CN210128528U - 一种热交换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热交换装置，包括蒸发部，其具有封闭的蒸发腔；冷凝部，其具有封闭的冷凝腔；连接管，其连接在蒸发部和冷凝部之间，用于将蒸发腔和冷凝腔连通，蒸发腔中填充有相变介质；冷媒通道，其设置在蒸发腔中，且两端分别用于连接外部冷媒管道。本热交换装置通过设置相连通的蒸发腔和冷凝腔，蒸发腔中填充有相变介质，冷媒通道穿过蒸发腔，冷媒通道中流通的高温冷媒在蒸发腔中对相变介质进行加热，相变介质在气液二相之间进行变化放热，为潜热换热，换热效率高，同时液化后的相变介质温度高于周围空气，会继续放热，也即本方案可以潜热换热结合显热放热，较单显热换热，换热效率大幅提升。

Description

一种热交换装置

技术领域

本实用新型涉及一种热交换装置。

背景技术

热交换装置广泛应用在工业换热或者民用采暖方面，对于热泵系统而言，目前热交换装置主要为与水-空气热交换装置相结合的方案，其换热原理是吸热后的冷媒将水加热，然后驱动水在冷媒-水热交换装置与水-空气热交换装置间循环，水在水-空气热交换装置循环过程中放热，热交换装置里面流通的换热介质为水，该种换热方式主要具有以下缺点：

1、水循环的流经通道长，需要通过循环泵驱动用户端水-空气热交换装置中水的循环，循环泵带来的噪音较大。

2、水侧为液态常压，仅为显热换热，换热效率较低，需求的冷媒温度和压力较高，能效较低。

3、水系统过滤器脏堵风险高，过滤器脏堵后导致采暖效率降低，功耗增加，甚至导致机组报警停机。

4、室内换热器以及用户端水-空气热交换装置内热传导介质为水，需进行防冻处理，避免换热器冻裂，导致设备损坏。

发明内容

本实用新型针对现有热交换装置的采用水循环的换热方式，水侧为液态常压，仅为显热换热，存在换热效率较低的技术问题，提出了一种热交换装置，可以解决上述问题。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

一种热交换装置，包括：

蒸发部，其具有封闭的蒸发腔；

冷凝部，其具有封闭的冷凝腔；

连接管，其连接在所述蒸发部和所述冷凝部之间，用于将所述蒸发腔和所述冷凝腔连通，所述蒸发腔中填充有相变介质，相变介质在所述蒸发腔和所述冷凝腔之间进行相变往复循环；

冷媒通道，其设置在所述蒸发腔中，且两端分别用于连接外部冷媒管道。

进一步的，所述冷媒通道包括：分流腔，其具有伸出至所述蒸发腔外部的冷媒进管；集流腔，其具有伸出至所述蒸发腔外部的冷媒出管；分流管，其具有多个，所述分流管的一端与所述分流腔连通，另外一端与所述集流腔连通。

进一步的，所述冷媒进管的进气端位于所述蒸发部的外部，其排气端连接在所述分流腔上，且位于所述分流腔的高度中心面上。

进一步的，所述冷媒出管的出液端位于所述蒸发部的外部，其进液端与所述集流腔的底部连接。

进一步的，所述冷媒通道还包括：底部管，其一端与所述分流腔的下表面连接，另外一端与所述冷媒出管连接。

进一步的，所述冷媒进管和/或冷媒出管水平设置。

进一步的，所述分流管为光管、内螺纹管、外螺纹管、翅片管或者花瓣管。

进一步的，所述连接管具有多个，沿所述蒸发部和所述冷凝部的长度方向均匀布设。

进一步的，所述连接管的外部设置有换热翅片。

进一步的，所述冷凝部上设置有与所述冷凝腔连通的压力保护装置。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本热交换装置通过设置相连通的蒸发腔和冷凝腔，蒸发腔中填充有相变介质，冷媒通道穿过蒸发腔，冷媒通道中流通的高温冷媒在蒸发腔中对相变介质进行加热，相变介质产生相变气化通过连接管进入进入至冷凝部，在连接管和冷凝部中冷凝放热用于加热外部空气，相变介质在气液二相之间进行变化放热，为潜热换热，换热效率高，同时液化后的相变介质温度高于周围空气，会继续放热，也即本方案可以潜热换热结合显热放热，较单显热换热，换热效率大幅提升。冷凝后的相变介质液化返回至蒸发腔中，继续吸热气化如此在蒸发腔与冷凝腔中循环，无需外设循环泵驱动相变介质循环。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 本实用新型所提出的热交换装置的一种实施例的结构示意图；

