CN204554955U - 一种换热机组及供热系统 - Google Patents

一种换热机组及供热系统 Download PDF

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刘华
王升
王娟
陆超
张治平
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本实用新型涉及一种换热机组及供热系统,其中,换热机组包括吸收式热泵、一次水进管路、二次水进管路和换热器,所述一次水进管路沿一次水进方向依次串联连接所述吸收式热泵中的发生器、所述换热器后,连接至一次水出管路;所述二次水进管路包括并联连接的第一支路、第二支路和第三支路,所述第一支路沿二次水进方向依次串联连接所述吸收式热泵中的吸收器和冷凝器后,连接至二次水出管路,所述第二支路沿二次水进方向依次串联连接所述吸收式热泵中的蒸发器、所述换热器后,连接至所述二次水出管路,所述第三支路沿二次水进方向连接所述换热器后,连接至所述二次水出管路。本实用新型能够降低一次侧热水的阻力,同时能够提高换热系数。

Description

一种换热机组及供热系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及热交换技术领域,尤其涉及一种换热机组及供热系统。
背景技术
[0002] 热电联产集中供热系统在我国北方城镇供热中的应用十分普遍。降低集中供热系统的一次网回水温度,可大幅提升热电联产系统的性能,且还具有以下优点:1)有利于回收热电联产热源处的冷凝热用于供热;2)可大幅增加集中供热管网的输送热量。
[0003]目前的供热系统中已经有采用吸收式热泵的换热机组替代原来在集中热网各个热力站中使用的换热器,并且,现有的吸收式热泵的换热机组可实现一次侧出换热机组的出水温度低于二次侧水进温度。在该技术中,一次水进管路采用逐级顺序串接的方式,依次经过吸收式热泵的发生器、换热器高温侧、吸收式热泵的蒸发器,二次水进管路热水经过吸收式热泵的吸收器、吸收式热泵的冷凝器、换热器低温侧。
[0004] 上述现有的吸收式热泵的换热机组存在以下缺陷:
[0005] I)在该换热机组中,一次侧热水的阻力过大。由于一次水进管路采用逐级顺序串接的方式,依次经过吸收式热泵的发生器、换热器、吸收式热泵的蒸发器,一次侧热水需克服的阻力为发生器、换热器、蒸发器之和(一般为15mH20以上)。由于一次侧热水的扬程由集中供热网所提供(一般为1mH2O以内),往往出现一次网扬程不足的情况,需要在一次侧另外增加一台水泵。
[0006] 2)发生器和蒸发器管内流速过小,换热系数较低。一方面,由于实现了一次侧热水的大温差,在大温差该换热机组中,一次侧热水的流量仅为采用常规换热器的60%以下。另一方面,受一次侧阻力的限制,发生器和蒸发器的流程数难以增加。因此,在该换热机组中,发生器和蒸发器的管内流速为0.6m/s以下,导致发生器和蒸发器的换热系数较低,机组的体积增加。
[0007] 3)水系统控制方法较复杂。由于发生器和蒸发器采用了串联的方式,当该换热机组处于防结晶、防压力过高等保护状态需要停机时,为了保证该换热机组仍能提供一定的供热量,需要将发生器、蒸发器的一次侧热水同时进行旁通,控制方法较复杂。
[0008] 现有技术中还存在一种换热器,其一次侧热水串联通过发生器和换热器的高温侦牝二次侧水通过换热器的低温侧,一次侧热水和二次侧水在换热器中换热,该换热器存在的问题为:一次侧热水和二次侧水的换热系数较低,不能使一次侧热水的热量充分释放加热二次侧水,热能损失较大。
实用新型内容
[0009] 本实用新型的目的是提出一种换热机组及供热系统,其能够使一次侧热水的热能充分释放加热二次侧水,提高一次侧热水与二次侧水的换热系数,减少热能损失。
[0010] 为实现上述目的,本实用新型提供了一种换热机组,其包括吸收式热泵、一次水进管路、二次水进管路和换热器,所述一次水进管路沿一次水进方向依次串联连接所述吸收式热泵中的发生器、所述换热器后,连接至一次水出管路;所述二次水进管路包括并联连接的第一支路、第二支路和第三支路,所述第一支路沿二次水进方向依次串联连接所述吸收式热泵中的吸收器和冷凝器后,连接至二次水出管路,所述第二支路沿二次水进方向依次串联连接所述吸收式热泵中的蒸发器、所述换热器后,连接至所述二次水出管路,所述第三支路沿二次水进方向连接所述换热器后,连接至所述二次水出管路。
