CN109945694A - 防腐换热器及热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防腐换热器及热泵系统，防腐换热器包括用于冷媒在其中流通的钢制的外壳、多根间隔排布在外壳中并供水在其中流通以与冷媒进行热交换的钛制的换热管、安装在外壳至少一端将外壳封闭的复合板；复合板包括通过爆炸焊接相对复合为一体的钢板和钛板；钛板上对应换热管设有贯通至钢板的连接孔；钢板朝向外壳并密封连接在外壳的端口上；换热管的两端分别紧配合在复合板的连接孔中，与钛板连接。本发明的防腐换热器，通过由钛板和钢板制成的复合板实现与换热器的外壳和钛制换热器连接形成一体结构，可在高氯离子环境中使用，适合于海水和淡水与冷媒的热交换，使用寿命长且稳定，减少维护费用。

Description

防腐换热器及热泵系统

技术领域

本发明涉及换热技术领域，尤其涉及一种防腐换热器及热泵系统。

背景技术

室内泳池水面会蒸发大量水蒸气，需要及时除湿，否则会腐蚀装修、建筑结构，目前大多采用压缩循环式制冷原理进行降温除湿。然而，在降温除湿过程中会释放大量热量，如何将产生释放的热量回收到泳池池水中是除湿带来的一个问题。

压缩循环式制冷中，单级蒸汽压缩制冷系统是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成，它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热，冷凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的目的。这样，制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。

在制冷系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件，这当中蒸发器是输送冷量的设备，制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。

冷凝器是换热器的一种，是将工艺段中排出的高温、高压介质冷却或者冷凝成液体并对外放热的设备，是制冷系统中的关键设备之一。常用的冷却介质为水和空气。按照冷却(凝)介质和换热机理不同，可以分为空冷式、水冷式和蒸发式。按照传热面形状和结构可以分为管式、板式和其他结构。

冷凝器(换热器)的材料一般以碳钢、不锈钢和铜为主，其中碳钢材质的管板在作为冷却器使用时，其管板与列管的焊缝经常出现腐蚀泄漏，泄漏物进入冷却水系统会造成污染环境及物料的浪费。使用时管板部分与工业冷却水接触，而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会构成对管板和焊缝的腐蚀。研究表明，工业水无论是淡水还是海水，都会有各种离子和溶解的氧气，其中氯离子和氧的浓度变化，对金属的腐蚀起重要作用。

因此，有必要研发一种适合于海水和淡水，可在高氯离子环境中使用的换热器。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种适合于海水和淡水，可在高氯离子环境中使用的防腐换热器及热泵系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种防腐换热器，包括用于冷媒在其中流通的钢制的外壳、多根间隔排布在所述外壳中并供水在其中流通以与冷媒进行热交换的钛制的换热管、安装在所述外壳至少一端将所述外壳封闭的复合板；

所述复合板包括通过爆炸焊接相对复合为一体的钢板和钛板；所述钛板上对应所述换热管设有贯通至所述钢板的连接孔；

所述钢板朝向所述外壳并密封连接在所述外壳的端口上；所述换热管的两端分别紧配合在所述复合板的连接孔中，与所述钛板连接。

优选地，所述防腐换热器还包括设置在所述外壳的端部并与所述复合板连接的第一端盖；

所述第一端盖上设有进水口和出水口；所述进水口、换热管和出口水相连通形成供水循环进出并与冷媒进行热交换的水流通道。

优选地，所述防腐换热器包括两个所述复合板，两个所述复合板分别设置在所述外壳的相对两端；所述换热管的两端分别紧配合在两个所述复合板的连接孔中，与所述钛板连接；

所述防腐换热器还包括第二端盖，所述第一端盖和第二端盖分别设置在所述外壳的两个端部并分别与对应的所述复合板连接；

所述第二端盖的内空间与所述换热管相连通，形成供水流出换热管后折返流回换热管内的水流折返空间。

优选地，所述第一端盖和对应的所述复合板之间设有第一分隔组件，将所述第一端盖的内空间至少分成与所述进水口相连通的进水端、与所述出水口相连通的出水端；

所述第二端盖和对应的所述复合板之间设有第二分隔组件，将所述第二端盖内的水流折返空间分隔至少两个水流折返部。

优选地，所述第一分隔组件包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和第二隔板间隔设置并将对应的所述复合板上的多个连接孔分成三组，分别为第一组连接孔、第二组连接孔和第三组连接孔；

