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CN101446459B - 一种柔性导流双螺旋套管式换热器 - Google Patents

一种柔性导流双螺旋套管式换热器 Download PDF

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Abstract

本发明为一种柔性导流双螺旋套管式换热器，包括压缩机，冷凝器，蒸发器，集流桶；冷凝器和蒸发器的结构包括管套，细换热管；细换热管外壁间隔设置有柔性导流器，冷凝器和蒸发器均通过热交换器与压缩机连通；热交换器结构包括：外套桶，上排气口，下排气口，蒸发器连接口，压缩机连接口，内换热管；本发明使冷却水和制冷剂呈反向螺旋形行进，提高了换热系数，柔性导流器的存在更强化了换热器的换热效率，本发明的能效比(EER)≥5.66，性能系数(COP)≥4.8，传热系数(K)≥2000W/M2.℃，排热能力为1-400KW，制冷量比现有技术提高了30％左右，而换热管用材却降低了20％左右，节能降耗效果非常明显。因此达到了节能、增效、减耗的要求和目的。

Description

一种柔性导流双螺旋套管式换热器
技术领域
本发明涉及一种套管式换热器，特别指小型、中型、大型水源热泵和水冷冷水机组均可使用的套管式换热器，具体为一种柔性导流双螺旋套管式换热器。
背景技术
现有的套管式换热器的结构包括压缩机，入口与压缩机相连通的螺旋状套管冷凝器，与压缩机相连通的、端部设有集气桶的螺旋状套管蒸发器，与螺旋状套管冷凝器的末端相连通的集流桶；集流桶通过分液器和螺旋状套管蒸发器相连通；螺旋状套管冷凝器和螺旋状套管蒸发器的结构均包括管套，以及穿套于管套中的数个细换热管。所谓套管式，就是指管套中穿套有数个细换热管，即管中套管。螺旋状套管冷凝器的入口通过连通管直接与压缩机相连通。集流桶直接设置于螺旋状套管冷凝器的末端。螺旋状套管蒸发器的集气桶通过汽液分离器与压缩机相连通。这种结构的套管式换热器只能适用于小型机组，在国标框架内的最优工作状态下的能效比(EER)≤4.6，性能系数(COP)≤4.05，传热系数(K)≤1100W/M2.℃，排热能力为1—180KW。而且，换热管耗材多。因此，无论从工作效果上，还是从节能减耗上讲，这种结构的套管式换热器还不能满足人们现在日益增长的节能、增效、减耗的要求。
发明内容
为了解决现有的套管式换热器存在的上述缺陷，本发明提供了一种更加节能、增效、减耗的套管式换热器，即柔性导流双螺旋套管式换热器。
本发明采用了如下技术方案来实现上述目的：一种柔性导流双螺旋套管式换热器，包括压缩机，入口与压缩机相连通的螺旋状套管冷凝器，与压缩机相连通的、端部设有集气桶的螺旋状套管蒸发器，与螺旋状套管冷凝器的末端相连通的集流桶；集流桶通过分液器和螺旋状套管蒸发器相连通；螺旋状套管冷凝器和螺旋状套管蒸发器的结构均包括管套，以及穿套于管套中的数个细换热管；细换热管外壁间隔设置有柔性导流器，螺旋状套管冷凝器和螺旋状套管蒸发器均通过热交换器与压缩机连通；热交换器结构包括：外套桶，设于外套桶顶部的上排气口，设于外套桶底部的下排气口，设于外套桶底部的蒸发器连接口，设于外套桶侧壁的压缩机连接口，设于外套桶内部并与蒸发器连接口和压缩机连接口同时连通的内换热管；上排气口通过连通管与压缩机的排气口相连通，下排气口通过连通管与冷凝器的入口相连通，蒸发器连接口通过连通管与集气桶相连通，压缩机连接口通过连通管与压缩机的吸气口相连通。柔性导流器即采用硬质或软质材料制作成的圆环，如铜环，尼龙环等。
