CN209588462U - 一种热泵补气增焓用中间经济器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热泵补气增焓用中间经济器，用于基于准二级制冷/制热系统的补气增焓热泵/空调，包括制冷剂一入口、渐扩段、前管板、制冷剂二出口、圆筒、自支撑型强化传热铜管、后管板、渐缩段、制冷剂一出口和制冷剂二入口，制冷剂一入口、渐扩段、自支撑型强化传热铜管、渐缩段和制冷剂一出口构成制冷剂一流动的管程空间，前管板、制冷剂二出口、圆筒、后管板和制冷剂二入口构成制冷剂二流动的壳程空间。本实用新型通过在管程和壳程内的不同温度、压力、焓值的制冷剂之间的热交换，达到将其中一股制冷剂彻底汽化的目的，以满足补气压缩机二次吸气制冷剂必须为气态制冷剂的要求，从而实现补气增焓压缩制冷/制热的目的。

Description

一种热泵补气增焓用中间经济器

技术领域

本实用新型涉及制冷和采暖技术领域，具体涉及一种热泵补气增焓用中间经济器。

背景技术

热泵/空调在低温环境下，其制热能力急剧衰减，如何有效改善、提高空调制热量一直是行业研究的课题。近年来，在准二级压缩制冷/制热循环技术的基础上，开发出了补气增焓热泵/空调，在一定程度上能较好地解决此问题。

目前，补气增焓热泵/空调的循环系统主要有两种，一种是带闪蒸器的准二级压缩循环系统，另一种是带中间经济器的准二级压缩循环系统。闪蒸器和中间经济器是补气增焓热泵空调的关键传热和气液分离部件。

现阶段，绝大部分空调厂家采用板式换热器作为中间经济器。由于板式换热器的冷、热两侧流道的换热空间体积相等，不能很好地适应冷、热流道内不同制冷剂体积流量大小变化的需求，从而导致板式换热器的换热效果不够理想，其性价比不高。此外，板式换热器通常为不锈钢材质，而制冷剂管道为铜质材质，两者之间的焊接也存在一定的困难。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种热泵补气增焓用中间经济器，采用自支撑型高效强化传热铜管，并利用逆流传热原理和非对称传热空间设计，能有效解决板式换热器作为中间经济器引起的不良问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种热泵补气增焓用中间经济器，用于基于准二级制冷/制热系统的补气增焓热泵/空调，包括制冷剂一入口、渐扩段、前管板、制冷剂二出口、圆筒、自支撑型强化传热铜管、后管板、渐缩段、制冷剂一出口和制冷剂二入口；

制冷剂一入口通过渐扩段与圆筒前端面相连，圆筒后端面通过渐缩段与制冷剂一出口相连，前管板与圆筒前端内壁密闭连接，后管板与圆筒后端内壁密闭连接，自支撑型强化传热铜管前端气密连接在前管板上，且前端口穿过前管板与渐扩段相通，后端气密连接在后管板上，且后端口穿过后管板与渐缩段相通，制冷剂二出口设置在圆筒前端上部，且位于前管板后侧，制冷剂二入口设置在圆筒后端下部，且位于后管板前侧；

自支撑型强化传热铜管为多根，排列组合成自支撑型强化传热铜管束，自支撑型强化传热铜管由蒸发铜管经螺旋扭曲而成，相邻的自支撑型强化传热铜管在最大变径凸点处相互接触形成自支撑结构，形成的间隙可供制冷剂二流通；

制冷剂一入口、渐扩段、自支撑型强化传热铜管、渐缩段和制冷剂一出口构成制冷剂一流动的管程空间，前管板、制冷剂二出口、圆筒、后管板和制冷剂二入口构成制冷剂二流动的壳程空间，且管程空间与壳程空间的体积比在1：1至1：6之间。

本实用新型的热泵补气增焓用中间经济器，通过在管程和壳程内的不同温度、压力、焓值的制冷剂之间的热交换，达到将其中一股制冷剂彻底汽化的目的，以满足补气压缩机二次吸气制冷剂必须为气态制冷剂的要求，从而实现补气增焓压缩制冷/制热的目的。且管程和壳程的体积空间，可根据制冷剂的相间变化需求，通过改变自支撑型强化传热铜管的长/短轴比、扭矩等主要结构参数进行调节，以满足气、液制冷剂在传热过程中的体积需求，能很好地控制制冷剂流速，提高总换热系数，减少铜管的换热面积或铜管数量。

进一步的，所述的自支撑型强化传热铜管包括依次相连的直管段一、扭曲管段和直管段二，直管段一的外壁与前管板气密连接，直管段二的外壁与后管板气密连接。通过直管与管板配合，容易实现气密连接。

