CN209181321U - 板管复合换热型蒸发式冷水机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种板管复合换热型蒸发式冷水机组，包括压缩机、蒸发式冷凝器、蒸发器及节流装置，蒸发式冷凝器包括布水装置、集水盘及换热器，布水装置与集水盘之间设有输水通道，输水通道上设有水泵，压缩机、换热器、节流装置及蒸发式冷凝器依次首尾连通形成制冷剂流道，换热器包括传热片及换热管，传热片上设有与换热管匹配的安放槽，传热片、换热管上均设有涂层，传热片与换热管之间的间隙设有填充物，涂层及填充物为石墨烯材料或石墨烯混合物，蒸发器内设有用于与制冷剂流道换热的冷冻水流道。由于石墨烯对金属表面良好的附着力等物理特性，起到防腐和防结垢的作用，结合石墨烯高导热系数的特点，能够增强换热器内外工质的换热效果。

Description

板管复合换热型蒸发式冷水机组

技术领域

本实用新型涉及热交换设备技术领域，特别是涉及一种板管复合换热型蒸发式冷水机组。

背景技术

蒸发式冷凝器作为冷水机组的换热部件，在使用的过程中，主要利用循环冷却水和空气对制冷系统中的冷媒降温，使其由高温气态变成中温液态，蒸发式冷凝器外表面的循环冷却水会有一小部分吸收冷媒的热量从而蒸发，被空气带走，由于循环冷却水系统为开放式系统，水箱中的水暴露在空气中，水质在循环利用的过程中会变得不稳定，浓缩倍数增大，会对系统各部件，尤其会对用于换热的换热片造成腐蚀，且有可能结水垢，影响换热效果。

同时，蒸发式冷凝器在停机后，其表面附着的冷却水蒸发，但水中杂质和盐类物质会留在冷凝器表面，形成水垢，长期反复上述过程，水垢越来越厚使得空调的使用寿命缩短，效率降低，能源浪费。

发明内容

基于此，本实用新型在于克服现有技术的不足，提供一种可防止发生腐蚀及结水垢的板管复合换热型蒸发式冷水机组。

其技术方案如下：

一种板管复合换热型蒸发式冷水机组，包括压缩机、蒸发式冷凝器、蒸发器及节流装置，所述蒸发式冷凝器包括布水装置、集水盘及换热器，所述布水装置设于所述换热器的上方，所述布水装置上设有出水口，所述集水盘设于所述换热器的下方，所述布水装置与所述集水盘之间设有输水通道，所述输水通道上设有水泵，所述压缩机、所述换热器、所述节流装置及所述蒸发式冷凝器依次首尾连通形成制冷剂流道，所述换热器包括传热片及换热管，所述传热片上设有与所述换热管匹配的安放槽，所述传热片、所述换热管上均设有涂层，所述传热片与所述换热管之间的间隙设有填充物，所述涂层及所述填充物为石墨烯材料或石墨烯混合物，所述蒸发器内设有用于与制冷剂流道换热的冷冻水流道。

上述板管复合换热型蒸发式冷水机组，制冷剂通过在制冷剂流道内循环流动，形成制冷循环，制冷剂可在蒸发器内与冷冻水流道换热，使冷冻水流道内的水降温，其中制冷剂在流过换热管时，制冷剂内的热量可传递至换热管及传热片上，水由布水装置的出水口流出，并经过换热器，流入集水盘中，集水盘中的水可由水泵带动，并通过输水管道回流至布水装置中，形成循环系统，水在流经传热片及换热管时，可与传热片及换热管进行热交换，对换热管内的物质进行降温冷却，在传热片、换热管上设置涂层，在传热片与换热管之间的间隙设置填充物，且涂层及填充物为石墨烯材料或石墨烯混合物，由于石墨烯的物理特性，对金属表面良好的附着力，能够在金属表面形成均匀且光滑的保护膜，可防止在使用过程中冷却水或蒸汽腐蚀传热片及换热管，且涂层及填充物为石墨烯时能够起到防腐和防结垢的作用，可延长换热器使用寿命，同时，由于液态石墨烯良好的流动性结合缝隙毛细力的作用，石墨烯能够完全填充满换热管与安放槽之间的缝隙，并且涂层厚度较薄且均匀分布，能够在传热片上形成连续的水膜，利用石墨烯高导热系数的特点，能够避免干点和增强换热器内外工质的换热效果。另外，由于石墨烯是制备和加工涂层的过程中不会消耗大量的能源，并且不会对环境造成空气和水污染，因此属于节能和环保兼备的新型防腐防垢工艺。

