一種可變蒸發(fā)面積的蒸發(fā)器及具有該結(jié)構(gòu)的高溫水源熱泵機(jī)組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可變蒸發(fā)面積的蒸發(fā)器及具有該結(jié)構(gòu)的高溫水源熱泵機(jī)組，所述蒸發(fā)器上設(shè)有循環(huán)水進(jìn)口和循環(huán)水出口，蒸發(fā)器前端設(shè)有工質(zhì)入口，蒸發(fā)器末端設(shè)有A工質(zhì)出口；所述蒸發(fā)器上還設(shè)有B工質(zhì)出口；所述蒸發(fā)器內(nèi)部管路分為A段管路和B段管路，所述B工質(zhì)出口設(shè)置在A段管路和B段管路的連通處。本實(shí)用新型可以利用12～50℃的中低溫?zé)崴械臒崃恐迫?0℃～80℃的中高溫?zé)崴?，可廣泛應(yīng)用于末端為散熱片的集中供熱、區(qū)域熱水供應(yīng)以及物料干燥等方面，對(duì)充分利用低品位熱源，節(jié)能減排等方面具有重要意義。
【專利說(shuō)明】一種可變蒸發(fā)面積的蒸發(fā)器及具有該結(jié)構(gòu)的高溫水源熱泵機(jī)組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于制冷設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種蒸發(fā)面積可變的蒸發(fā)器及具有該蒸發(fā)器的高溫水源熱泵機(jī)組。
【背景技術(shù)】
[0002]在日常的生產(chǎn)生活中，我們主要通過(guò)鍋爐燒煤、石油等化石燃料來(lái)獲得中高溫?zé)崴?60°C?80°C)。不過(guò)隨著對(duì)能源緊張和環(huán)境問(wèn)題的日益關(guān)注，研發(fā)高效節(jié)能并符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的供熱技術(shù)得到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。高溫水源熱泵技術(shù)是近十幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外大力推廣的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，可以緩解我國(guó)過(guò)于依賴煤炭的能源形式，解決地?zé)嵛菜?、工業(yè)廢水直接排放所造成的能源浪費(fèi)等問(wèn)題，同時(shí)也間接地減少了對(duì)大氣的污染。我國(guó)有豐富的余熱廢熱資源，如鍋爐廠的煙氣余熱、缸套冷卻水余熱，鋁錠廠的冷卻水余熱等等，溫度范圍在12°C?50°C之間，回收利用這些能源，能大大緩解我國(guó)能源緊張的局面，在節(jié)省其他高品位能源的同時(shí)，也起到了減少污染，保護(hù)環(huán)境的作用。
[0003]當(dāng)前市場(chǎng)上的高溫水源機(jī)組，按國(guó)標(biāo)分為Hl?H4四種類型，即熱源水溫度范圍在12°C?28°C的Hl型高溫水源熱泵、溫度范圍在18°C?38°C的H2型高溫水源熱泵、溫度范圍在28°C?48°C的H3型高溫水源熱泵和溫度范圍在38°C?58°C的H4型高溫水源熱泵，各機(jī)型適應(yīng)的熱源水的溫度波動(dòng)范圍不超過(guò)20°C，各機(jī)型只能在各自要求的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
[0004]事實(shí)上，在工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中，很多的工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的溫度波動(dòng)范圍由于季節(jié)的不同而出現(xiàn)較大范圍的波動(dòng)，如北方煉鋼爐的冷卻水夏季可達(dá)到50°C，而冬季則只有20°C;也有不少工業(yè)冷卻循環(huán)水因?yàn)楣に囋蜻M(jìn)行間隙性產(chǎn)熱，導(dǎo)致冷卻水溫度波動(dòng)范圍較大，如鑄造工藝?yán)鋮s等。因此在這些場(chǎng)合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型的高溫水源熱泵機(jī)組，都面臨著熱源水溫度變化范圍超過(guò)允許工況變化范圍，情況稍好的導(dǎo)致機(jī)組不好用或保護(hù)性停機(jī)，情況惡劣的或機(jī)組自我保護(hù)不靈敏的將導(dǎo)致機(jī)組使用壽命大打折扣，甚至很快損壞。究其原因，是由于熱源水溫度變化范圍過(guò)大，導(dǎo)致蒸發(fā)器的換熱量變化范圍過(guò)大，而不能很好地與壓縮機(jī)的允許運(yùn)行工況相匹配，甚至嚴(yán)重超出壓縮機(jī)的安全運(yùn)行工況。