[0011 ] 在一优选或可选实施例中,沿二次水进方向,所述换热器至少包括依次串联连接的第二换热器和第一换热器。
[0012] 在一优选或可选实施例中,沿二次水进方向,所述第三支路连接至所述第二支路,且连接位置位于所述第二换热器的上游或者位于所述第二换热器内。
[0013] 在一优选或可选实施例中,沿二次水进方向,所述第三支路连接至所述第二支路,且连接位置位于所述第二换热器与所述第一换热器之间,或者位于所述第一换热器内。
[0014] 在一优选或可选实施例中,沿二次水进方向,所述第一换热器的下游至少还设置一个换热器。
[0015] 在一优选或可选实施例中,沿二次水进方向,所述第二换热器的上游至少还设置一个换热器。
[0016] 在一优选或可选实施例中,所述吸收式热泵为溴化锂吸收式热泵。
[0017] 为实现上述目的,本实用新型还提供了一种供热系统,其包括上述任一实施例中的换热机组。
[0018] 基于上述技术方案,本实用新型至少具有以下有益效果:
[0019] 本实用新型提供的换热机组,使一次侧热水串联地通过吸收式热泵的发生器、换热器放出热量,降低了一次侧热水的阻力;二次侧水分为三个支路,第一支路通过吸收式热泵的吸收器、吸收式热泵的冷凝器,第二支路通过吸收式热泵的蒸发器被降温后,再通过换热器加热,同时为一次侧热水降温,第三支路通过换热器被加热,同时为一次侧热水降温,因此,第二支路和第三支路中的二次侧水共同经过换热器与一次侧热水进行换热,能够使一次侧热水充分放热加热二次侧水,一次侧热水出换热机组的温度大幅度低于二次侧的水进温度,提高了一次侧热水与二次侧水的换热系数,减少了一次侧热水的热能损失,加热后的二次侧水可供给用热系统等,节能环保。
附图说明
[0020] 此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本申请的一部分,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0021]图1为本实用新型提供的换热机组的第一示意性实施例的结构示意图;
[0022] 图2为本实用新型提供的换热机组的第二示意性实施例的结构示意图。
[0023] 附图中标号:
[0024] 1-发生器;2_冷凝器;3_吸收器;4_蒸发器;5_换热器;51_第一换热器;52_第二换热器;6_ —次水进管路;7_ —次水出管路;8_ 二次水进管路;9_ 二次水出管路;
[0025] 11-第一支路;12_第二支路;13_第三支路。
具体实施方式
[0026] 下面将结合本实用新型实施例中的附图,对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0027] 在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,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实用新型保护ίϋ围的限制。
[0028] 如图1所示,为本实用新型提供的换热机组的示意实施例,在该示意性实施例中,换热机组包括吸收式热泵、一次水进管路6、二次水进管路8和换热器5。
[0029] 一次水进管路6沿一次水进方向依次串联连接吸收式热泵中的发生器1、换热器5后,连接至一次水出管路7。一次水进管路6采用逐级顺序串接的方式,依次经过吸收式热泵的发生器1、换热器5,一次侧热水需克服的阻力为吸收式热泵的发生器1、换热器5之和。相比于现有技术,一次侧热水阻力能够大大降低,经过实验,发现一次侧热水阻力从现有技术中的15mH20以上降为8mH20以下,不需要另外增加一次网水泵。
[0030] 二次水进管路8包括并联连接的第一支路11、第二支路12和第三支路13,第一支路11沿二次水进方向依次串联连接吸收式热泵中的吸收器3和冷凝器2后,连接至二次水出管路9,第二支路12沿二次水进方向依次串联连接吸收式热泵中的蒸发器4、换热器5后,连接至二次水出管路9,第三支路13沿二次水进方向连接换热器5后,连接至二次水出管路9。
[0031] 上述示意性实施例中,由于一次侧热水仅需要克服发生器I和换热器5的阻力,因此,提供给发生器I的扬程大大提高;并且,由于蒸发器4的阻力由二次侧水泵提供的扬程来克服,因此,提供给蒸发器4的扬程也大大提高。综上所述,在足够的扬程下,发生器I和蒸发器4的管内流速增加,换热系数提高。经过实验证明:发生器I和蒸发器4可以设计更多的流程数,使发生器I和蒸发器4的管内流速提高到lm/s,且随着管内流速的增加,发生器I和蒸发器4的换热系数可增加20%以上,使机组体积减小10%。