进一步地，所述涂层的厚度小于或等于1mm。

进一步地，所述传热片与所述换热管之间的间隙小于或等于3mm。

进一步地，所述蒸发式冷凝器还包括风机，所述换热管为蛇形盘管，所述换热管包括至少两个直线管段及弯曲管段，相邻的两个所述直线管段与所述弯曲管段的两端分别连通，所述直线管段沿横向设置，所述风机设于所述传热片的一侧，所述风机的风向沿所述直线管段的长度方向设置。

进一步地，当所述直线管段的数量为三个或三个以上时，相邻的两个所述直线管段之间的距离由上到下依次递增、递减或相等。

进一步地，所述换热管为无缝钢管、不锈钢管或铜管。

进一步地，所述传热片上设有限位槽和/或定位焊点。

进一步地，所述传热片为碳钢板、不锈钢板或铝片。

进一步地，所述蒸发器为管壳式换热器或板式换热器中的一种。

进一步地，所述蒸发式冷凝器的入口与所述压缩机的出口连通，所述蒸发式冷凝器的出口与所述节流装置的入口连通，所述节流装置的出口与所述蒸发器的入口连通，所述蒸发器的出口与所述压缩机的入口连通，所述蒸发式冷凝器的入口位于所述蒸发式冷凝器的出口的上方。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的板管复合换热型蒸发式冷水机组的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的蒸发式冷凝器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的换热器的正视图；

图4为本实用新型实施例所述的传热片的正视图；

图5为图3的A-A向局部剖视图。

附图标记说明：

100、压缩机，200、蒸发式冷凝器，210、布水装置，211、出水口，220、集水盘，230、换热器，231、传热片，231a、安放槽，232、换热管，232a、直线管段，232b、弯曲管段，233、涂层，234、填充物，240、水泵，250、风机，300、蒸发器，400、节流装置。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1至图5所示，一实施例公开了一种板管复合换热型蒸发式冷水机组，包括压缩机100、蒸发式冷凝器200、蒸发器300及节流装置400，蒸发式冷凝器200包括布水装置210、集水盘220及换热器230，布水装置210设于换热器230的上方，布水装置210上设有出水口211，集水盘220设于换热器230的下方，布水装置210与集水盘220之间设有输水通道，输水通道上设有水泵240，压缩机100、换热器230、节流装置400及蒸发式冷凝器200依次首尾连通形成制冷剂流道，换热器230包括传热片231及换热管232，传热片231上设有与换热管232匹配的安放槽231a，传热片231、换热管232上均设有涂层233，传热片231与换热管232之间的间隙设有填充物234，涂层233及填充物234为石墨烯材料或石墨烯混合物，换热管232、压缩机100、蒸发器300及节流装置400依次首尾连通形成制冷剂流道，蒸发器300内设有用于与制冷剂流道换热的冷冻水流道。

