热器在二流程工作状态下进一步减小一半换热面积，保证在恶劣工况下实现降低蒸发温度和提高冷凝温度，避免压缩机过载、压缩机供油压差不足或加载困难等问题，提升机组的可靠性和安全性；3、本实用新型还具有安装方便和使用简单等特点，可安装在水源热泵机组和水冷冷水机组上作为冷凝器使用，也可安装在满液式水源热泵机组和水冷冷水机组上作为满液式蒸发器使用，广泛用于各种水源热泵机组和水冷冷水机组上。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型所述前水室组件的局部放大图；

图3为本实用新型所述后水室组件的局部放大图；

图4为本实用新型所述前管板的结构示意图；

图5为本实用新型所述后管板的结构示意图；

图6为本实用新型所述四流程换热器前水室的工作原理图；

图7为本实用新型所述四流程换热器后水室的工作原理图；

图8为本实用新型所述两流程换热器前水室的工作原理图；

图9为本实用新型所述两流程换热器后水室的工作原理图；

图10为本实用新型所述两流程换热器只有D程C程工作的前水室工作原理图；

图11为本实用新型所述两流程换热器只有D程C程工作的后水室工作原理图；

图12为本实用新型所述两流程换热器只有A程B程工作的前水室工作原理图；

图13为本实用新型所述两流程换热器只有A程B程工作的后水室工作原理图。

具体实施方式

下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：本实用新型一种可转换流程的换热器，如图1所示，包括壳体16、换热管17、前管板13、后管板19、前水室组件25、后水室组件21、进水口2、出水口1、制冷剂气体接口18、制冷液体接口20、安全阀座14、检修阀座15、A阀12、B阀8、C阀7、D阀5、E阀4、F阀10、三通deh3、三通bcg6、三通fgj9和三通aef11，前管板13和后管板19的平面分别靠接在壳体16的两端口，如图4、5所示，前管板13和后管板19对应分别开有4组管孔37：A组、B组、C组和D组，换热管17穿过对应的管孔37与前管板13和后管板19进行胀接固定并贯穿于壳体16内，换热管17和管孔37紧密连接保证水流通过不漏水，制冷剂气体接口18、安全阀座14和检修阀座15连接于壳体16的上部，制冷液体接口20连接于壳体16的下部，换热管17内部为管程空间，进入换热器的水在管程空间里流动，换热器与壳体16之间为壳程空间，进入换热器的制冷剂在壳程空间内流动；前管板13的另一侧固定前水室组件25，后管板19的另一侧固定后水室组件21，如图2所示，前水室组件25包括竖隔筋30、横隔筋33和前翻边封头28，如图3所示，后水室组件21包括后翻边封头23和隔筋22，前翻边封头28和后翻边封头23的外圈一周上均匀分布有一组螺栓孔，并且前管板13和后管板19上对应位置分别开有一组螺栓孔，通过螺栓将前翻边封头28的凹面与前管板13相对固定在其上，后翻边封头23亦是如此安装在后管板19上；横隔筋33和隔筋22上分别设有一个直径为5mm的漏水孔32；24，用于在停机后进行排水，防止在冬季长时间停机后由于排水不净导致换热管17冻伤；前翻边封头28和后翻边封头23的上部均设有放气口35，用于排除进入换热器内的空气，防止空气影响换热效率；前翻边封头28和后翻边封头23的下部均设有排污口36，用于排出换热水在运行过程中带来的杂质沉淀并可进行辅助排水；

