CN211261378U - 一种热虹吸被动融霜冷凝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热虹吸被动融霜冷凝系统，包括冷凝回路和热虹吸融霜回路，所述冷凝回路上设有蒸发器，所述热虹吸融霜回路连接所述蒸发器，所述冷凝回路上设有第一换热器，所述热虹吸融霜回路连接所述第一换热器，所述热虹吸融霜回路上设有第二换热器，所述第二换热器连接太阳能平板集热器，所述太阳能平板集热器包括太阳能集热模块和电加热模块。本实用新型在原有单一热量来源的基础上增加太阳能集热利用和电加热辅助加热这两种热源，并通过系统的精准控制实现对各种热源的有效切换，从而为系统运行节约能耗；另外，由于增加的热源为系统提供了充足的热量进行化霜，使得系统融霜速率得到显著提升。

Description

一种热虹吸被动融霜冷凝系统

技术领域

本实用新型公开了一种热虹吸被动融霜冷凝系统，属于油气冷凝回收领域。

背景技术

新能源应用的兴起及一次能源应用的污染现状，让我们把注意力集中在了新能源与污染治理结合的应用上面。石化产品的储运过程要达到国家规定的尾气排放标准，就必须安装油气回收处理装置对排放气体进行处理，因此冷凝法在油气处理的物理回收环节必不可少。

现有油气回收冷凝机组，其将油气收集送入各级蒸发器中与制冷剂换热，通过其降温凝结的特性，来冷凝回收挥发的油气。在油气降温的过程中，里面含有的水汽、油品重组分等有可能因温度低而以霜状凝结在换热器表面，影响蒸发器换热效果，也会阻碍油气通过，因此需要对蒸发器换热管外表融霜。在一些连续长时间运行的场合，冷凝系统还需要考虑能够同时冷凝和融霜的设计，另外在间歇运行的场合也要考虑停机融霜的要求。

目前行业内常用的融霜方法有：1)利用电加热器直接对需要融霜的换热器外部加热进行加热化霜，该方法电加热耗能较大，且换热器内结霜物通常含有易燃烃类，易发生危险。2)利用压缩机运行时的排气排入换热器内部进行化霜，该方法部分制冷剂短路未参与制冷循环，减少了系统冷量，同时也需要在系统运行时才能提供热能进行融霜，不能彻底融霜，达不到真正长时间冷凝运行的目的。3)中国专利号为CN201821079938公开的一种热虹吸式融霜双通道油气回收冷凝机组，其除霜方法是：制冷剂通过吸收经初冷凝后液管的热量蒸发至蒸发冷凝器，将热量传递给霜之后冷凝成液在重力作用下回流至液管处的换热器，完成一次循环。该方法同样需要在系统运行时才能提供热能。总的来说，上述方法都是主动提供热量来源来对结霜部位进行加热化霜，增加运行耗电，另外还会导致系统制冷侧的温度波动或是达不到快速融霜的目的。

实用新型内容

本实用新型提供了一种热虹吸被动融霜冷凝系统，其在原有单一热量来源的基础上增加太阳能集热利用和电加热辅助加热这两种热源，并通过系统的精准控制实现对各种热源的有效切换，从而为系统运行节约能耗；另外，由于增加的多级热源为系统提供了充足的热量进行化霜，使得系统融霜速率得到显著提升。

本实用新型的一方面涉及一种热虹吸被动融霜冷凝系统，包括冷凝回路和热虹吸融霜回路，所述冷凝回路上设有蒸发器，所述热虹吸融霜回路连接所述蒸发器，所述冷凝回路上设有第一换热器，所述热虹吸融霜回路连接所述第一换热器，所述热虹吸融霜回路上设有第二换热器，所述第二换热器连接太阳能平板集热器，所述太阳能平板集热器包括太阳能集热模块和/或电加热模块，所述太阳能集热模块包括换热主体和吸热板，所述换热主体平铺在所述吸热板上，所述换热主体中可流过换热介质，所述电加热模块包括PTC自限温电加热带和所述换热主体，所述PTC自限温电加热带包覆在所述换热主体外。

进一步地，所述蒸发器设置为多个，且多个所述蒸发器并联。

进一步地，所述第二换热器通过第一控制阀连接所述太阳能集热模块，所述第二换热器通过第二控制阀连接所述电加热模块。

本实用新型带来了以下有益效果：本实用新型在原有单一热量来源的基础上增加太阳能集热利用和电加热辅助加热这两种热源，并通过系统的精准控制实现对各种热源的有效切换，从而为系统运行节约能耗；另外，由于增加的热源为系统提供了充足的热量进行化霜，使得系统融霜时温差控制更精准，可避免系统温度波动，提高融霜效率。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种热虹吸被动融霜冷凝系统的结构图；