上述板管复合换热型蒸发式冷水机组，制冷剂通过在制冷剂流道内循环流动，形成制冷循环，制冷剂可在蒸发器300内与冷冻水流道换热，使冷冻水流道内的水降温，其中制冷剂在流过换热管232时，制冷剂内的热量可传递至换热管232及传热片231上，水由布水装置210的出水口211流出，并经过换热器230，流入集水盘220中，集水盘220中的水可由水泵240带动，并通过输水管道回流至布水装置210中，形成循环系统，水在流经传热片231及换热管232时，可与传热片231及换热管232进行热交换，对换热管232内的物质进行降温冷却，在传热片231、换热管232上设置涂层233，在传热片231与换热管232之间的间隙设置填充物234，且涂层233及填充物234为石墨烯材料或石墨烯混合物，由于石墨烯的物理特性，对金属表面良好的附着力，能够在金属表面形成均匀且光滑的保护膜，可防止在使用过程中冷却水或蒸汽腐蚀传热片231及换热管232，且涂层233及填充物234为石墨烯时能够起到防腐和防结垢的作用，可延长换热器使用寿命，同时，由于液态石墨烯良好的流动性结合缝隙毛细力的作用，石墨烯能够完全填充满换热管232与安放槽231a之间的缝隙，并且涂层厚度较薄且均匀分布，能够在传热片231上形成连续的水膜，利用石墨烯高导热系数的特点，能够避免干点和增强换热器内外工质的换热效果。另外，由于石墨烯是制备和加工涂层的过程中不会消耗大量的能源，并且不会对环境造成空气和水污染，因此属于节能和环保兼备的新型防腐防垢工艺。

可选地，如图2所示，布水装置210上设有至少两个出水口211，出水口211沿水平方向间隔设置。此时水在流经换热器230时，换热面积更大，可提高换热效果。

可选地，传热片231靠近换热管232的一侧侧面上设有涂层233，或传热片231的两侧面上均设有涂层233。

可选地，传热片231为金属结构，石墨烯材料对金属表面的附着力较好，可在传热片231及换热管232表面形成致密的保护层，起到更好的物理防腐作用。

此外，传统的防护涂层233受限于自身材料性质及工艺，对金属基体的腐蚀防护作用往往不理想，个别性能突出的成本又很高，降低了涂层233的性价比，而且相当一部分涂层233因含铅锌或铬酸盐等重金属或有毒物质，存在一定的环境污染风险，也消耗了大量的不可再生资源，不利于社会经济的可持续发展，而本申请中的石墨烯在制备过程中不会消耗大量的能源，并且不会对环境造成污染，且石墨烯具有更坚固抗损伤的力学性能，可显著延缓金属基体的腐蚀速度，相比于液态金属材料，制备过程更环保，成本更低，同时防腐防水垢的效果更好。

具体地，涂层233及填充物234石墨烯混合物时，石墨烯混合物中的石墨烯为主要成分。

进一步地，传热片231为碳钢板、不锈钢板或铝片。

可选地，可将上述传热片231及换热管232浸泡在石墨烯溶液中，由于液态石墨烯流动性较好，可渗透进安放槽231a内及传热片231与换热管232之间的间隙内，填充效果较好，可防止由于填充不完全造成缝隙，在缝隙内累积水垢。

可选地，也可采用电喷涂的方法，将石墨烯加入水或有机溶剂中，采用高能超声法将石墨烯粉碎，制备成浓度为0.3～0.6mg/ml的石墨烯溶液，此时石墨烯溶液中具有单层石墨烯、多层石墨烯或其混合物。先将待喷涂零件预热至120℃左右，再将石墨烯溶液通过电喷涂在待喷涂零件表面形成均匀的保护涂层233，厚度较采用上述浸泡的方法更薄，尤其适用于除缝隙外的换热板片，此方法成本较低，可以和上述浸泡法一起使用，实现互补。

进一步地，涂层233的厚度小于或等于1mm。石墨烯涂层233具有较高的导热系数，以及对金属表面良好的附着力，能够在金属表面形成均匀且光滑的保护膜，并且由于石墨烯的物理特性，能够起到防腐和防水垢的作用。