所述第一隔板围设在所述进水口和对应的第一组连接孔的外围，使所述进水口和第一组连接孔相连通形成所述进水端；

所述第二隔板围设在所述出水口和对应的第二组连接孔的外围，使所述出水口和第二组连接孔相连通形成所述出水端；

位于所述第一隔板和第二隔板之间的第三组连接孔和对应的第一端盖内空间相连通，形成与所述进水端和出水端相隔离的往返部；

水从所述进水端进入与第一组连接孔连接的换热管后，通过所述第二端盖的一水流折返部流进与第三组连接孔连接的换热管，在所述往返部中折返流回所述第二端盖的另一水流折返部，再从该另一水流折返部折返流进与第二组连接孔连接的换热管，通过所述出水端流出所述第一端盖。

优选地，所述第二分隔组件包括将对应的所述复合板上的多个连接孔分成第一组连接孔和第二组连接孔的第三隔板；

第一组连接孔的部分连接孔与所述进水端中的第一组连接孔相对重合，另一部分连接孔与所述往返部中第三组连接孔的部分连接孔相对重合；

第二组连接孔的部分连接孔与所述往返部中第三组连接孔的另一部分连接孔相对重合，另一部的连接孔与所述出水端中的第二组连接孔相对重合。

优选地，所述第三隔板包括V字形板、分别与该V字形板两端相接的两个端板；

所述V字形板的半边和连接的一所述端板与所述第一隔板的部分相对重合，另一所述端板与所述第二隔板的部分相对重合。

优选地，所述防腐换热器还包括密封在所述第一端盖和对应的复合板之间的第一密封环、密封在所述第二端盖和对应的复合板之间的第二密封环；

所述第一密封环上对应所述第一分隔组件设有第一密封筋条；所述第二密封环上对应所述第二分隔组件设有第二密封筋条。

优选地，所述第一端盖包括一端封闭的第一筒盖、连接在所述第一筒盖的开口端并与对应的所述复合板相配合连接的第一端板；所述进水口和出水口开设在所述第一筒盖的封闭端上。

优选地，所述第二端盖包括一端封闭的第二筒盖、连接在所述第二筒盖的开口端并与对应的所述复合板相配合连接的第二端板。

优选地，所述外壳的侧面设有分别用于冷媒进出的冷媒进口和冷媒出口。

本发明还提供一种热泵系统，包括冷凝器，所述冷凝器包括至少一个以上任一项所述的防腐换热器。

本发明的防腐换热器，通过由钛板和钢板制成的复合板实现与换热器的外壳和钛制换热器连接形成一体结构，可在高氯离子环境中使用，适合于海水和淡水与冷媒的热交换，使用寿命长且稳定，减少维护费用。

本发明的防腐换热器应用于热泵系统中，适用于对室内泳池的降温除湿，同时将产生的热量与池水进行热交换，实现热量的回收利用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的防腐换热器的立体结构示意图；

图2是本发明一实施例的防腐换热器的部分剖面结构示意图；

图3是本发明一实施例的防腐换热器的端部结构分解示意图；

图4是图3所示防腐换热器在另一方向上的结构示意图；

图5是图2所示防腐换热器A-A向的剖面结构示意图；

图6是图2所示防腐换热器B-B向的剖面结构示意图；

图7是本发明一实施例的热泵系统中冷凝器的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1、2所示，本发明一实施例的防腐换热器100，包括外壳10、多根换热管20以及至少一个复合板30。复合板30安装在外壳10的至少一端，将外壳10封闭。多根换热管20间隔排布在外壳10中，两端分别穿进并连接在复合板30上。外壳10内部用于冷媒在其中流通，换热管20内部供水在其中流通以与冷媒进行热交换。