本发明突破了传统的技术瓶颈，使流经换热器的载冷剂和制冷剂呈反向螺旋形流动，此即为本发明所称双螺旋的含义。双螺旋流动，可以使制冷剂在管内和载冷剂在管外流动过程中形成多次环流从而产生离心力，该离心力可以破坏传热管内壁的阻力，绝对限制液膜增厚，提高了换热系数，而且扩大了换热面积，进一步提高了换热效率，柔性导流器的存在更强化了换热器的换热效率，而采用柔性一词，意在说明，由于该柔性导流器的存在，流经该柔性导流器的流体就象婀娜多姿的少女扭动着美丽的腰胯在舞动行进。本发明采用了热交换器替代了传统的气液分离器，不仅增加了进入压缩机的低压气体的过热度，提高了低压气体的干燥度，从而有效地防止了压缩机液击，而且降低了压缩机的吸气阻力，提高了蒸发温度，增大了制冷量。因此，本发明集流体动力学、传热学、热力学、美学与一身，并为这些学科的发展提供了非常有价值的应用范例。经应用检测，在国标框架内，本发明的能效比(EER)≥5.66，性能系数(COP)≥4.8，传热系数(K)≥2000W/M2.℃，排热能力1—400KW，制冷量比现有技术提高了30％左右，而换热管用材却降低了20％左右，节能降耗效果非常明显。因此达到了节能、增效、减耗的要求和目的。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为过冷器结构示意图；
具体实施方式
一种柔性导流双螺旋套管式换热器，包括压缩机1，入口16与压缩机1相连通的螺旋状套管冷凝器2，与压缩机1相连通的、端部设有集气桶3的螺旋状套管蒸发器4，与螺旋状套管冷凝器2的末端相连通的集流桶5；集流桶5通过分液器6和螺旋状套管蒸发器4相连通；螺旋状套管冷凝器2和螺旋状套管蒸发器4的结构均包括管套，以及穿套于管套中的数个细换热管7；细换热管7外壁间隔设置有柔性导流器8，螺旋状套管冷凝器2和螺旋状套管蒸发器4均通过热交换器与压缩机1连通；热交换器结构包括：外套桶9，设于外套桶9顶部的上排气口10，设于外套桶9底部的下排气口11，设于外套桶9底部的蒸发器连接口12，设于外套桶9侧壁的压缩机连接口13，设于外套桶9内部并与蒸发器连接口12和压缩机连接口13同时连通的内换热管14；上排气口10通过连通管15与压缩机1的排气口相连通，下排气口11通过连通管15与冷凝器的入口16相连通，蒸发器连接口12通过连通管15与集气桶3相连通，压缩机连接口13通过连通管15与压缩机1的吸气口相连通。柔性导流器即采用硬质或软质材料制作成的圆环，如铜环，尼龙环等。
细换热管7在管套中呈曲线状分布，
上述“呈曲线状分布”的曲线状是指除直线以外的任何能够使细换热管7内的流体呈非直线状行进的形态，如正弦(余弦)曲线、螺旋线等。
细换热管7外壁间隔设置的柔性导流器8在空间上呈正弦(余弦)曲线或螺旋线分布。
为了更进一步地提高本发明的换热效率，可在螺旋状套管冷凝器2的末端设置一过冷器，再在过冷器的另一端设置集流桶5，也就是说，集流桶5和螺旋状套管冷凝器2的末端通过一过冷器相连通，过冷器的结构包括上部右端设有载冷剂入管17、下部左端设有载冷剂出管18、下部右端设有集流桶连接口19的管桶，设于载冷剂入管17中的、中部设有圆孔的上隔板20，设于载冷剂出管18中的、中部设有圆孔的下隔板21，设于上隔板20的圆孔下方并与圆孔密封连通的上总管22，设于下隔板21的圆孔上方并与圆孔密封连通的下总管23，数个设于上总管22和下总管23间、并与上总管22和下总管23同时连通的、外壁设有螺纹的螺纹换热管24；集流桶连接口19处与集流桶5连通。载冷剂入管17与外部载冷剂供给管相通，载冷剂出管18与螺旋状套管冷凝器2的末端相通。
上述螺纹换热管24的数量为3个。
过冷器的存在使得本发明的换热效率更进一步提高了。
压缩机可以为柔性涡旋压缩机、螺杆压缩机、半封式活塞压缩机等。