进一步地，传热片231与换热管232之间的间隙小于或等于3mm。上述结构缝隙小，当进行液态石墨烯浸泡时，由于液态石墨烯的黏性，液体石墨烯会发生毛细管作用，在渗透至传热板与换热管232之间的间隙内之后，能使在接触的间隙内形成的填充物234，并保证填充物234均匀且厚度薄，不仅使传热板与换热管232完全融接为一个整体，而且由于填充物234的厚度薄，有效减少了传热板与换热管232之间的接触热阻。传热板与换热管232之间的间隙较小时，液态石墨烯渗透的毛细管作用越较为明显，形成的填充物234会更均匀。

进一步地，如图2及图3所示，蒸发式冷凝器200还包括风机250，换热管232为蛇形盘管，换热管232包括至少两个直线管段232a及弯曲管段232b，相邻的两个直线管段232a与弯曲管段232b的两端分别连通，直线管段232a沿横向设置，风机250设于传热片231的一侧，风机250的风向沿直线管段232a的长度方向设置。蛇形盘管可增加传热片231与换热管232之间的换热面积，提高换热效果，风机250可加快水、换热管232及传热片231的热量散失，可提高对换热管232内物质的冷却效果，且风机250的风向沿直线管段232a的长度方向设置，不存在背风面，防止换热管232及传热片231形成表面干点，减少结水垢的风险，同时冷却效果更好。

可选地，上述蛇形盘管可通过将管件弯折制成，也可通过将弯曲管段232b与直管段焊接制成。

具体地，上述蛇形盘管通过将管件进行多次S形弯折制成，蛇形盘管的直线段相互平行或近似平行。

在其他实施例中，换热管232也可为螺旋线形管件。

进一步地，当直线管段232a的数量为三个或三个以上时，相邻的两个直线管段232a之间的距离由上到下依次递增、递减或相等。其中，相邻的两个直线管段232a之间的距离相等时，换热效果较好。

进一步地，换热管232为无缝钢管、不锈钢管或铜管。

可选地，换热管232内的流道的截面形状可为圆形、椭圆形、螺旋形、波纹形或橄榄形等。

可选地，换热管232的内外壁均为光滑面；或换热管232的内外壁上均设有螺纹。当换热管232的内外壁上均设有螺纹时，可增加换热面积，提高换热效果。

可选地，安放槽231a的深度小于换热管232的外径。当换热管232安置于安放槽231a内的时候，可以有一部分露出于安放槽231a外，可直接与冷却水接触，此种做法可以增大换热管232与水的直接接触面积。

可选地，安放槽231a可通过冲压形成，也可在生产传热板时一体成型。

可选地，安放槽231a为与换热管232的一侧壁匹配的弧形槽。此时可增加换热管232与传热片231之间的热交换，提高换热效果。

进一步地，传热片231上设有限位槽和/或定位焊点。为保证浸泡液态石墨烯时，传热板与换热管232之间不发生位移，且间距能足够小，可以在传热板上设置若干限位槽和/或定位定位焊点，在浸泡之前，通过限位槽限位安装或定位定位焊点部分焊接，先对换热管232实现预固定。这样的结构可以保证在浸泡液态石墨烯时，换热管232与传热板片之间不会发生位移，并且保证两者之间的缝隙足够小。