[0032] 且本实用新型提供给的上述示意性实施例,将二次侧水分为三个支路,第一支路11通过吸收式热泵的吸收器3和冷凝器2,第二支路12通过吸收式热泵的蒸发器4被降温后,再通过换热器5加热,同时为一次侧热水降温,第三支路13通过换热器5被加热,同时为一次侧热水降温,因此,通过设置两个支路进入换热器5,即第二支路12与第三支路13均通过换热器5与一次侧热水进行换热,能够显著提高换热器5中二次侧水的流量,提高二次侧水与一次侧热水的流量比例,使一次侧热水充分放热加热二次侧水,一次侧热水出换热机组的温度大幅度低于二次侧的水进温度,提高了一次侧热水与二次侧水的换热系数,减少了一次侧热水的热能损失等。
[0033] 如图2所示,在上述示意性实施例中,沿二次水进方向,换热器5至少可以包括依次串联连接的第二换热器52和第一换热器51。
[0034] 在一优选或可选实施例中,第三支路13可以连接至第二支路12,且第三支路13与第二支路12的连接位置可以位于第二换热器52的上游,或者可以位于第二换热器52内。
[0035] 在另一优选或可选实施例中,第三支路13可以连接至第二支路12,且第三支路13与第二支路12的连接位置可以位于第二换热器52与第一换热器51之间,或者可以位于第一换热器51内。
[0036] 在上述示意性实施例中,沿二次水进方向,第一换热器51的下游至少还可以设置一个换热器,第二换热器52的上游至少也可以设置一个换热器。
[0037] 上述示意性实施例中,设置有至少两个换热器,且至少有一个换热器中通入第二支路12和第三支路13的二次侧水,因此,有更多的二次侧水通过换热器对一次侧热水进行降温,在总换热量相同的情况下,例如:一次侧热水温度都从90度降为25度的情况下,由于至少一个换热器中的二次侧水的流量大大增加,因此,能够进一步提高对一次侧热水的降温幅度,且可以相对减少换热器的体积。
[0038] 在上述各示意性实施例中,吸收式热泵可以采用溴化锂吸收式热泵。
[0039] 通过上述各个实施例的描述,本实用新型提供的换热机组水系统控制方法更简单:由于在吸收式热泵中,一次侧热水仅仅通过了发生器1,当本实用新型换热机组处于防结晶、防压力过高等保护状态需要停机时,为了保证本实用新型换热机组仍能提供一定的供热量,仅仅需要将发生器I的一次侧热水进行旁通,而蒸发器4通过的二次侧水可维持流量不变,控制方法更简单。
[0040] 本实用新型提供的换热机组可以应用在供热系统中。
[0041] 本实用新型提供的供热系统包括上述任一实施例中的换热机组。
[0042] 下面列举本实用新型提供的换热机组的两个具体实施例的工作过程。
[0043] 如图1所示,第一具体实施例:换热机组包括发生器1、冷凝器2、吸收器3、蒸发器4和换热器5等。
[0044] 一次水进管路6中的一次水首先进入发生器I以发生溶液;从发生器I流出后,进入换热器5的高温侧以加热第二支路12和第三支路13中的二次水;从换热器5流出后,作为一次出水回到热源。
[0045] 二次水进管路8并联地分为三个支路,其中第一支路11中的二次水以串联的方式先后流经吸收器3、冷凝器2并被加热;第二支路12中的二次水首先进入蒸发器4被降温,从蒸发器4流出后,进入换热器5的低温侧并被加热;第三支路13中的二次水直接进入换热器5的低温侧并被加热。从冷凝器2流出的第一支路11中的二次水、从换热器5流出的第二支路12和第三支路13进行混合后的二次水,作为二次出水给建筑供热。
[0046] 上述第一具体实施例中,第二支路12与第三支路13均通过换热器5与一次侧热水进行换热,能够显著提高换热器5中二次侧水的流量,提高二次侧水与一次侧热水的流量比例,使一次侧热水充分放热加热二次侧水,一次侧热水出换热机组的温度大幅度低于二次侧的水进温度,提高了一次侧热水与二次侧水的换热系数,减少了一次侧热水的热能损失,充分加热后的二次侧水可提供给用热系统等,节能环保。
[0047] 如图2所示,第二具体实施例:换热机组包括发生器1、冷凝器2、吸收器3、蒸发器4、第一换热器51和第二换热器52等。
[0048] 一次水进管路6中的一次水首先进入发生器I以发生溶液;从发生器I流出后,进入第一换热器51的高温侧以加热第二支路12和第三支路13合流的二次水;从第一换热器51流出后,进入第二换热器52的高温侧以加热第二支路12中的二次水,从第二换热器52流出后,作为一次出水回到热源。