图2是图1的局部剖视图；

图3是图2中冷媒通道的结构示意图；

图4是图2中的局部结构放大图；

图5是图2中的局部结构放大图；

图6是图1中的连接管的局部结构放大图。

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，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连'、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接:可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一，本实施例提出了一种热交换装置，如图1所示，包括蒸发部11、冷凝部12、连接管13以及冷媒通道14，蒸发部11具有封闭的蒸发腔110，冷凝部12具有封闭的冷凝腔120；连接管13连接在蒸发部11和冷凝部12之间，连接管13具有贯通的管腔，用于将蒸发腔110和冷凝腔120连通，蒸发腔110中填充有相变介质，相变介质在蒸发腔110和冷凝腔120之间进行相变往复循环。冷媒通道14设置在蒸发腔110中，用于连接外部冷媒管道，外部冷媒管道连接在热泵系统中，热泵系统的其他组件在图中未示出，本领域技术人员可以确定的是，热泵系统至少包括压缩机、蒸发器和冷凝器，压缩机驱动冷媒在冷媒管道中循环，经过蒸发器时冷媒吸收热量，循环至冷凝器时释放热量，本实施例的热交换装置用作冷凝器使用，与传统的冷凝器区别在于，本热交换装置流经的高温冷媒不直接放热加热室内空气或水-空气热交换装置中的循环水，而是通过设置相连通的蒸发腔110和冷凝腔120，蒸发腔110和冷凝腔120中另外填充有相变介质，设置冷媒通道14穿过蒸发腔110，当高温气态冷媒流经冷媒通道14时，加热位于蒸发腔110中的相变介质，相变介质吸热发生相变，进行气化，气化后的相变介质向冷凝部12流动，并在流动过程中以及在冷凝腔120中放热，加热热交换装置外侧的空气，实现取暖功能，相变介质在放热冷凝过程中发生液化，变成液态介质返回至蒸发腔110中进入再次的吸热气化，如此往复循环。蒸发腔110和冷凝腔120为封闭的腔体，且仅由相变介质进行二相变化往复于蒸发腔110和冷凝腔120之间，因此不存在脏堵问题。蒸发腔110和冷凝腔120优选在注入相变介质之前优选将蒸发腔110和冷凝腔120进行抽真空处理，起码将蒸发腔110和冷凝腔120保持在负压状态，保障相变介质的纯度，最大化发挥相变介质的换热效果。冷媒通道14穿过蒸发腔110，通过加热相变介质，通过相变介质的相变向外散热，相变介质在气液二相之间进行变化放热，为潜热换热，换热效率高，同时液化后的相变介质温度高于周围空气，会继续放热，也即本方案可以潜热换热结合显热放热，较单显热换热，换热效率大幅提升。冷凝后的相变介质液化返回至蒸发腔中，继续吸热气化如此在蒸发腔与冷凝腔中循环，无需外设循环泵驱动相变介质循环，可避免外设循环泵带来的噪音问题。

与冷媒-水换热器一般为逆向对流换热相比；本热管式换热器冷媒侧为流动状态，高温冷媒管浸泡在热管蒸发腔内部换热介质中换热，可实现更小的换热温差，需求的冷媒温度和压力较低，能效较高，相变介质在相变过程中通过辐射换热和自然对流换热的方式，不需要另外设置风机强制空气循环，降低室内噪音。采用辐射换热和自然对流换热的方式，采暖舒适性好，制热均匀性好，避免出现头热脚凉的问题。

为了进一步能够使得不同态的相变介质在蒸发腔110和冷凝腔120之间无动力自动流动，优选冷凝部12位于蒸发部11的上方，当相变介质在蒸发部11中吸热气化后，高温气体向上流动，进入冷凝部12，在冷凝部12放热液化后，在重力作用下自动向下运动，返回至蒸发部11，本热交换装置通过相变介质直接无需外设循环泵驱动相变介质循环，因此可避免设置循环泵驱动循环所带来的噪音大的问题。流经冷媒通道14的冷媒在蒸发腔110中放热后液化，进入室外换热器进行蒸发吸收空气中的热量，再被压缩机压缩成高温高压冷媒后再次流经冷媒通道14在蒸发腔110中放热，热泵如此进行循环换热。

蒸发腔110与冷凝腔120循环流动的相变介质可以包括但不限于：水、R410A、R22或者R134a等。

蒸发部11与冷凝部12优选采用材料为稳定、耐压、成本低廉的材料，包括但不限于铜、铝、合金等。

当相变介质为水时，由于热交换装置内部为真空状态，不含氧气或者含氧量少，抗腐蚀性好，当相变介质为R410A、R22、R134a时，较常规水系统暖气片，同样抗腐蚀型较好。

再次参考图1，相变介质气化后体积增大，蒸发腔110和冷凝腔120中的压力增加，为了防止热交换装置内部气体压力过高导致热交换装置损坏或安全事故，优选在冷凝部上设置有与冷凝腔连通的压力保护装置15，压力保护装置15包括但不限于压力开关、机械式泄压阀等。