竖隔筋30从竖直平面将前翻边封头28与前管板13之间的内部空间分为两侧，其中一侧由横隔板从水平平面分为上下两侧，隔筋22将后翻边封头23和后管板19之间的内部空间分为上下两侧，位于竖隔筋30一侧的横隔筋33之上的A组管孔37对应的换热管17程区为A程，横隔筋33之下的D组管孔37对应的换热管17程区为D程；位于竖隔筋30另一侧的隔筋22之上的B组管孔37对应的换热管17程区为B程，隔筋22之下的C组管孔37对应的换热管17程区为C程；在前翻边封头28的凸面与A程对应位置接有A接管26，与B程对应位置接有B接管27，与C程对应位置接有C接管29，与D程对应位置接有D接管31，A接管26、B接管27、C接管29和D接管31分别与A阀12、B阀8、C阀7和D阀5对接，A阀12的另一端通过三通aef11与E阀4和F阀10相连，具体为：三通aef11 的a端与A阀12相连，三通aef11的e端与E阀4相连，三通aef11的f端与F阀10相连；D阀5通过三通deh3分别与E阀4的另一端和进水口2相连，具体为：三通deh3的d端与D阀5相连，三通deh3的e端与E阀4相连，三通deh3的h端与进水口2相连；B阀8和C阀7通过三通bcg6与三通fgj9相连，具体为：三通bcg6的b端与B阀8相连，三通bcg6的c端与C阀7相连，三通bcg6的g端与三通fgj9的g端相连；另外，三通fgj9的f端与F阀10的另一端相连，三通fgj9的j 端与出水口1相连。各个阀门、三通、进水口2和出水口1之间均采用法兰连接，保证密封性能。

当本实施例作为地下水源热泵机组的冷凝器使用时，在制冷工况时的工作原理，如图6、7所示：将A阀12、D阀5和F阀10打开，B阀8、C阀7和E阀4关闭。地下水从进水口2进入，通过D阀5进入前水室，然后经D程换热管17内由前水室流向后水室，由于后水室的隔筋22结构后水室的D程空间与C程空间连通，地下水从后水室进入C程换热管17内由后水室流向前水室，由于前水室的竖隔筋30结构前水室的C程空间和B程空间连通，地下水从前水室进入B程换热管17内由前水室流向后水室，由于后水室的隔筋22结构，后水室的B程空间和A程空间连通，地下水由后水室进入A程换热管17内由后水室流向前水室，到达前水室后的地下水再依次经过A阀12、F阀10和三通fgj9流出出水口1。地下水按照上述的流经路线在管程空间内均流过四个流程：D程、C程、B程和A程，制冷剂气体从壳体16上部的制冷剂气体接口18进入换热器的壳程空间，与换热管17内的地下水进行换热，制冷剂由气体冷凝为液体，从壳体16下部的制冷液体接口20流出，制冷剂在冷凝的过程中向换热管17内流动的地下水放热，从而使地下水的温度升高，实现了制冷剂的冷却作用，带走了冷凝热。

当本实施例作为地下水源热泵机组的冷凝器使用时，在制热工况时的工作原理，如图8、9所示：将A阀12、B阀8、C阀7、D阀5和E阀4打开，F阀10关闭。供暖热水从进水口2进入，其中一半水通过D阀5进入前水室的D程空间，然后经D程换热管17内由前水室流向后水室，同时另一半水顺次通过E阀4和A阀12进入前水室的A程区域，然后经A程换热管17内由前水室流向后水室，由于后水室的隔筋22结构，在后水室里A程区域和B程区域是连通的，D程换热管17和C程换热管17是连通的，所以流过A程换热管17的供暖热水在后水室进入B程换热管17内由后水室流向前水室，同时流过D程换热管17的供暖热水进入C程换热管17内由后水室流向前水室，到达前水室后再经过B阀8和C阀7流出前水室，并在三通bcg6处汇合再经过三通fgj9从出水口1流出。所有供暖热水在管程空间内均流过两个流程：D程和C程，或者是A程和B程，制冷剂气体从壳体16上部的制冷剂气体接口18进入换热器的壳程空间，与换热管17内的供暖热水进行换热，制冷剂由气体冷凝为液体，从壳体16下部的制冷液体接口20流出，制冷剂在冷凝的过程中向换热管17内流动的供暖热水放热，从而使供暖热水的温度升高，实现了制热。