[0005]在工程實(shí)際應(yīng)用中，如何明顯拓寬高溫水源熱泵機(jī)組的熱源側(cè)水溫的適用溫度變化范圍，以適應(yīng)工業(yè)冷卻循環(huán)水作為熱泵熱源水的溫度變化范圍大的實(shí)際情況，在實(shí)際工程應(yīng)用當(dāng)中具有較大的意義。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種一種蒸發(fā)面積可變的蒸發(fā)器及具有該蒸發(fā)器的高溫水源熱泵機(jī)組。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為:
[0008]所述蒸發(fā)面積可變的蒸發(fā)器上設(shè)有循環(huán)水進(jìn)口和循環(huán)水出口，蒸發(fā)器前端設(shè)有工質(zhì)入口，蒸發(fā)器末端設(shè)有A工質(zhì)出口，所述蒸發(fā)器上還設(shè)有B工質(zhì)出口 ；所述蒸發(fā)器內(nèi)部管路分為A段管路和B段管路，所述B工質(zhì)出口設(shè)置在A段管路和B段管路的連通處。
[0009]其中所述A段管路與B段管路的長(zhǎng)度比為1:3至3:4。所述蒸發(fā)器為套管式蒸發(fā)器或列管式蒸發(fā)器。
[0010]本實(shí)用新型還提供了一種高溫水源熱泵機(jī)組，它包括上述蒸發(fā)面積可變的蒸發(fā)器。其具體結(jié)構(gòu)如下:該高溫水源熱泵機(jī)組包括壓縮機(jī)；所述壓縮機(jī)的工質(zhì)出口與冷凝器的工質(zhì)進(jìn)口連通；冷凝器的工質(zhì)出口依次與貯液器和干燥過(guò)濾器連通；干燥過(guò)濾器的工質(zhì)出口經(jīng)電子膨脹閥與蒸發(fā)器的工質(zhì)入口連通；蒸發(fā)器的A工質(zhì)出口與A電磁閥的工質(zhì)進(jìn)口連通，蒸發(fā)器的B工質(zhì)出口與B電磁閥的工質(zhì)進(jìn)口連通；A電磁閥和B電磁閥的工質(zhì)出口經(jīng)三通合并后與壓縮機(jī)的回氣口連通。
[0011]下面結(jié)合設(shè)計(jì)原理及工作，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0012]本實(shí)用新型所述的蒸發(fā)器具有一個(gè)工質(zhì)進(jìn)口和兩個(gè)工質(zhì)出口，其中一個(gè)設(shè)置在蒸發(fā)器一端。蒸發(fā)器內(nèi)部管路分為兩段，另一個(gè)工質(zhì)出口設(shè)置在兩端管路的連通處，兩段管路長(zhǎng)度之比為1:3至3:4 (即，其中一個(gè)工質(zhì)出口將蒸發(fā)器分隔成了兩段換熱面積，兩段換熱面積(管路的長(zhǎng)短)之比為1:3至3:4)。對(duì)于一個(gè)制作好的蒸發(fā)器，這一比值是恒定的。
[0013]在本實(shí)用新型的高溫水源熱泵機(jī)組中，蒸發(fā)面積可變的蒸發(fā)器的兩個(gè)工質(zhì)出口的管路上各帶有一個(gè)電磁閥，兩個(gè)電磁閥的出口通過(guò)一個(gè)三通合并后與壓縮機(jī)的回氣口連通，電磁閥通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)蒸發(fā)壓力的檢測(cè)來(lái)輸出控制信號(hào)來(lái)控制其開(kāi)和關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器面積的改變，也就能夠控制機(jī)組的最大蒸發(fā)溫度和回氣過(guò)熱度。
[0014]高溫水源熱泵機(jī)組中壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣體經(jīng)冷凝器與冷卻水換熱后，冷凝成高溫高壓液體，經(jīng)干燥過(guò)濾器、視液鏡和電子膨脹閥后，高溫高壓液體變?yōu)榈蜏氐蛪阂后w進(jìn)入蒸發(fā)器，低溫低壓液體在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱后蒸發(fā)成低溫低壓的氣體，控制系統(tǒng)將通過(guò)判斷蒸發(fā)壓力的高低來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉蒸發(fā)器兩個(gè)工質(zhì)出口中的一個(gè)，達(dá)到控制蒸發(fā)壓力的目的。蒸發(fā)器的兩個(gè)工質(zhì)出口分別與兩個(gè)不同的電磁閥的工質(zhì)進(jìn)口相連，兩個(gè)電磁閥的工質(zhì)出口在管路上通過(guò)三通合并為一個(gè)出口，該出口與壓縮機(jī)的回氣口連通，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓氣體，再經(jīng)排氣口排出，如此循環(huán)獲得所需的換熱量。
