專利名稱：制冷熱泵兩用的降膜式熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制冷技術(shù)領(lǐng)域的熱交換器，具體是一種能夠用于冷水機組或熱泵系統(tǒng)的制冷熱泵兩用的降膜式熱交換器。
背景技術(shù)：
目前在空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，直接膨脹式蒸發(fā)器仍然被廣泛地應(yīng)用于大型冷水機組或熱泵系統(tǒng)中，因為其既可用作蒸發(fā)器，又可用作冷凝器。相對而言，降膜式蒸發(fā)器有更好的傳熱性能、更少的制冷劑充注量等優(yōu)勢，但它只作為蒸發(fā)器用于單冷的機組，不能同時實現(xiàn)蒸發(fā)器、冷凝器兩方面的功能用于熱泵機組。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，專利公開號為CN1607366A，名稱為“具有兩相制冷劑分配系統(tǒng)的降膜式蒸發(fā)器”，提出了用于蒸汽壓縮式制冷的降膜式蒸發(fā)器，降膜式蒸發(fā)器的主要工作原理是在壓縮式制冷系統(tǒng)中，將膨脹閥后的氣液兩相制冷劑通過一個分配裝置均勻地噴淋到管束外表面，液態(tài)制冷劑在管束外表面形成下降的液膜，液膜在蒸發(fā)過程中將管內(nèi)的載冷介質(zhì)冷卻。載冷介質(zhì)被輸送到需冷卻空間提供制冷能力。但是該發(fā)明只限于降膜式熱交換器在制冷模式時作蒸發(fā)器的應(yīng)用，而不能解決降膜式熱交換器在制熱模式時用作冷凝器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種制冷熱泵兩用的降膜式熱交換器，使其在單冷型冷水機組的應(yīng)用拓展到熱泵機組，具有制冷和制熱兩種功能。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括殼體、制冷劑分配器、管束、液態(tài)制冷劑進口、氣態(tài)制冷劑進出口和液態(tài)制冷劑出口，液態(tài)制冷劑進口位于殼體上端一側(cè)，液態(tài)制冷劑出口位于殼體底部，氣態(tài)制冷劑出口位于殼體上端另一側(cè)，管束位于殼體內(nèi)部，殼體內(nèi)部空間和制冷劑分配器、液態(tài)制冷劑進口、氣態(tài)制冷劑進出口以及液態(tài)制冷劑出口都是相通的。
所述殼體，由圓柱形筒體及其兩端的管板組成。
所述制冷劑分配器，由多層結(jié)構(gòu)鋼板焊接構(gòu)成，制冷劑分配器可以將液態(tài)或氣液兩相制冷劑均勻分配后噴淋到管束的外表面上。
所述管束，由若干根傳熱管組成，兩端脹接或焊接在殼體的管板上，形成內(nèi)外隔絕的空間。
所述液態(tài)制冷劑進口為圓柱形管道。
所述氣態(tài)制冷劑進出口為殼體上的圓形開口。
所述液態(tài)制冷劑出口為殼體底部的開口。
本發(fā)明工作原理是低壓的制冷劑氣體被壓縮機壓縮后溫度和壓力升高，在冷凝器中冷凝為液體，然后通過節(jié)流裝置溫度和壓力降低，再在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)為氣體回到壓縮機進行再一次循環(huán)。蒸發(fā)過程可以實現(xiàn)制冷，冷凝過程可以實現(xiàn)制熱。本發(fā)明就是一種既可用作蒸發(fā)器，又可用作冷凝器的設(shè)備。
本發(fā)明在進行制冷模式工作時液態(tài)或氣液兩相混和的制冷劑從液態(tài)制冷劑進口進入降膜式熱交換器后，通過一個制冷劑分配器均勻地噴淋到管束上面，液態(tài)或氣液兩相制冷劑與管束內(nèi)溫度較高的載冷介質(zhì)進行熱交換，吸收熱量，并在管束表面被氣化，然后向上流動到達氣態(tài)制冷劑進出口。部分未蒸發(fā)的制冷劑液體則流到殼體的下部，被殼體下部管束內(nèi)的載冷介質(zhì)加熱后作池態(tài)沸騰，經(jīng)氣化后向上流動到達氣態(tài)制冷劑進出口。殼體內(nèi)制冷劑液體的液面可以按浸沒管束數(shù)量的百分比來確定，可在0％到100％的范圍內(nèi)波動。傳熱管內(nèi)流動的載冷介質(zhì)在向制冷劑放熱后溫度降低，流到需冷卻的空間實現(xiàn)制冷。