为了方便冷媒通道14与外部冷媒管道连接，优选冷媒通道14的两端分别从蒸发腔110中伸出，可方便其与外部冷媒管道连接。

作为一个优选的实施例，如图2、图3所示，冷媒通道14包括分流腔141、集流腔142以及分流管143，其中，分流腔141具有伸出至蒸发腔110外部的冷媒进管146，集流腔142具有伸出至蒸发腔110外部的冷媒出管144，且各分流管143的一端与分流腔141连通，另外一端与集流腔142连通。冷媒进管146和冷媒出管144分别用于连接外部冷媒管道，为了增加蒸发腔110中的相变介质与冷媒通道14中冷媒的换热面积，提高本热交换装置的换热能力，优选分流管143具有多个，且该多个分流管143分别独立设置，两端分别与分流腔141和集流腔142连通，优选各分流管143之间具有间隙，相变介质填充于分流管143的外部，可进一步增加相变介质与分流管143的接触面积。

如图4所示，冷媒进管146的进气端146a位于蒸发部11的外部，方便该进气端146a连接外部冷媒管道，冷媒进管146的排气端146b连接在分流腔141上，冷媒进管146的管腔与分流腔141连通，冷媒进管146的排气端146b位于分流腔141的高度中心面上，当气态冷媒通过冷媒进管146进入分流腔141中后，使得气态冷媒分配更均匀的进入至各分流管143中。

同样道理的，如图5所示，冷媒出管144的出液端144a位于蒸发部11的外部，方便该出液端144a连接外部冷媒管道，冷媒出管144的管腔与集流腔142的管腔相连通，优选其进液端144b与集流腔142的底部连接。由于进入冷媒通道14内的高温气态冷媒放热冷凝，液化成液态冷媒，液态的冷媒在重力作用下汇聚到集流腔142之后首先流向集流腔142的底部，通过设置进液端144b与集流腔142的底部连接，能够使得液态冷媒在循环过程中从集流腔142中排干净。

部分气态冷媒进入分流腔141在分流腔141中即产生液化，部分液态冷媒在分流腔141的底部产生凝聚，为了能够使得该部分的液态冷媒及时再次进入冷媒管道循环，如图2-图5所示，冷媒通道14还包括底部管145，底部管145一端与分流腔141的下表面连接，另外一端与冷媒出管144连接，位于分流腔141的底部的液态冷媒通过底部管145及时流入集流腔142中。

为了保证冷媒的流动通畅，优选冷媒进管146或者冷媒出管144水平设置, 冷媒进管146和冷媒出管144均水平设置效果最佳。

分流管143可以为光管、内螺纹管、外螺纹管、翅片管或者花瓣管等，布置包括但不限于一字型、U型、波形等。

为了提高相变介质在进入冷凝腔120流经连接管13的换热能力，如图1、图 2所示，连接管13具有多个，可以增加与外部空气的接触面积，该多个连接管13沿蒸发部11和冷凝部12的长度方向均匀布设。连接管13的横断面可以是圆形、正方形、长方形或椭圆形等。

为了进一步提高热交换装置与外侧空气的热交换能力，增加换热面积，如图6所示，连接管13的外部设置有换热翅片16。无需另外设置散热风机，可降低硬件成本以及避免风机带来的噪音问题。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种热交换装置，其特征在于，包括：

蒸发部，其具有封闭的蒸发腔；

冷凝部，其具有封闭的冷凝腔；

连接管，其连接在所述蒸发部和所述冷凝部之间，用于将所述蒸发腔和所述冷凝腔连通，所述蒸发腔中填充有相变介质；

冷媒通道，其设置在所述蒸发腔中，且两端分别用于连接外部冷媒管道。

2.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述冷媒通道包括：

分流腔，其具有伸出至所述蒸发腔外部的冷媒进管；

集流腔，其具有伸出至所述蒸发腔外部的冷媒出管；

分流管，其具有多个，所述分流管的一端与所述分流腔连通，另外一端与所述集流腔连通。

3.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于，所述冷媒进管的进气端位于所述蒸发部的外部，其排气端连接在所述分流腔上，且位于所述分流腔的高度中心面上。

4.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于，所述冷媒出管的出液端位于所述蒸发部的外部，其进液端与所述集流腔的底部连接。

5.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于，所述冷媒通道还包括：

底部管，其一端与所述分流腔的下表面连接，另外一端与所述冷媒出管连接。

6.根据权利要求2-5任一项所述的热交换装置，其特征在于，所述冷媒进管和/或冷媒出管水平设置。

7.根据权利要求2-5任一项所述的热交换装置，其特征在于，所述分流管为光管、内螺纹管、外螺纹管、翅片管或者花瓣管。

8.根据权利要求1-5任一项所述的热交换装置，其特征在于，所述连接管具有多个，沿所述蒸发部和所述冷凝部的长度方向均匀布设。

9.根据权利要求1-5任一项所述的热交换装置，其特征在于，所述连接管的外部设置有换热翅片。

10.根据权利要求1-5任一项所述的热交换装置，其特征在于，所述冷凝部上设置有与所述冷凝腔连通的压力保护装置。

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