图2为本实用新型所述的一种热虹吸被动融霜冷凝系统单余热融霜模式下的结构图；

图3为本实用新型所述的一种热虹吸被动融霜冷凝系统太阳能辅助融霜模式下的结构图；

图4为本实用新型所述的一种热虹吸被动融霜冷凝系统电辅热融霜模式下的结构图；

图5为本实用新型所述的一种单通道热虹吸被动融霜冷凝系统的结构图；

图6为本实用新型所述的太阳能平板集热器的的结构图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

实施例

请参照附图1和图6所示，本实施例公开一种热虹吸被动融霜冷凝系统，包括冷凝回路100和热虹吸融霜回路200，所述冷凝回路100 上设有蒸发器10，所述热虹吸融霜回路200连接所述蒸发器10，所述冷凝回路100上设有第一换热器21，所述热虹吸融霜回路200连接所述第一换热器21，所述热虹吸融霜回路200上设有第二换热器 22，所述第二换热器22连接太阳能平板集热器300，所述太阳能平板集热器300包括太阳能集热模块31和电加热模块32。

所述冷凝回路100为向所述蒸发器10供入制冷剂以将蒸发器10 内的油气气体液化的循环回路。所述热虹吸融霜回路200为向所述蒸发器10供入热量以对蒸发器10中液化油气时形成的霜块进行融解的循环回路，其中，热虹吸融霜回路200中用于携带热量的介质为蒸发器10内残留的制冷剂。在本实施例中，所述冷凝回路100上设有并列的两个蒸发器10，当所述冷凝回路100对其中一个蒸发器10进行油气冷凝液化时，另一个蒸发器10则关闭其连接冷凝回路100的控制阀，从而不作制冷而是进入融霜过程。通过两个蒸发器10交替互换，达到持续运行的目的。在其他的实施方式中，所述冷凝回路100 上还可以设置更多的蒸发器10并配合多组热虹吸融霜回路200进行组合使用，或者，所述冷凝回路100上仅设有一个蒸发器10时，该蒸发器中对油气冷凝液化与融霜两个过程交替进行。

图2为本实施例其中一种双通道的热虹吸被动融霜冷凝系统结构图，图中黑色粗线标示的部分为导通的回路。如图2所示，当该系统仅通过第一换热器21吸收冷凝回路100上的余热进行融霜时，称为单余热融霜模式。单余热融霜模式是指融霜热量仅来源于第一换热器21置换的冷凝回路100上的余热，因此单余热融霜模式仅在冷凝回路100工作时才有余热用于吸收，因此，对于单通道系统或者间歇性工作的系统来说，单余热融霜模式并不足够。

图3为本实施例其中一种双通道的热虹吸被动融霜冷凝系统结构图，图中黑色粗线标示的部分为导通的回路，且图3表示为太阳能集热模块开启而电加热模块未开启的状态。如图3所示，当该系统同时通过第一换热器21吸收冷凝回路100上的余热和开启太阳能集热模块31进行融霜时，称为太阳能辅助融霜模式。太阳能辅助融霜模式是指融霜热量来源包括第一换热器21置换的冷凝回路100上的余热和通过太阳能集热模块31置换自然界中的太阳能的热量，其中，开启的太阳能集热模块31用于补偿第一换热器21融霜时不足的热量。

图4为本实施例其中一种双通道的热虹吸被动融霜冷凝系统结构图，图中黑色粗线标示的部分为导通的回路，且图4表示为太阳能集热模块和电加热模块均已开启的状态。如图4所示，当该系统同时通过第一换热器21吸收冷凝回路100上的余热、开启太阳能集热模块31以及开启电加热模块32进行融霜时，称为电辅热融霜模式。电辅热融霜模式是指融霜热量来源包括第一换热器21置换的冷凝回路 100上的余热、通过太阳能集热模块31置换自然界中的太阳能的热量以及开启电加热模块32后利用市电转换而来的热量，其中，开启的电加热模块32用于补偿第一换热器21以及太阳能集热模块31共同融霜时不足的热量。

图5为本实施例其中一种单通道的热虹吸被动融霜冷凝系统结构图，图中黑色粗线标示的部分为导通的回路。如图5所示，由于单通道的热虹吸被动融霜冷凝系统中蒸发器只有一个，蒸发器对油气冷凝液化与融霜是交替进行的，当蒸发器处于融霜时，冷凝回路已关闭，第一换热器21没有余热用于吸收，因此，融霜全靠太阳能集热模块 31供热或太阳能集热模块31和电加热模块32一起供热。在另外的实施方式中，甚至无需设置冷凝回路100上的第一换热器21。