本發(fā)明在進行制熱模式工作時氣態(tài)制冷劑從氣態(tài)制冷劑進出口進入降膜式熱交換器后，氣體在管束表面與管束內(nèi)的載熱介質(zhì)進行熱交換而被冷凝。冷凝后的制冷劑液體滴落到殼體下部，然后從液態(tài)制冷劑出口流出。冷凝過程中制冷劑向傳熱管內(nèi)的載熱介質(zhì)流體放熱，傳熱管內(nèi)的載熱介質(zhì)流體溫度升高后流到需加熱的空間實現(xiàn)制熱。
本發(fā)明充分利用現(xiàn)有降膜式蒸發(fā)器傳熱效率高，制冷劑充注量少的特點，將其應(yīng)用拓展到熱泵運行時用作冷凝器。與可實現(xiàn)同樣功能的干式蒸發(fā)器相比，采用本發(fā)明的冷熱水機組的能效比可提高10-12％左右，制取同樣的冷量或熱量時所耗電能也可大大減少。而且，在較高的能效比下，干式蒸發(fā)器由于結(jié)構(gòu)的限制，成本會急劇上升而失去經(jīng)濟性，但本發(fā)明可以在較少的成本下，實現(xiàn)較高的能效比。在同等的條件下，采用降膜式熱交換器比采用干式蒸發(fā)器可節(jié)省成本約25％左右。


圖1為本發(fā)明降膜式熱交換器側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明降膜式熱交換器端面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明作為蒸發(fā)器工作時的原理圖；圖4為本發(fā)明作為冷凝器工作時的原理圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例是以本發(fā)明的技術(shù)方案為基礎(chǔ)進行實施的，其中給出詳細的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
如圖1、2所示，本實施例包括殼體1、制冷劑分配器2、管束3、液態(tài)制冷劑進口4、氣態(tài)制冷劑進出口5和液態(tài)制冷劑出口6，液態(tài)制冷劑進口4位于殼體1上端的一側(cè)，液態(tài)制冷劑出口6位于殼體1下端，氣態(tài)制冷劑進出口5位于殼體1上端的另一側(cè)，管束3位于殼體1內(nèi)部，殼體1內(nèi)部空間和制冷劑分配器2、液態(tài)制冷劑進口4、氣態(tài)制冷劑進出口5以及液態(tài)制冷劑出口6都是相通的。
所述殼體1，由圓柱形筒體和兩端的管板組成，材料為壓力容器用鋼，制冷劑的蒸發(fā)和冷凝過程都在殼體1內(nèi)部完成。
所述制冷劑分配器2，為多層結(jié)構(gòu)鋼板焊接而成，把在制冷模式下進入熱交換器的液態(tài)或氣液兩相制冷劑均勻分配后噴淋到管束3的外表面上。比如，可以采用公開號CN1607366A中的分配器結(jié)構(gòu)。
所述管束3，由若干根具有內(nèi)外強化傳熱表面的傳熱管組成，兩端脹接或焊接在殼體1的管板上，形成內(nèi)外隔絕的空間。殼體1內(nèi)部、傳熱管外部的制冷劑和傳熱管內(nèi)部流動的載冷介質(zhì)通過傳熱管的管壁進行熱交換。
所述液態(tài)制冷劑進口4，為圓柱形管道，在制冷模式下液態(tài)或氣液兩相制冷劑從該進口流入熱交換器。
所述氣態(tài)制冷劑進出口5，為殼體1上的圓形開口，在制冷模式下氣態(tài)制冷劑從該口流出，在制熱模式下氣態(tài)制冷劑從該口流入。
所述液態(tài)制冷劑出口6，為殼體1底部的開口，在制冷模式下該出口關(guān)閉，在制熱模式下液態(tài)制冷劑從該口流出。
本實施例運行模式包括了制冷模式和制熱模式，在制冷和制熱模式下制冷劑不同的流動方向由外部管道上的閥門切換來控制。