其中，外壳10选用无缝焊接钢管，相比于常规的PVC外壳能承受更高运行压力，可用于高水温换热。外壳10上设有冷媒进口11和冷媒出口12，分别用于冷媒进出。优选地，冷媒进口11和冷媒出口12设置在外壳10的相对两端上，分别朝向不同方向，例如一个朝上，另一个朝下。

换热管20采用钛管制成，具有质量轻、机械性能优越、抗腐蚀能力强等优点，因此换热管20中可以供海水或淡水等在其中流通并进行热交换。

本实施例中，外壳10为两端开放的钢管，复合板30设有两个分别配合在外壳10的两端处，将外壳10的两个端口封闭。

复合板30均包括相对复合连接为一体的钢板31和钛板32。钢板31和钛板32通过爆炸焊接方式焊接形成一体，结构稳定。其中，钢板31用于与外壳10连接，钛板32用于换热管20连接，使用同种金属进行连接，相容性好，连接后结构稳定。

两个复合板30分别设置在外壳10的相对两端，并且均以钢板31朝向外壳10。钢板31与外壳10的端口密封连接，从而将外壳10的端口封闭；钛板32则位于钢板31背向外壳10的一侧。复合板30的形状可为多边形、圆形等各种形状，周缘尺寸大于外壳10端口的直径，从而可配合在外壳10端口并将端口封闭。

参考图2、3，钛板32上对应换热管20设有贯通至钢板31的连接孔33。换热管20穿设在外壳10内，两端分别紧配合在两个复合板30的连接孔33中，与钛板32连接。具体地，换热管20的一端通过连接孔33穿进复合板30中，沿着连接孔33穿过钢板31后达到钛板32，并通过焊接等方式与钛板32连接，从而换热管20的端部紧固在钛板32中。

换热管20的两个端部可以设置外螺纹，复合板30的连接孔33中设置内螺纹，从而换热管20的端部可通过螺纹紧固在连接孔33中。为避免漏液，换热管20的端部和连接孔33之间还可进一步通过焊缝密封。

此外，换热管20的整个轴向侧面还可均设置外螺纹，增加了换热管20的换热面积，其换热系数可为同规格的表面光滑的换热管的1.5-2.4倍。

进一步地，如图1、2所示，本发明的防腐换热器100还包括分别设置在外壳10的两端并与两个复合板30连接的第一端盖40和第二端盖50。第一端盖40和第二端盖50在外壳10的两端处，内空间分别与换热管20相连通，增加水流行程，方便水在其中多次往返，提高与冷媒的换热效率。

第一端盖40和第二端盖50的内表面可涂设有环氧树脂防腐层，起到防腐蚀的作用。

第一端盖40上设有进水口401和出水口402，两者相间隔。进水口401、换热管20、第二端盖50和出口水402相连通形成供水循环进出并与冷媒进行热交换的水流通道。水源的水通过进水口401进入换热管20，向第二端盖50方向流动，在流动过程中与外壳10中的冷媒进行热交换；到达第二端盖50后，在第二端盖50内折返到换热管20中，再沿着换热管20向第一端盖40方向流动，流动过程中再次与外壳10中的冷媒进行热交换，最后从第一端盖40上的出水口402流出。

如图3所示，第一端盖40可包括一端封闭的第一筒盖41、连接在第一筒盖42的开口端的第一端板42。进水口401和出水口402开设在第一筒盖41的封闭端上。第一端板42作为法兰用于与对应的复合板30相配合连接。第一端板42与复合板30连接时，可通过螺栓等紧固组件43实现。