[0015]高溫水源熱泵機(jī)組具體工作過(guò)程如下:
[0016]在蒸發(fā)溫度低于壓縮機(jī)允許的最大蒸發(fā)溫度(此時(shí)熱源水溫度不高，一般不高于300C )的情況下，制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)排氣口排出后，沿管道進(jìn)入冷凝器，在此換熱器中，用戶回水與冷凝器里的高溫高壓制冷劑換熱，回水獲得熱量被加熱成中高溫?zé)崴?，而制冷劑失去熱量后冷凝成低溫高壓液體，該液體沿管道經(jīng)貯液器、干燥過(guò)濾器干燥后進(jìn)入膨脹閥膨脹節(jié)流成低壓低溫的氣體，沿管道進(jìn)入蒸發(fā)器，在此蒸發(fā)器中，熱源水與蒸發(fā)器里的低溫低壓制冷劑換熱，熱源水失去熱量，溫度降低，而制冷劑獲得熱量蒸發(fā)成低溫低壓氣體，該氣體經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器的A工質(zhì)出口后，再經(jīng)過(guò)電磁閥后進(jìn)入壓縮機(jī)的回氣口。對(duì)于熱源水溫度不高的情況，制冷劑的蒸發(fā)溫度能控制在壓縮機(jī)允許的最大蒸發(fā)溫度之下，同時(shí)可以將制冷劑的過(guò)熱度控制在合理的范圍內(nèi)。此情況下，特殊結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器的B工質(zhì)出口管路上的電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，而A工質(zhì)出口管路上的電磁閥處于打開(kāi)狀態(tài)，蒸發(fā)器的面積為100%的利用。
[0017]在蒸發(fā)溫度隨著熱源水溫度的升高而逐漸升高并高于壓縮機(jī)允許的最大蒸發(fā)溫度(此時(shí)熱源水溫度較高，在30— 50°C之間)的情況下，由于蒸發(fā)器內(nèi)熱源水和制冷劑的傳熱溫差變大，進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑將在較短的管程內(nèi)汽化，汽化后的制冷劑蒸汽通過(guò)蒸發(fā)器的中部工質(zhì)出口排出，再經(jīng)過(guò)電磁閥后進(jìn)入壓縮機(jī)的回氣口。此情況下，蒸發(fā)器的B工質(zhì)出口管路上的電磁閥處于打開(kāi)狀態(tài)，而A工質(zhì)出口管路上的電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，蒸發(fā)器的面積為一定比例的利用。由于有效減少了蒸發(fā)器的蒸發(fā)面積(蒸發(fā)器管路縮短了一定比例的長(zhǎng)度)，從而有效控制了蒸發(fā)器的換熱量，既有效控制了蒸發(fā)溫度，也有效控制了回氣過(guò)熱度，確保壓縮機(jī)不過(guò)載和不過(guò)熱，還明顯降低了蒸發(fā)器的管道阻力，確保機(jī)組在熱源水溫度寬范圍內(nèi)變化的情況下能夠始終保持較高的能效比和穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型可以利用12?50°C的較寬溫度變化范圍內(nèi)的中低溫?zé)崴械臒崃恐迫≈懈邷責(zé)崴?60°C?80°C )，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)冷卻循環(huán)水的余熱回收產(chǎn)熱水等方面，對(duì)充分利用低品位熱源，節(jié)能減排等方面具有重要意義。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型蒸發(fā)面積可變的蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型高溫水源熱泵機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:1、工質(zhì)進(jìn)口 ；2、B工質(zhì)出口 ；3、A工質(zhì)出口 ；4、A段管路；5、B段管路；6、壓縮機(jī)；7、冷凝器；8、貯液器；9、干燥過(guò)濾器；10、電子膨脹閥；11、蒸發(fā)器；12、A電磁閥；13、B電磁閥；14、循環(huán)水進(jìn)口 ； 15、循環(huán)水出口。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖(實(shí)施例1至4外部結(jié)構(gòu)均以圖1為例)和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0023]實(shí)施例1