进一步地，所述的自支撑型强化传热铜管与前管板、后管板为可拆卸连接，通过更换不同长/短轴比的自支撑型强化传热铜管，改变管程空间与壳程空间的体积比。从而满足不同制冷剂在壳程的相变体积变化需求。

进一步地，所述的冷剂一入口、渐扩段、制冷剂二出口、圆筒、渐缩段、制冷剂一出口和制冷剂二入口均采用铜材质制成。方便与补气增焓热泵空调的制冷剂铜质管道之间的焊接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、采用自支撑型强化传热铜管作为高效换热管，具有结构紧凑、体积小，安装空间要求相对较小，有利于减少整个热泵/空调的体积，特别适合于安装空间紧张的热泵/空调。

2、采用自支撑型强化传热铜管和逆流传热方式，在制冷剂冷、热流道中产生的离心力有利于产生二次流，使得制冷剂的热边界层变薄，降低传热热阻，较之传统的换热器，其传热效率高。对于同样的传热量或效率，可减少传热面积，从而降低造价，节约成本。

3、本实用新型能更好地汽化进入补气压缩机二次吸气口的制冷剂，从而避免因制冷剂汽化不完善，对压缩机可能造成的液击现象，延长压缩机的使用寿命。

4、本实用新型的热泵补气增焓用中间经济器全部材质为铜质，有利于与补气增焓热泵/空调的制冷剂铜质管道之间的焊接。

附图说明

图1是本实用新型装置的主视平面示意图；

图2是本实用新型装置的剖面示意图一，其中，自支撑型强化传热铜管近似圆管，管/壳程体积比为1:1；

图3是本实用新型装置的剖面示意图一，其中，自支撑型强化传热铜管为椭圆管，管/壳程体积比为1:3；

图4是本实用新型装置的剖面示意图一，其中，自支撑型强化传热铜管为扁平管，管/壳程体积比为1:6；

附图标记说明：1-制冷剂一入口；2-渐扩段；3-前管板；4-制冷剂二出口；5-圆筒；501-壳程空间；6-自支撑型强化传热铜管；601-直管段一；602-扭曲管段；603-直管段二；604-管程空间；7-后管板；8-渐缩段；9-制冷剂一出口；10-制冷剂二入口。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，一种热泵补气增焓用中间经济器，用于基于准二级制冷/制热系统的补气增焓热泵/空调，主要包括制冷剂一入口1、渐扩段2、前管板3、制冷剂二出口4、圆筒5、自支撑型强化传热铜管6、后管板7、渐缩段8、制冷剂一出口9和制冷剂二入口10。其中，制冷剂一入口1、制冷剂二出口4、制冷剂一出口9和制冷剂二入口10均为圆管，渐扩段2和渐缩段8为锥形管，且冷剂一入口1、渐扩段2、制冷剂二出口4、圆筒5、渐缩段8、制冷剂一出口9和制冷剂二入口10全部采用铜材质制成，方便与补气增焓热泵空调的制冷剂铜质管道之间的焊接。

制冷剂一入口1通过渐扩段2与圆筒5前端面相连，圆筒5后端面通过渐缩段8与制冷剂一出口9相连，前管板3与圆筒5前端内壁密闭连接，后管板7与圆筒5后端内壁密闭连接，自支撑型强化传热铜管6前端气密连接在前管板3上，且前端口穿过前管板3与渐扩段2相通，后端气密连接在后管板7上，且后端口穿过后管板7与渐缩段8相通，制冷剂二出口4设置在圆筒5前端上部，且位于前管板3后侧，制冷剂二入口10设置在圆筒5后端下部，且位于后管板7前侧。

自支撑型强化传热铜管6为多根，经排列组合构成自支撑型强化传热铜管束，自支撑型强化传热铜管6由依次相连的直管段一601、扭曲管段602和直管段二603组成，直管段一601的外壁与前管板3气密连接，直管段二603的外壁与后管板7气密连接，扭曲管段602则由圆外肋片蒸发铜管经螺旋扭曲而成，相邻的自支撑型强化传热铜管6在最大变径凸点处相互接触形成自支撑结构，可避免因制冷剂流速过大所产生的震动和噪声，形成的间隙可供制冷剂二流通。