当本实施例作为地下水源热泵机组的满液式蒸发器使用时，在制热工况时的工作原理也如图6、7所示，地下水从进水口2流经D程、C程、B程和A程从出水口1流出，制冷剂液体从壳体16底部的制冷液体接口20进入换热器的壳程空间，与换热管17内的地下水进行换热，制冷剂液体蒸发为气体，吸收换热管17内流动的地下水的热量，从而使地下水的温度降低，实现了从地下取热。

当本实施例作为地下水源热泵机组的满液式蒸发器使用时，在制冷工况时的工作原理也如图8、9所示，冷冻水从进水口2流经D程和C程，或者是A程和B程从出水口1流出，制冷剂液体从壳体16底部的制冷液体接口20进入换热器的壳程空间，与换热管17内的冷冻水进行换热，制冷剂液体蒸发为气体，吸收换热管17内流动的冷冻水的热量，从而使冷冻水温度降低，实现了制冷。

在作为地下水源热泵机组的冷凝器的制热工况时或地下水源热泵机组的满液式蒸发器的制冷工况时，若需进一步降低换热程度，减小水在流程空间内与制冷剂的换热效率，可如图10、11所示，在图8、9的基础上再将A阀12、B阀8和E阀4关闭，使换热水只在D程和C程中流动进行换热，减小换热面积；或如图12、13所示，在图8、9的基础上再将C阀7和D阀5关闭，使换热水只在A程和B程中流动进行换热，减小换热面积。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (4)

1.一种可转换流程的换热器，包括壳体（16）、换热管（17）、前管板（13）、后管板（19）、前水室组件（25）、后水室组件（21）、进水口（2）、出水口（1）、制冷剂气体接口（18）和制冷剂液体接口（20），所述前管板（13）和所述后管板（19）的平面分别靠接在所述壳体（16）的两端口，所述前管板（13）和所述后管板（19）对应开有管孔（37），所述换热管（17）连接对应的所述管孔（37）贯穿于所述壳体（16）内，所述前管板（13）的另一侧固定所述前水室组件（25），所述后管板（19）的另一侧固定后水室组件（21），所述制冷剂气体接口（18）和所述制冷剂液体接口（20）与壳体（16）内部连通，其特征在于：所述前水室组件（25）包括竖隔筋（30）、横隔筋（33）和前翻边封头（28），所述竖隔筋（30）从竖直平面将所述前翻边封头（28）与前管板（13）之间的内部空间分为两侧，其中一侧由所述横隔板从水平平面分为上下两侧，所述后水室组件（21）包括后翻边封头（23）和隔筋（22），所述隔筋（22）将后翻边封头（23）和所述后管板（19）之间的内部空间分为上下两侧，位于所述竖隔筋（30）一侧的所述横隔筋（33）之上的管孔（37）对应的换热管（17）程区为A程，横隔筋（33）之下的管孔（37）对应的换热管（17）程区为D程，位于所述竖隔筋（30）另一侧的所述隔筋（22）之上的管孔（37）对应的换热管（17）程区为B程，隔筋（22）之下的管孔（37）对应的换热管（17）程区为C程，所述A程通过A阀（12）和F阀（10）与所述进水口（2）相连，所述B程和所述C程分别通过B阀（8）和C阀（7）和进水口（2）相连，所述D程通过所述D阀（5）与所述出水口（1）相连，A阀（12）和F阀（10）之间通过E阀（4）与所述进水口（2）相连。

2.根据权利要求1所述的可转换流程的换热器，其特征在于：所述横隔筋（22）和所述隔筋（22）上分别设有漏水孔（32）（24）。

3.根据权利要求1所述的可转换流程的换热器，其特征在于：所述前翻边封头（28）和所述后翻边封头（23）的上部均设有放气口（35），所述前翻边封头（28）和所述后翻边封头（23）的下部均设有排污口（36）。

4.根据权利要求1所述的可转换流程的换热器，其特征在于：所述A阀（12）、B阀（8）、C阀（7）、D阀（5）、E阀（4）和F阀（10）为手动蝶阀或电动蝶阀。

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