与第一端盖40连接的复合板30上的连接孔33所分布的范围位于第一筒盖41外周所覆盖的范围内。

第二端盖50的内空间与换热管20相连通，形成供水流出换热管20后折返流回换热管20内的水流折返空间。如图4所示，第二端盖50可包括一端封闭的第二筒盖51、连接在第二筒盖51的开口端的第二端板52。第二端板52作为法兰用于与对应的复合板30相配合连接。第二端板52与复合板30连接时，可通过螺栓等紧固组件53实现。

与第二端盖50连接的复合板30上的连接孔33所分布的范围位于第二筒盖51外周所覆盖的范围内。

结合图3、4，为了避免第一端盖40和复合板30之间、第二端盖50和复合板30之间留有缝隙导致漏液，本发明的防腐换热器还包括密封在第一端盖40和对应的复合板30之间的第一密封环60、密封在第二端盖50和对应的复合板30之间的第二密封环70。

第一密封环60环绕在对应的复合板30上多个连接孔33的外围。第二密封环70环绕在对应的复合板30上多个连接孔33的外围。

为了进一步提高水和冷媒之间的换热效率，可以驱使水沿换热管20在外壳10内多次往返。为了实现水的多次往返热交换，可以在第一端盖40和第二端盖50内设置分隔组件，将水流通道隔成有多个折返。

如图3-5所示，第一端盖40和对应的复合板30之间设有第一分隔组件80，将第一端盖40的内空间至少分成与进水口401相连通的进水端、与出水口402相连通的出水端，从而可将第一端盖40处的进水和出水相隔开，不混为一体。

本实施例中，第一分隔组件80包括第一隔板81和第二隔板82，第一隔板81和第二隔板82间隔设置并将与第一端盖40连接的复合板30上的多个连接孔33分成三组，分别为第一组连接孔331、第二组连接孔332和第三组连接孔333。每一组包括有至少两个或以上的连接孔33。

第一隔板81围设在进水口401和对应的第一组连接孔331的外围，使进水口401和第一组连接孔331相连通形成进水端。第二隔板82围设在出水口402和对应的第二组连接孔332的外围，使出水口402和第二组连接孔332相连通形成出水端。第三组连接孔333位于第一隔板81和第二隔板82之间，并且第三组连接孔333和对应的第一端盖40内空间相连通，形成与进水端和出水端相隔离的往返部。第一隔板81的两端可连接在第一端盖40的内壁上。第二隔板82的两端可连接在第一端盖40的内壁上。

水从进水口401进入进水端后，沿着与第一组连接孔331连接的换热管20流动至第二端盖50内，并可折返沿着与第三组连接孔333连接的换热管20流到往返部，在从往返部折返流到第二端盖50内，再从第二端盖50折返沿着与第二组连接孔332连接的换热管20流到第一端盖40的出水端，从而水可在外壳10内2个来回流动与冷媒进行热交换。

对应第一分隔组件80，第二端盖50和对应的复合板30之间设有第二分隔组件90，将第二端盖50内的水流折返空间分隔至少两个水流折返部，分别与第一端盖40处的进水端、出水端和往返部通过换热管20相连通。

本实施例中，第二分隔组件90包括第三隔板91，其将与第二端盖50连接的复合板30上的多个连接孔33分成两组，分别为第一组连接孔334和第二组连接孔335。第一组连接孔334和第二组连接孔335分别位于两个水流折返部中。

结合图5、图6，第二端盖50处的第一组连接孔334的部分连接孔与进水端中的第一组连接孔331相对重合，第二端盖50处的第一组连接孔334的另一部分连接孔与往返部中第三组连接孔333的部分连接孔相对重合。第二端盖50处的第二组连接孔335的部分连接孔与往返部中第三组连接孔333的另一部分连接孔相对重合，另一部的连接孔与出水端中的第二组连接孔332相对重合。每一对重合的连接孔33分别连接对应的每一个换热管20的相对两端。

结合第一分隔组件80和第二分隔组件90，水从进水端进入与第一组连接孔331连接的换热管20后，通过第二端盖50的一水流折返部流进与第三组连接孔333连接的换热管20，在往返部中折返流回第二端盖50的另一水流折返部，再从该另一水流折返部折返流进与第二组连接孔332连接的换热管20，通过出水端流出第一端盖40。