可选地，传热板上还设有导水纹路、倒水开孔或加强筋等结构中的一种或多种。可增加水流经传热板时的均匀性，形成厚度相近的水膜。

进一步地，蒸发器300为管壳式换热器或板式换热器中的一种。

进一步地，如图1所示，蒸发式冷凝器200的入口与压缩机100的出口连通，蒸发式冷凝器200的出口与节流装置400的入口连通，节流装置400的出口与蒸发器300的入口连通，蒸发器300的出口与压缩机100的入口连通，蒸发式冷凝器200的入口位于蒸发式冷凝器200的出口的上方。制冷剂经过蒸发器300换热，由低温状态升温，并进入压缩机100，形成高温流体进入蒸发式冷凝器200中，经过蒸发式冷凝器200的冷却，制冷剂经过节流装置400并再次进入蒸发器300中，此时制冷剂温度较低，可吸收热量，制冷剂通过与冷冻水流道的换热，对冷水通道内的水降温，此时冷水通道内的水可用于工业降温等，节流装置400可用于流速增加，静压力降低，且蒸发式冷凝器200的入口位于蒸发式冷凝器200的出口的上方，当水有出水口211流出时，先与刚进入蒸发式冷凝器200的制冷剂进行换热，此时温差较大，换热效果明显。

具体地，上述蒸发式冷凝器200的入口为换热管232的入口，上述蒸发式冷凝器200的出口为换热管232的出口。

具体地，换热管232的入口与换热管232的出口均设于传热片231外侧。此时换热过程不会影响入口与出口的连接，防止入口与出口处被腐蚀或结水垢。

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)

1.一种板管复合换热型蒸发式冷水机组，其特征在于，包括压缩机、蒸发式冷凝器、蒸发器及节流装置，所述蒸发式冷凝器包括布水装置、集水盘及换热器，所述布水装置设于所述换热器的上方，所述布水装置上设有出水口，所述集水盘设于所述换热器的下方，所述布水装置与所述集水盘之间设有输水通道，所述输水通道上设有水泵，所述压缩机、所述换热器、所述节流装置及所述蒸发式冷凝器依次首尾连通形成制冷剂流道，所述换热器包括传热片及换热管，所述传热片上设有与所述换热管匹配的安放槽，所述传热片、所述换热管上均设有涂层，所述传热片与所述换热管之间的间隙设有填充物，所述涂层及所述填充物为石墨烯材料或石墨烯混合物，所述蒸发器内设有用于与制冷剂流道换热的冷冻水流道。

2.根据权利要求1所述的板管复合换热型蒸发式冷水机组，其特征在于，所述涂层的厚度小于或等于1mm。

3.根据权利要求1所述的板管复合换热型蒸发式冷水机组，其特征在于，所述传热片与所述换热管之间的间隙小于或等于3mm。

4.根据权利要求1所述的板管复合换热型蒸发式冷水机组，其特征在于，所述蒸发式冷凝器还包括风机，所述换热管为蛇形盘管，所述换热管包括至少两个直线管段及弯曲管段，相邻的两个所述直线管段与所述弯曲管段的两端分别连通，所述直线管段沿横向设置，所述风机设于所述传热片的一侧，所述风机的风向沿所述直线管段的长度方向设置。

5.根据权利要求4所述的板管复合换热型蒸发式冷水机组，其特征在于，当所述直线管段的数量为三个或三个以上时，相邻的两个所述直线管段之间的距离由上到下依次递增、递减或相等。

6.根据权利要求1-5任一项所述的板管复合换热型蒸发式冷水机组，其特征在于，所述换热管为无缝钢管、不锈钢管或铜管。

7.根据权利要求1-5任一项所述的板管复合换热型蒸发式冷水机组，其特征在于，所述传热片上设有限位槽和/或定位定位焊点。

8.根据权利要求1-5任一项所述的板管复合换热型蒸发式冷水机组，其特征在于，所述传热片为碳钢板、不锈钢板或铝片。

9.根据权利要求1-5任一项所述的板管复合换热型蒸发式冷水机组，其特征在于，所述蒸发器为管壳式换热器或板式换热器中的一种。

10.根据权利要求9所述的板管复合换热型蒸发式冷水机组，其特征在于，所述蒸发式冷凝器的入口与所述压缩机的出口连通，所述蒸发式冷凝器的出口与所述节流装置的入口连通，所述节流装置的出口与所述蒸发器的入口连通，所述蒸发器的出口与所述压缩机的入口连通，所述蒸发式冷凝器的入口位于所述蒸发式冷凝器的出口的上方。