本實施例制冷模式如圖3所示液態(tài)或氣液兩相混和的制冷劑從液態(tài)制冷劑進口4進入降膜式熱交換器后，通過一個制冷劑分配器2均勻地噴淋到管束3上面，溫度較高的載冷介質(zhì)在傳熱管內(nèi)流過，將熱量通過管壁傳給液態(tài)制冷劑使其蒸發(fā)，載冷介質(zhì)本身的溫度降低后從傳熱管的另一端流出，再流到需冷卻空間，通過其他熱交換器實現(xiàn)制冷。液態(tài)制冷劑在管束3表面被氣化后，向上流動到達氣態(tài)制冷劑出口5。部分未蒸發(fā)的制冷劑液體流到殼體1的下部，被下部管束內(nèi)的載冷介質(zhì)加熱后作池態(tài)沸騰，氣化后的制冷劑向上流動到氣態(tài)制冷劑出口5。制冷劑液體的液面由浸沒管束3數(shù)量的百分比確定，可在0％到100％的范圍內(nèi)波動。
本實施例制冷模式如圖4所示氣態(tài)制冷劑從氣態(tài)制冷劑進出口5進入降膜式熱交換器后，在管束3表面被管束內(nèi)載熱介質(zhì)冷凝，氣態(tài)制冷劑在冷凝過程中向載熱介質(zhì)放出熱量，溫度升高后的載熱介質(zhì)流到需加熱的空間，通過其它熱交換器放出熱量。冷凝后的制冷劑液體滴落到殼體1下部，然后從液態(tài)制冷劑出口6流出。
權(quán)利要求
1.一種制冷熱泵兩用的降膜式熱交換器，包括殼體、制冷劑分配器、管束、液態(tài)制冷劑進口、氣態(tài)制冷劑進出口，其特征在于，還包括液態(tài)制冷劑出口，液態(tài)制冷劑出口位于殼體下端，液態(tài)制冷劑進口位于殼體上端一側(cè)，氣態(tài)制冷劑進出口位于殼體上端另一側(cè)，管束位于殼體內(nèi)部，殼體內(nèi)部空間和制冷劑分配器、液態(tài)制冷劑進口、氣態(tài)制冷劑進出口以及液態(tài)制冷劑出口都是相通的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷熱泵兩用的降膜式熱交換器，其特征是，所述殼體，由圓柱形筒體及其兩端的管板組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷熱泵兩用的降膜式熱交換器，其特征是，所述制冷劑分配器，由多層結(jié)構(gòu)鋼板焊接構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷熱泵兩用的降膜式熱交換器，其特征是，所述管束，由若干根傳熱管組成，兩端脹接或焊接在殼體的管板上，形成內(nèi)外隔絕的空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷熱泵兩用的降膜式熱交換器，其特征是，所述液態(tài)制冷劑進口為圓柱形管道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷熱泵兩用的降膜式熱交換器，其特征是，所述氣態(tài)制冷劑進出口為殼體上的圓形開口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制冷技術(shù)領(lǐng)域的制冷熱泵兩用的降膜式熱交換器。本發(fā)明包括殼體、制冷劑分配器、管束、液態(tài)制冷劑進口、氣態(tài)制冷劑進出口和液態(tài)制冷劑出口，液態(tài)制冷劑進口位于殼體上端一側(cè)，液態(tài)制冷劑出口位于殼體下端，氣態(tài)制冷劑出口位于殼體上端另一側(cè)，管束位于殼體內(nèi)部，殼體內(nèi)部空間和制冷劑分配器、液態(tài)制冷劑進口、氣態(tài)制冷劑進出口以及液態(tài)制冷劑出口都是相通的。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)降膜式熱交換器在熱泵系統(tǒng)運行時同時具有蒸發(fā)器和冷凝器的功能，不僅可以提高冷熱水機組的能效比，而且在制取相等的冷量或熱量時所耗電能大大減少。
文檔編號F28D5/00GK101089520SQ20071004368
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者夏倫熹, 高原, 黃飛 申請人:特靈空調(diào)系統(tǒng)(江蘇)有限公司