[0049] 二次水进管路8并联地分为三个支路,其中第一支路11中的二次水以串联的方式先后流经吸收器3、冷凝器2并被加热;第二支路12中的二次水首先进入蒸发器4被降温,从蒸发器4流出后,进入第二换热器52的低温侧被加热,从第二换热器52流出后,与第三支路13中的二次水混合,并进入第一换热器51的低温侧并被加热。从冷凝器2流出的第一支路11中的二次水、从第一换热器51流出的第二支路12与第三支路13合流的二次水,进行混合后,作为二次出水给建筑供热。
[0050] 上述第二具体实施例中,第二支路12与第三支路13均通过第一换热器51与一次侧热水进行换热,能够显著提高第一换热器51中二次侧水的流量,提高二次侧水与一次侧热水的流量比例,使一次侧热水充分放热加热二次侧水,一次侧热水出换热机组的温度大幅度低于二次侧的水进温度,提高了一次侧热水与二次侧水的换热系数,减少了一次侧热水的热能损失,充分加热后的二次侧水可提供给用热系统等,节能环保。
[0051] 且在上述第二具体实施例中,在总换热量相同的情况下,例如:一次侧热水温度都从90度降为25度的情况下:
[0052] 对于第二换热器52 (占总换热量的30% ),一次侧热水与二次侧水的流量比为1:1 ;
[0053] 对于第一换热器51 (占总换热量的70% ),一次侧热水与二次侧水的流量比为1:4 ;
[0054] 因此,在第一换热器51中,二次侧水的流量大大增加,有更多的二次侧水通过第一换热器51对一次侧热水进行降温,因此,可相对减少换热器的换热面积,且第二换热器52与第一换热器51的面积之和相对于一个换热器的面积,换热面积至少能够减少10%。
[0055] 在本实用新型的描述中,需要理解的是,使用“第一”、“第二”、“第三”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对上述零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
[0056] 最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本实用新型技术方案的精神,其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种换热机组,其特征在于:包括吸收式热泵、一次水进管路(6)、二次水进管路(8)和换热器(5),所述一次水进管路(6)沿一次水进方向依次串联连接所述吸收式热泵中的发生器(I)、所述换热器(5)后,连接至一次水出管路(7);所述二次水进管路(8)包括并联连接的第一支路(11)、第二支路(12)和第三支路(13),所述第一支路(11)沿二次水进方向依次串联连接所述吸收式热泵中的吸收器(3)和冷凝器(2)后,连接至二次水出管路(9),所述第二支路(12)沿二次水进方向依次串联连接所述吸收式热泵中的蒸发器(4)、所述换热器(5)后,连接至所述二次水出管路(9),所述第三支路(13)沿二次水进方向连接所述换热器(5)后,连接至所述二次水出管路(9)。
2.如权利要求1所述的换热机组,其特征在于:沿二次水进方向,所述换热器(5)至少包括依次串联连接的第二换热器(52)和第一换热器(51)。
3.如权利要求2所述的换热机组,其特征在于:沿二次水进方向,所述第三支路(13)连接至所述第二支路(12),且连接位置位于所述第二换热器(52)的上游或者位于所述第二换热器(52)内。
4.如权利要求2所述的换热机组,其特征在于:沿二次水进方向,所述第三支路(13)连接至所述第二支路(12),且连接位置位于所述第二换热器(52)与所述第一换热器(51)之间,或者位于所述第一换热器(51)内。
5.如权利要求2-4任一项所述的换热机组,其特征在于:沿二次水进方向,所述第一换热器(51)的下游至少还设置一个换热器。
6.如权利要求2-4任一项所述的换热机组,其特征在于:沿二次水进方向,所述第二换热器(52)的上游至少还设置一个换热器。
7.如权利要求1-4任一项所述的换热机组,其特征在于:所述吸收式热泵为溴化锂吸收式热泵。
8.一种供热系统,其特征在于:包括如权利要求1-7任一项所述的换热机组。
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