Claims (5)

1.一种柔性导流双螺旋套管式换热器，包括压缩机(1)，入口(16)与压缩机(1)相连通的螺旋状套管冷凝器(2)，与压缩机(1)相连通的、端部设有集气桶(3)的螺旋状套管蒸发器(4)，与螺旋状套管冷凝器(2)的末端相连通的集流桶(5)；集流桶(5)通过分液器(6)和螺旋状套管蒸发器(4)相连通；螺旋状套管冷凝器(2)和螺旋状套管蒸发器(4)的结构均包括管套，以及穿套于管套中的数个细换热管(7)；其特征在于：细换热管(7)外壁间隔设置有柔性导流器(8)，螺旋状套管冷凝器(2)和螺旋状套管蒸发器(4)均通过热交换器与压缩机(1)连通；热交换器结构包括：外套桶(9)，设于外套桶(9)顶部的上排气口(10)，设于外套桶(9)底部的下排气口(11)，设于外套桶(9)底部的蒸发器连接口(12)，设于外套桶(9)侧壁的压缩机连接口(13)，设于外套桶(9)内部并与蒸发器连接口(12)和压缩机连接口(13)同时连通的内换热管(14)；上排气口(10)通过连通管(15)与压缩机(1)的排气口相连通，下排气口(11)通过连通管(15)与冷凝器的入口(16)相连通，蒸发器连接口(12)通过连通管(15)与集气桶(3)相连通，压缩机连接口(13)通过连通管(15)与压缩机(1)的吸气口相连通。
2.如权利要求1所述柔性导流双螺旋套管式换热器，其特征在于：细换热管(7)在管套中呈曲线状分布。
3.如权利要求1或2所述柔性导流双螺旋套管式换热器，其特征在于：细换热管(7)外壁间隔设置的柔性导流器(8)在空间上呈正弦曲线分布。
4.如权利要求1或2所述柔性导流双螺旋套管式换热器，其特征在于：集流桶(5)和螺旋状套管冷凝器(2)的末端通过一过冷器相连通，过冷器的结构包括上部右端设有载冷剂入管(17)、下部左端设有载冷剂出管(18)、下部右端设有集流桶连接口(19)的管桶，设于载冷剂入管(17)中的、中部设有圆孔的上隔板(20)，设于载冷剂出管(18)中的、中部设有圆孔的下隔板(21)，设于上隔板(20)的圆孔下方并与圆孔密封连通的上总管(22)，设于下隔板(21)的圆孔上方并与圆孔密封连通的下总管(23)，数个设于上总管(22)和下总管(23)间、并与上总管(22)和下总管(23)同时连通的、外壁设有螺纹的螺纹换热管(24)；集流桶连接口(19)处与集流桶(5)连通；载冷剂入管(17)与外部载冷剂供给管相通，载冷剂出管(18)与螺旋状套管冷凝器(2)的末端相通。
5.如权利要求4所述柔性导流双螺旋套管式换热器，其特征在于：螺纹换热管(24)的数量为3个。 
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PB01 Publication
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GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20090603

Assignee: Henan Baotianman air conditioning equipment Co.

Assignor: Zheng Yinhe|Xing Qingxin

Contract record no.: 2015990000322

Denomination of invention: Flexible fluid-directing double-spiral-sleeve type heat exchanger

Granted publication date: 20120725

License type: Exclusive License

Record date: 20150514

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120725

Termination date: 20160819

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