制冷剂一入口1、渐扩段2、自支撑型强化传热铜管6、渐缩段8和制冷剂一出口9构成制冷剂一流动的管程空间604；前管板3、制冷剂二出口4、圆筒5、后管板7和制冷剂二入口10构成制冷剂二流动的壳程空间501；制冷剂一和制冷剂二通过自支撑型强化传热铜管束的内、外通道进行间壁换热，二者之间不接触。自支撑型强化传热铜管6与前管板3、后管板7为可拆卸连接，通过更换不同长/短轴比的自支撑型强化传热铜管6，可改变管程空间604与壳程空间501的体积比，使其在1：1到1：6之间的范围内变化，从而满足不同制冷剂在壳程的相变体积变化需求，如图2-4所示。

下面对本实用新型的热泵补气增焓用中间经济器的运行过程进行说明：

从补气增焓热泵空调冷凝器流出的一路高温、高压的制冷剂一(主路)经过制冷剂一入口1流入，经渐扩段2流入筒体5的前端，经前管板3上的换热管口分液后，流入自支撑型强化传热铜管6进行换热，然后经渐缩段8汇聚后，从制冷剂一出口9进入连接蒸发器的制冷剂管道。

从补气增焓热泵空调冷凝器流出的另一路高温、高压的制冷剂二(辅路)经电子膨胀阀节流后，变成中温、中压的制冷剂气液混合物，经过制冷剂二入口10进入圆筒5，流过壳程空间501后，经制冷剂二出口4，进入连接压缩机二次吸气口的制冷剂管道。

制冷剂一和制冷剂二在热泵补气增焓用中间经济器中，由于温差的驱动，通过自支撑型强化传热铜管束进行间接换热，从而达到气化制冷剂二的目的。

由于两路制冷剂流体之间的换热采用了逆流传热以及强化传热的方法，从而使得制冷剂二完全气化，较之传统的板式换热器，其汽化程度更彻底，能防止压缩机的“液击”现象，更好地保护压缩机，延长压缩机的使用寿命。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种热泵补气增焓用中间经济器，用于基于准二级制冷/制热系统的补气增焓热泵/空调，其特征在于：包括制冷剂一入口(1)、渐扩段(2)、前管板(3)、制冷剂二出口(4)、圆筒(5)、自支撑型强化传热铜管(6)、后管板(7)、渐缩段(8)、制冷剂一出口(9)和制冷剂二入口(10)；

制冷剂一入口(1)通过渐扩段(2)与圆筒(5)前端面相连，圆筒(5)后端面通过渐缩段(8)与制冷剂一出口(9)相连，前管板(3)与圆筒(5)前端内壁密闭连接，后管板(7)与圆筒(5)后端内壁密闭连接，自支撑型强化传热铜管(6)前端气密连接在前管板(3)上，且前端口穿过前管板(3)与渐扩段(2)相通，后端气密连接在后管板(7)上，且后端口穿过后管板(7)与渐缩段(8)相通，制冷剂二出口(4)设置在圆筒(5)前端上部，且位于前管板(3)后侧，制冷剂二入口(10)设置在圆筒(5)后端下部，且位于后管板(7)前侧；

自支撑型强化传热铜管(6)为多根，排列组合成自支撑型强化传热铜管束，自支撑型强化传热铜管(6)由圆外肋片蒸发铜管经螺旋扭曲而成，相邻的自支撑型强化传热铜管(6)在最大变径凸点处相互接触形成自支撑结构，形成的间隙可供制冷剂二流通；

制冷剂一入口(1)、渐扩段(2)、自支撑型强化传热铜管(6)、渐缩段(8)和制冷剂一出口(9)构成制冷剂一流动的管程空间(604)，前管板(3)、制冷剂二出口(4)、圆筒(5)、后管板(7)和制冷剂二入口(10)构成制冷剂二流动的壳程空间(501)，且管程空间与壳程空间的体积比在1：1至1：6之间。

2.根据权利要求1所述的一种热泵补气增焓用中间经济器，其特征在于：所述的自支撑型强化传热铜管(6)包括依次相连的直管段一(601)、扭曲管段(602)和直管段二(603)，直管段一(601)的外壁与前管板(3)气密连接，直管段二(603)的外壁与后管板(7)气密连接。

3.根据权利要求2所述的一种热泵补气增焓用中间经济器，其特征在于：所述的自支撑型强化传热铜管(6)与前管板(3)、后管板(7)为可拆卸连接，通过更换不同长/短轴比的自支撑型强化传热铜管(6)，改变管程空间与壳程空间的体积比。

4.根据权利要求1所述的一种热泵补气增焓用中间经济器，其特征在于：所述的冷剂一入口(1)、渐扩段(2)、制冷剂二出口(4)、圆筒(5)、渐缩段(8)、制冷剂一出口(9)和制冷剂二入口(10)均采用铜材质制成。