CN219390625U - 一种新型热泵用同轴套管热交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型热泵用同轴套管热交换器，包括由左及右依次设置的供热水入口、渐扩管段、外圆管、渐缩管段、供热水出口，外圆管内设置有螺旋扁管，外圆管靠近供热水入口一端底部设置有制冷剂出口，外圆管靠近供热水出口一端顶部设置有制冷剂入口；供热水入口、螺旋扁管和供热水出口构成冷供热水流动的管程空间，渐扩管段、制冷剂出口、外圆管、制冷剂入口、渐缩管段构成制冷剂流动的壳程空间，涉及热泵空调采暖技术领域，采用螺旋扁管作为高效强化传热管的同轴套管水冷冷凝器，具有体积小、安装和维护空间小的优点，特别适用于安装空间紧张场合，能使换热设备结构紧凑，体积小。

Description

一种新型热泵用同轴套管热交换器

技术领域

本实用新型属于热泵空调采暖技术领域，具体为一种新型热泵用同轴套管热交换器。

背景技术

冷凝器是制冷/热泵装置中的核心换热设备，根据被冷却介质种类的不同，冷凝器可分为水冷冷凝器和风冷冷凝器。

传统的同轴套管热交换器作为一种水冷冷凝器，常用于热泵装置中。传统的同轴套管热交换器的内管一般采用光管或螺纹换热管，其管径从入口到出口保持不变，外管一般采用圆管，管材与内管相同或不同均可，其管径从入口到出口保持也不变，由此，导致传统的同轴套管热交换器的管程和壳程空间自始至终保持不变。

制冷剂在热泵装置中的换热器(包括蒸发器和冷凝器)换热时，由于吸热蒸发或者放热冷凝过程中，制冷剂将发生相变，例如：在蒸发器中，制冷剂由于吸热，由制冷剂液体相变为制冷剂气体，体积发生剧烈变化，体积将增大几十倍。在冷凝器中，制冷剂由于放热，由制冷剂气体相变为制冷剂液体，同样地，体积发生距离变化，体积将减少为原来的几十分之一。只有维持制冷剂在换热器管道内的适当流速，才能充分发挥制冷剂的传热作用，使制冷剂与载冷剂(通常为水)之间的换热充分，由此，才能提高换热器的换热效率，增强换热器单位换热面积的换热能力。

为了达此目的，就需要根据制冷剂在换热器的相变导致体积变化的特性，根据制冷剂不同的形态，改变其流动空间的大小，始终维持制冷剂适当的流速，从而确保换热效果。

传统的同轴套管热交换器的管程和壳程换热空间由于自始至终保持不变，不能满足制冷剂因相变换热而发生的体积变化需求，无法维持制冷剂适当的流速，因此，导致其换热效果不理想，急需开发新的同轴套管热交换器，以满足实际需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型热泵用同轴套管热交换器，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种新型热泵用同轴套管热交换器，包括由左及右依次设置的供热水入口、渐扩管段、外圆管、渐缩管段、供热水出口，所述外圆管内设置有螺旋扁管，所述外圆管靠近供热水入口一端底部设置有制冷剂出口，所述外圆管靠近供热水出口一端顶部设置有制冷剂入口；

供热水入口、螺旋扁管和供热水出口构成冷供热水流动的管程空间，渐扩管段、制冷剂出口、外圆管、制冷剂入口、渐缩管段构成制冷剂流动的壳程空间。

优选的，所述螺旋扁管与外圆管同轴，包括由左及右依次设置的直管段一、螺旋扁管段一、直管段二、螺旋扁管段二、直管段三，直管段一与渐扩管段相连，直管段三与渐缩管段相连。

优选的，所述螺旋扁管可通过改变长/短轴的比值，改变管程空间与壳程空间的体积比。

优选的，所述供热水入口、渐扩管段、制冷剂出口、外圆管、螺旋扁管、制冷剂入口、渐缩管段、供热水出口均与与流体输配管网系统的管道同材质。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，采用螺旋扁管作为高效强化传热管的同轴套管水冷冷凝器，具有体积小、安装和维护空间小的优点，特别适用于安装空间紧张场合，能使换热设备结构紧凑，体积小。

2、本实用新型中，采用螺旋扁管作为换热管，在流体冷、热流道中产生的离心力有利于产生二次流和迪恩效应，可增强流体湍流，使换热管壁内外侧的流体热边界层变薄，降低传热热阻，较之传统的同轴套管水冷冷凝器，其传热效率更高；采用管壳程变空间以适用流体相变传热的体积空间需求，可提高平均传热系数；因此，对于同等的换热量，可有效减少水冷冷凝器的传热面积，降低造价，节约成本。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的流体流动示意图；