具体地，本实施例中，如图5、图6所示，第三隔板91可包括V字形板、分别与该V字形板两端相接的；两个端板分别与第二端盖50的内壁相接。第三隔板91的半边和连接的一端板与第一隔板81的部分相对重合，另一端板与第二隔板82的部分相对重合。

又如图3、4所示，对应第一分隔组件80，第一密封环60上设有第一密封筋条61。第一密封筋条61设有两个，延伸形状分别对应第一隔板81和第二隔板82的形状设置。对应第二分隔组件90，第二密封环70上设有第二密封筋条71，第二密封筋条71的延伸形状对应第三隔板91的形状设置。

在其他实施例的防腐换热器中，外壳10也可为一端封闭、另一端开放的钢管。复合板30为一个，将外壳10的开放端封闭。第一端盖40与复合板30连接。换热管20可以是U形钛管，设置在外壳10内，并且换热管20的两端分别紧配合在复合板30的连接孔33中。复合板30上的多个连接孔33可分成分别对应进水口401和出水口402的两组，换热管20的一端紧配合在对应进水口401的连接孔33中，另一端紧配合在对应出水口402的连接孔33中。水从第一端盖40的进水口401进入换热管20内，在换热管20内流动并与外壳10内的冷媒热交换，沿着换热管20在外壳10内转弯向出水口402方向流动，最后从第一端盖40的出水口402流出。

如图7所示，本发明一实施例的热泵系统，包括冷凝器200，冷凝器200包括至少一个上述的防腐换热器100。

热泵系统还包括通过管道依次连接的制冷压缩机、蒸发器和节流阀等，冷凝器200连接在制冷压缩机和节流阀之间，形成一个密闭的系统。

本发明的热泵系统适用于对室内泳池的降温除湿，同时将产生的热量通过冷凝器200与池水进行热交换，实现热量的回收利用。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种防腐换热器，其特征在于，所述防腐换热器（100）包括用于冷媒在其中流通的钢制的外壳（10）、多根间隔排布在所述外壳（10）中并供水在其中流通以与冷媒进行热交换的钛制的换热管（20）、安装在所述外壳（10）至少一端将所述外壳（10）封闭的复合板（30）；

所述复合板（30）包括通过爆炸焊接相对复合为一体的钢板（31）和钛板（32）；所述钛板（32）上对应所述换热管（20）设有贯通至所述钢板（31）的连接孔（33）；

所述钢板朝向所述外壳（10）并密封连接在所述外壳（10）的端口上；所述换热管（20）的两端分别紧配合在所述复合板（30）的连接孔（33）中，与所述钛板（32）连接。

2.根据权利要求1所述的防腐换热器，其特征在于，所述防腐换热器（100）还包括设置在所述外壳（10）的端部并与所述复合板（30）连接的第一端盖（40）；

所述第一端盖（40）上设有进水口（401）和出水口（402）；所述进水口（401）、换热管（20）和出口水（402）相连通形成供水循环进出并与冷媒进行热交换的水流通道。

3.根据权利要求2所述的防腐换热器，其特征在于，所述防腐换热器包括两个所述复合板（30），两个所述复合板（30）分别设置在所述外壳（10）的相对两端；所述换热管（20）的两端分别紧配合在两个所述复合板（30）的连接孔（33）中，与所述钛板（32）连接；

所述防腐换热器（100）还包括第二端盖（50），所述第一端盖（40）和第二端盖（50）分别设置在所述外壳（10）的两个端部并分别与对应的所述复合板（30）连接；

所述第二端盖（50）的内空间与所述换热管（20）相连通，形成供水流出换热管（20）后折返流回换热管（20）内的水流折返空间。

4.根据权利要求3所述的防腐换热器，其特征在于，所述第一端盖（40）和对应的所述复合板（30）之间设有第一分隔组件（80），将所述第一端盖（40）的内空间至少分成与所述进水口（401）相连通的进水端、与所述出水口（402）相连通的出水端；

