CN208704511U - 热泵换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热泵换热器，即一种可模拟在空间微重力环境下工作的相变换热器，具体为一种旋转型的板式换热器，该热泵换热器包括有加热室、气液分离室、蒸发室、布膜器、除沫器和转轴。加热室一端与加热介质进料管连接，另一端与加热介质出料管连接，蒸发室与废液进料管连接，蒸发室与废液进料管之间连接有夹套和布膜器，蒸发室通过液管和气管与气液分离室连接，气液分离室与除沫器连接，除沫器与回气管连接，分离室还与浓缩液管连接，分离室与转轴连接并可与加热室、蒸发室一起绕转轴旋转。该热泵换热器可在地面上模拟换热器在空间微重力环境下的工作状态，对于研究空间具有介质相变的传热强化过程具有优势，且具有应用的灵活性与易用性。

Description

热泵换热器

技术领域

本实用新型涉及相变换热器技术领域，特别是涉及一种适用于空间环境模拟的热泵换热器。

背景技术

现有技术中，地面上的热交换装置工作过程中介质均受到地球引力的作用，理论分析和应用研究阶段都必须考虑重力因素对换热过程的影响。在发生相变的传热模式中，介质气液界面处产生的气泡形成一层热阻，气泡的附着与剥离对强化换热强度具有重要影响。由于重力场的存在，虽然气泡质量很小，但也会因受其自身重力作用而不易脱离两相界面。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统技术存在的问题，提供一种改善介质气液界面之间气体、液体换热的模式，即消除了相变过程中介质气液界面处气泡影响的热泵换热器。

第一方面，本实用新型实施例提供了热泵换热器，所述热泵换热器包括：加热室、气液分离室、蒸发室、布膜器、除沫器、夹套、加热介质进料管、废液进料管、加热介质出料管、浓缩液管以及转轴，所述加热介质进料管与所述加热室连接，所述加热介质进料管用于将加热介质通过所述加热介质进料管输入至所述加热室，所述加热介质出料管与所述加热室连接，所述加热介质出料管用于将完成热交换后的所述加热介质通过所述加热介质出料管完成输出，所述布膜器与所述废液进料管和所述夹套连接，所述气液分离室与所述除沫器连接，所述除沫器与回气管连接，所述气液分离室与所述浓缩液管连接，所述气液分离室与所述转轴连接。

在其中一个实施例中，所述布膜器与所述废液进料管和所述夹套连接，构成一个环形空间。

在其中一个实施例中，所述布膜器用于将通过所述废液进料管输入进所述环形空间的待处理的废液进行均匀布膜处理。

在其中一个实施例中，还包括液管，所述液管与所述蒸发室连接，且所述液管与所述气液分离室连接。

在其中一个实施例中，还包括气管，所述气管与所述蒸发室连接，且所述气管与所述气液分离室连接。

在其中一个实施例中，所述气液分离室用于将旋转分离方式产生的气态溶剂物输入至所述除沫器。

在其中一个实施例中，所述除沫器用于将所述气液分离室通过旋转分离方式产生的气态溶剂物中夹带的液滴与杂质进行滤除。

在其中一个实施例中，所述加热室与所述蒸发室为倒立的伞状板型式。

在其中一个实施例中，所述气液分离室围绕所述转轴360°旋转转动。

在其中一个实施例中，所述加热室围绕所述转轴360°旋转转动，所述蒸发室围绕所述转轴360°旋转转动。

本实用新型提供的热泵换热器，即一种可模拟在空间微重力环境下工作的相变换热器，包括有加热室、气液分离室、蒸发室、布膜器、除沫器和转轴。加热室一端与加热介质进料管连接，另一端与加热介质出料管连接，蒸发室与废液进料管连接，蒸发室与废液进料管之间连接有夹套和布膜器，蒸发室通过液管和气管与气液分离室连接，气液分离室与除沫器连接，除沫器与回气管连接，分离室还与浓缩液管连接，分离室与转轴连接并可与加热室、蒸发室一起绕转轴旋转。该热泵换热器可在地面上模拟换热器在空间微重力环境下的工作状态，对于研究空间具有介质相变的传热强化过程具有优势，且具有应用的灵活性与易用性。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例中的一种热泵换热器的结构示意图；

其中，1-液管、2-气管、3-加热室、4-气液分离室、5-布膜器、6-蒸发室、7-回气管、8-除沫器、9-夹套、10-废液进料管、11-加热介质进料管、12-加热介质出料管、13-浓缩液管、14-转轴。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型一种热泵换热器进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，如果这种换热器工作在太空失重环境和临近空间微重力环境下，介质的蒸发过程将不会出现类似气液界面受重力影响的情况。为在地面研究空间换热过程中具有相变的传热传质机理，可以通过在工作介质中添加抑制气泡大量产生的化学剂，通过消除气泡影响近似模拟其在微重力环境下的工作过程。这种做法完全改变了介质之间换热的模式，消除了相变过程中工质的潜热影响，无相变换热的强度远弱于具有相变的换热。也有研究者设想通过提高介质在管内的流速，借以将气液界面的气泡迅速带走从而模拟空间微重力环境下的气液交界面。但根据最后的理论计算得出，由于所需达到的管内临界流速较高和临界管径过小，当前的产品技术水平和加工工艺水平均尚无法实现。鉴于上述现状，模拟微重力环境下工作的换热器开发工作需要另辟思路寻求突破。该实用新型提供一种可在地面上模拟空间微重力环境下工作的换热器，该装置能够模拟失重介质的相变换热过程。