图3为本实用新型的剖视图一(管/壳程比为1:1)；

图4为本实用新型的剖视图二(管/壳程比为1:3)；

图中：1、供热水入口；2、渐扩管段；3、制冷剂出口；4、外圆管；401、壳程空间；5、螺旋扁管；501、两端直管段一；502、螺旋扁管段一；503、直管段二；504、螺旋扁管段二；505、直管段三；506、管程空间；6、制冷剂入口；7、渐缩管段；8、供热水出口。

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。

实施例1：

本实施例给出一种新型热泵用同轴套管热交换器的具体结构，如图1-4所示，包括由左及右依次设置的供热水入口1、渐扩管段2、外圆管4、渐缩管段7、供热水出口8，外圆管4内设置有螺旋扁管5，外圆管4靠近供热水入口1一端底部设置有制冷剂出口3，外圆管4靠近供热水出口8一端顶部设置有制冷剂入口6；

其中，供热水入口1、制冷剂出口3、外圆管4、制冷剂入口6、供热水出口8均为圆管，螺旋扁管5的前、中、后管段为圆管，中间管段为螺旋扁管，且所有管段全部采用同一种金属制成，方便流体输配管网管道之间的连接。

供热水入口1、螺旋扁管5和供热水出口8构成冷供热水流动的管程空间506，渐扩管段2、制冷剂出口3、外圆管4、制冷剂入口6、渐缩管段7构成制冷剂流动的壳程空间401。

进一步的，螺旋扁管5与外圆管4同轴，包括由左及右依次设置的直管段一501、螺旋扁管段一502、直管段二503、螺旋扁管段二504、直管段三505，直管段一501与渐扩管段2相连，直管段三505与渐缩管段7相连。

进一步的，螺旋扁管5可通过改变长/短轴的比值，改变管程空间与壳程空间的体积比。

进一步的，供热水入口1、渐扩管段2、制冷剂出口3、外圆管4、螺旋扁管5、制冷剂入口6、渐缩管段7、供热水出口8均与与流体输配管网系统的管道同材质。

工作原理，参照图2，制热工况如下：40℃的空调供热水由空调管网流回热泵装置的水冷冷凝器(即本申请的新型热泵用同轴套管热交换器)，经过供热水入口1流入新型热泵用同轴套管热交换器的管程，通过螺旋扁管5的外管壁与壳程的高温、高压制冷剂进行换热后，被加热到45℃，从供热水出口8流出。相应地，经压缩机压缩后的高温、高压的气态制冷剂，经过制冷剂入口6流入水冷冷凝器(即申请的新型热泵用同轴套管热交换器)的壳程，通过螺旋扁管5内的外管壁与管程的供热水进行换热后，在管程发生相变传热，由高温、高压的气态制冷剂冷凝成为高温、高压的的液态制冷剂，从制冷剂出口3流出，流向热泵装置的节流装置，进入制冷剂的节流循环。

供热水和制冷剂在新型热泵用同轴套管热交换器中，由于温差和相变传热的驱动，通过螺旋扁管壁进行间接换热，从而达到热量传递的目的。

由于两路流体之间的换热采用了强化传热以及逆流传热的方法，并采用管壳程变体积的设计，从而使得供热水和制冷剂之间的传热，较之在传统的同轴套管热交换器，换热效果更好，换热效率更高。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型热泵用同轴套管热交换器，其特征在于：包括由左及右依次设置的供热水入口(1)、渐扩管段(2)、外圆管(4)、渐缩管段(7)、供热水出口(8)，所述外圆管(4)内设置有螺旋扁管(5)，所述外圆管(4)靠近供热水入口(1)一端底部设置有制冷剂出口(3)，所述外圆管(4)靠近供热水出口(8)一端顶部设置有制冷剂入口(6)；

供热水入口(1)、螺旋扁管(5)和供热水出口(8)构成冷供热水流动的管程空间(506)，渐扩管段(2)、制冷剂出口(3)、外圆管(4)、制冷剂入口(6)、渐缩管段(7)构成制冷剂流动的壳程空间(401)。

2.如权利要求1所述的一种新型热泵用同轴套管热交换器，其特征在于：所述螺旋扁管(5)与外圆管(4)同轴，包括由左及右依次设置的直管段一(501)、螺旋扁管段一(502)、直管段二(503)、螺旋扁管段二(504)、直管段三(505)，直管段一(501)与渐扩管段(2)相连，直管段三(505)与渐缩管段(7)相连。

3.如权利要求1所述的一种新型热泵用同轴套管热交换器，其特征在于：所述螺旋扁管(5)可通过改变长/短轴的比值，改变管程空间与壳程空间的体积比。

4.如权利要求1所述的一种新型热泵用同轴套管热交换器，其特征在于：所述供热水入口(1)、渐扩管段(2)、制冷剂出口(3)、外圆管(4)、螺旋扁管(5)、制冷剂入口(6)、渐缩管段(7)、供热水出口(8)均与流体输配管网系统的管道同材质。