所述第二端盖（50）和对应的所述复合板（30）之间设有第二分隔组件（90），将所述第二端盖（50）内的水流折返空间分隔至少两个水流折返部。

5.根据权利要求4所述的防腐换热器，其特征在于，所述第一分隔组件（80）包括第一隔板（81）和第二隔板（82），所述第一隔板（81）和第二隔板（82）间隔设置并将对应的所述复合板（30）上的多个连接孔分成三组，分别为第一组连接孔（331）、第二组连接孔（332）和第三组连接孔（333）；

所述第一隔板（81）围设在所述进水口（401）和对应的第一组连接孔（331）的外围，使所述进水口（401）和第一组连接孔（331）相连通形成所述进水端；

所述第二隔板（82）围设在所述出水口（402）和对应的第二组连接孔（332）的外围，使所述出水口（402）和第二组连接孔（332）相连通形成所述出水端；

位于所述第一隔板（81）和第二隔板（82）之间的第三组连接孔（333）和对应的第一端盖（40）内空间相连通，形成与所述进水端和出水端相隔离的往返部；

水从所述进水端进入与第一组连接孔（331）连接的换热管（20）后，通过所述第二端盖（50）的一水流折返部流进与第三组连接孔（333）连接的换热管（20），在所述往返部中折返流回所述第二端盖（50）的另一水流折返部，再从该另一水流折返部折返流进与第二组连接孔（332）连接的换热管（20），通过所述出水端流出所述第一端盖（40）。

6.根据权利要求5所述的防腐换热器，其特征在于，所述第二分隔组件（90）包括将对应的所述复合板（30）上的多个连接孔（33）分成第一组连接孔（334）和第二组连接孔（335）的第三隔板（91）；

第一组连接孔（334）的部分连接孔与所述进水端中的第一组连接孔（331）相对重合，另一部分连接孔与所述往返部中第三组连接孔（333）的部分连接孔相对重合；

第二组连接孔（335）的部分连接孔与所述往返部中第三组连接孔（333）的另一部分连接孔相对重合，另一部的连接孔与所述出水端中的第二组连接孔（332）相对重合。

7.根据权利要求6所述的防腐换热器，其特征在于，所述第三隔板（91）包括V字形板、分别与该V字形板两端相接的两个端板；

所述V字形板的半边和连接的一所述端板与所述第一隔板（81）的部分相对重合，另一所述端板与所述第二隔板（82）的部分相对重合。

8.根据权利要求4所述的防腐换热器，其特征在于，所述防腐换热器（100）还包括密封在所述第一端盖（40）和对应的复合板（30）之间的第一密封环（60）、密封在所述第二端盖（50）和对应的复合板（30）之间的第二密封环（70）；

所述第一密封环（60）上对应所述第一分隔组件（80）设有第一密封筋条（61）；所述第二密封环（70）上对应所述第二分隔组件（90）设有第二密封筋条（71）。

9.根据权利要求3所述的防腐换热器，其特征在于，所述第一端盖（40）包括一端封闭的第一筒盖（41）、连接在所述第一筒盖（41）的开口端并与对应的所述复合板（30）相配合连接的第一端板（42）；所述进水口（401）和出水口（402）开设在所述第一筒盖（41）的封闭端上；

所述第二端盖（50）包括一端封闭的第二筒盖（51）、连接在所述第二筒盖（51）的开口端并与对应的所述复合板（30）相配合连接的第二端板（52）。

10.根据权利要求1-9任一项所述的防腐换热器，其特征在于，所述外壳（10）的侧面设有分别用于冷媒进出的冷媒进口（11）和冷媒出口（12）。

11.一种热泵系统，其特征在于，包括冷凝器（200），所述冷凝器（200）包括至少一个权利要求1-10任一项所述的防腐换热器（100）。