如图6所示，所述第一换热器吸收的热量为吸收冷凝回路100上的热能，且该热能可作为所述热虹吸融霜回路200进行融霜的热量来源之一，当所述第一换热器所吸收的热量不足用于快速融霜时，即单余热融霜模式热量不足时，可通过所述第二换热器置换所述太阳能平板集热器300上的热能至所述热虹吸融霜回路200中作为补充的热源，即太阳能辅助融霜模式。其中，所述太阳能平板集热器300包括太阳能集热模块31和电加热模块32，具体的，所述太阳能集热模块31 为采用传热介质与太阳能进行热交换而获得热量的装置。所述电加热模块32为通过电能发热并通过热交换使所述换热介质获得热量的装置，即电辅热融霜模式。

具体的，所述太阳能平板集热器300包括换热主体301，换热主体301为12.7毫米直径蛇形管，材质采用导热性能良好的铜管，采用较大管径的光滑管以减少内部流动阻力。并且有多列短蛇形管并排设置，其上下两端分别连通上水平集管305和下水平集管306。并且，下水平集管在一侧上弯至中部，作为换热介质入口，以保证蛇形管整体能容纳少量的多余液体；上水平集管305中部为换热介质出口，保证受热介质自由向上流动。将连接好的蛇形管平铺在吸热板比如铜板 (图未画)上并紧密焊接，可采用整体接触压焊，以形成一个共用的大肋面，同时在非施焊部位涂布选择性吸收涂层，强化对太阳光能量的吸收。将平板装入定制的槽盒303内且做好定位，在蛇形管与槽盒303之间侧填入发泡剂304加压发泡，达到密封保温的作用。之后采用硬度较大透光玻璃覆在铜板表面，并用金属固定，使成为一体。平板集热器(图未画)整体厚度不超过30毫米，与钣金折弯的面板一致，安装于向阳侧。外形可根据立面安装尺寸，一般为两至三列蛇形管组成一个平板集热器，多个平板集热器再可并联。上述槽盒303、换热主体301、铜板以及透光玻璃共同组成所述太阳能集热模块31。需要说明的是，以上太阳能平板集热器更加详细的结构及功能描述可参见中国专利CN2013103281591，此处不再赘述。

为保证在特殊无光或是阳光不足时融霜机构的持续工作，在集热器发泡前，于下水平集管部位包覆少量PTC自限温电加热带302，用以辅助加热。由于管内为及易挥发的制冷剂，所提供的热量能够得到有效的转化，且有外部发泡保温材料，能源利用率较高。在太阳能平板集热器出口温度传感器温度低于设定值时辅以电加热，辅助提供热量。上述PTC自限温电加热带302和换热主体301共同组成所述电加热模块32。

因此，本实用新型应用残留制冷剂既能有效利用冷凝回路100上的余热进行融霜，又能在余热不足时充分利用太阳能进行融霜，并利用电加热模块32作为补偿热源作为补偿热能，从而为所述热虹吸融霜回路提供充足的热量保证。

综上所述，本实用新型在原有单一热量来源的基础上增加太阳能集热利用和电加热辅助加热这两种热源，并通过系统的精准控制实现对各种热源的有效切换，从而为系统运行节约能耗；另外，由于增加的热源为系统提供了充足的热量进行化霜，使得系统融霜速率得到显著提升

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种热虹吸被动融霜冷凝系统，包括冷凝回路和热虹吸融霜回路，所述冷凝回路上设有蒸发器，所述热虹吸融霜回路连接所述蒸发器，其特征在于，所述冷凝回路上设有第一换热器，所述热虹吸融霜回路连接所述第一换热器，所述热虹吸融霜回路上设有第二换热器，所述第二换热器连接太阳能平板集热器，所述太阳能平板集热器包括太阳能集热模块和/或电加热模块，所述太阳能集热模块包括换热主体和吸热板，所述换热主体平铺在所述吸热板上，所述换热主体中可流过换热介质，所述电加热模块包括PTC自限温电加热带和所述换热主体，所述PTC自限温电加热带包覆在所述换热主体外。

2.如权利要求1所述的一种热虹吸被动融霜冷凝系统，其特征在于，所述蒸发器设置为多个，且多个所述蒸发器并联。

3.如权利要求2所述的一种热虹吸被动融霜冷凝系统，其特征在于，所述第二换热器通过第一控制阀连接所述太阳能集热模块，所述第二换热器通过第二控制阀连接所述电加热模块。

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