结合图1所示，为可模拟空间微重力环境下工作的换热器结构示意图，即一种热泵换热器包括：加热室3、气液分离室4、蒸发室6、布膜器5、除沫器8、夹套9、加热介质进料管11、废液进料管、加热介质出料管12、浓缩液管13以及转轴14，加热介质进料管11与加热室3连接，加热介质进料管11用于将加热介质通过加热介质进料管11输入至加热室3，加热介质出料管12与加热室3连接，加热介质出料管12用于将完成热交换后的加热介质通过加热介质出料管12完成输出，布膜器5与废液进料管10和夹套9连接，气液分离室4与除沫器8连接，除沫器8与回气管7连接，气液分离室4与浓缩液管13连接，气液分离室4与转轴14连接。

在一个实施例中，布膜器5与废液进料管10和夹套9连接，构成一个环形空间。布膜器5用于将通过废液进料管10输入进环形空间的待处理的废液进行均匀布膜处理。

此外，热泵换热器还包括液管1，液管1与蒸发室6连接，且液管1与气液分离室4连接。此外，热泵换热器还包括气管2，气管2与蒸发室6连接，且气管2与气液分离室4连接。

需要说明的是，气液分离室4用于将旋转分离方式产生的气态溶剂物输入至除沫器8。除沫器8用于将气液分离室4通过旋转分离方式产生的气态溶剂物中夹带的液滴与杂质进行滤除。

此外，还需要说明的是，加热室3与蒸发室6为倒立的伞状板型式。此外，气液分离室4围绕转轴14可以360°旋转转动。加热室3围绕转轴14可以360°旋转转动，蒸发室6围绕转轴14可以360°旋转转动。

具体的，模拟空间微重力环境下工作的换热器包括加热室3、气液分离室4、蒸发室6、布膜器5、除沫器8、夹套9和转轴14，加热室3与加热介质进料管11以及加热介质出料管12连接，加热介质通过其进料管进入加热室，从出料管流走。废液进料管10和夹套9以及布膜器5连接，构成一个可供废液短暂停留的环形空间，待处理的废液从进料管10进入夹套9空间，通过布膜器5后均匀地出去，然后进入蒸发室6中。蒸发室6、液管1和气管2以及气液分离室4连接，废液在蒸发室6里受热蒸发，一部分溶剂汽化，剩下溶液被浓缩，然后通过液管1和气管2进入气液分离室4。气液分离室4、除沫器8和回气管7连接，在气液分离室4里通过旋转分离产生的气态溶剂物经过除沫器8后，夹带9的液滴和杂质被除去，成为洁净的物质，然后进入回气管7。气液分离室4与浓缩液管13连接，气液分离室4里经旋转分离产生的浓缩液通过浓缩液管13排走。

本实用新型提供的热泵换热器，即一种可模拟在空间微重力环境下工作的相变换热器，具体为一种旋转型的板式换热器，该热泵换热器包括有加热室、气液分离室、蒸发室、布膜器、除沫器和转轴。加热室一端与加热介质进料管连接，另一端与加热介质出料管连接，蒸发室与废液进料管连接，蒸发室与废液进料管之间连接有夹套和布膜器，蒸发室通过液管和气管与气液分离室连接，气液分离室与除沫器连接，除沫器与回气管连接，分离室还与浓缩液管连接，分离室与转轴连接并可与加热室、蒸发室一起绕转轴旋转。该热泵换热器可在地面上模拟换热器在空间微重力环境下的工作状态，即通过某一速度的旋转运动实现，这对于研究空间具有介质相变的传热强化过程具有优势，且具有应用的灵活性与易用性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种热泵换热器，其特征在于，所述热泵换热器包括：加热室、气液分离室、蒸发室、布膜器、除沫器、夹套、加热介质进料管、废液进料管、加热介质出料管、浓缩液管以及转轴，所述加热介质进料管与所述加热室连接，所述加热介质进料管用于将加热介质通过所述加热介质进料管输入至所述加热室，所述加热介质出料管与所述加热室连接，所述加热介质出料管用于将完成热交换后的所述加热介质通过所述加热介质出料管完成输出，所述布膜器与所述废液进料管和所述夹套连接，所述气液分离室与所述除沫器连接，所述除沫器与回气管连接，所述气液分离室与所述浓缩液管连接，所述气液分离室与所述转轴连接。

2.根据权利要求1所述的热泵换热器，其特征在于，所述布膜器与所述废液进料管和所述夹套连接，构成一个环形空间。

3.根据权利要求1或2所述的热泵换热器，其特征在于，所述布膜器用于将通过所述废液进料管输入进环形空间的待处理的废液进行均匀布膜处理。

4.根据权利要求1所述的热泵换热器，其特征在于，还包括液管，所述液管与所述蒸发室连接，且所述液管与所述气液分离室连接。

5.根据权利要求1所述的热泵换热器，其特征在于，还包括气管，所述气管与所述蒸发室连接，且所述气管与所述气液分离室连接。

6.根据权利要求1所述的热泵换热器，其特征在于，所述气液分离室用于将旋转分离方式产生的气态溶剂物输入至所述除沫器。

7.根据权利要求1或6所述的热泵换热器，其特征在于，所述除沫器用于将所述气液分离室通过旋转分离方式产生的气态溶剂物中夹带的液滴与杂质进行滤除。

8.根据权利要求1所述的热泵换热器，其特征在于，所述加热室与所述蒸发室为倒立的伞状板型式。

9.根据权利要求1所述的热泵换热器，其特征在于，所述气液分离室围绕所述转轴360°旋转转动。

10.根据权利要求1所述的热泵换热器，其特征在于，所述加热室围绕所述转轴360°旋转转动，所述蒸发室围绕所述转轴360°旋转转动。