[0024]參見(jiàn)圖1，所述蒸發(fā)面積可變的蒸發(fā)器上設(shè)有循環(huán)水進(jìn)口 14和循環(huán)水出口 15，蒸發(fā)器前端設(shè)有工質(zhì)入口 1，蒸發(fā)器末端設(shè)有A工質(zhì)出口 3;所述蒸發(fā)器上還設(shè)有B工質(zhì)出口2 ;所述蒸發(fā)器內(nèi)部管路分為A段管路4和B段管路5，所述B工質(zhì)出口 2設(shè)置在A段管路4和B段管路5的連通處，所述A段管路4與B段管路5的長(zhǎng)度比為1:1 (B卩，可變蒸發(fā)面積為100%和50%兩檔)。所述蒸發(fā)器為套管式蒸發(fā)器或列管式蒸發(fā)器。
[0025]實(shí)施例2
[0026]參見(jiàn)圖1，所述蒸發(fā)面積可變的蒸發(fā)器上設(shè)有循環(huán)水進(jìn)口 14和循環(huán)水出口 15，蒸發(fā)器前端設(shè)有工質(zhì)入口 1，蒸發(fā)器末端設(shè)有A工質(zhì)出口 3;所述蒸發(fā)器上還設(shè)有B工質(zhì)出口2 ;所述蒸發(fā)器內(nèi)部管路分為A段管路4和B段管路5，所述B工質(zhì)出口 2設(shè)置在A段管路4和B段管路5的連通處，所述A段管路4與B段管路5的長(zhǎng)度比為1:2 (B卩，可變蒸發(fā)面積為100%和66.7%兩檔)。所述蒸發(fā)器為套管式蒸發(fā)器或列管式蒸發(fā)器。
[0027]實(shí)施例3
[0028]參見(jiàn)圖1，所述蒸發(fā)面積可變的蒸發(fā)器上設(shè)有循環(huán)水進(jìn)口 14和循環(huán)水出口 15，蒸發(fā)器前端設(shè)有工質(zhì)入口 1，蒸發(fā)器末端設(shè)有A工質(zhì)出口 3;所述蒸發(fā)器上還設(shè)有B工質(zhì)出口2 ;所述蒸發(fā)器內(nèi)部管路分為A段管路4和B段管路5，所述B工質(zhì)出口 2設(shè)置在A段管路4和B段管路5的連通處，所述A段管路4與B段管路5的長(zhǎng)度比為1:3 (B卩，可變蒸發(fā)面積為100%和75%兩檔)。所述蒸發(fā)器為套管式蒸發(fā)器或列管式蒸發(fā)器。
[0029]實(shí)施例4
[0030]參見(jiàn)圖1，所述蒸發(fā)面積可變的蒸發(fā)器上設(shè)有循環(huán)水進(jìn)口 14和循環(huán)水出口 15，蒸發(fā)器前端設(shè)有工質(zhì)進(jìn)口 1，蒸發(fā)器末端設(shè)有A工質(zhì)出口 3;所述蒸發(fā)器上還設(shè)有B工質(zhì)出口2 ;所述蒸發(fā)器內(nèi)部管路分為A段管路4和B段管路5，所述B工質(zhì)出口 2設(shè)置在A段管路4和B段管路5的連通處，所述A段管路4與B段管路5的長(zhǎng)度比為2:3 (即，可變蒸發(fā)面積為100%和60%兩檔)。所述蒸發(fā)器為套管式蒸發(fā)器或列管式蒸發(fā)器。
[0031]實(shí)施例5
[0032]參見(jiàn)圖2，所述的高溫水源人泵機(jī)組包括壓縮機(jī)6以及實(shí)施例1至實(shí)施例4任一項(xiàng)所述的蒸發(fā)器11 ;所述壓縮機(jī)6的工質(zhì)出口與冷凝器7的工質(zhì)進(jìn)口連通；冷凝器7的工質(zhì)出口依次與貯液器8和干燥過(guò)濾器9連通；干燥過(guò)濾器9的工質(zhì)出口經(jīng)電子膨脹閥10與蒸發(fā)器11的工質(zhì)入口 I連通；蒸發(fā)器的A工質(zhì)出口 3與A電磁閥12的工質(zhì)進(jìn)口連通，蒸發(fā)器11的B工質(zhì)出口 2與B電磁閥13的工質(zhì)進(jìn)口連通；A電磁閥12和B電磁閥13的工質(zhì)出口經(jīng)三通合并后與壓縮機(jī)6的回氣口連通。
【權(quán)利要求】
1.一種可變蒸發(fā)面積的蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器上設(shè)有循環(huán)水進(jìn)口(14)和循環(huán)水出口(15)，所述蒸發(fā)器前端設(shè)有工質(zhì)入口( I )，蒸發(fā)器末端設(shè)有A工質(zhì)出口(3)，其特征在于，所述蒸發(fā)器上還設(shè)有B工質(zhì)出口(2);所述蒸發(fā)器內(nèi)部管路分為A段管路(4)和B段管路(5)，所述B工質(zhì)出口(2)設(shè)置在A段管路(4)和B段管路(5)的連通處。
2.如權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)器，其特征在于，所述A段管路(4)與B段管路(5)的長(zhǎng)度比為1:3至3:4。
3.如權(quán)利要求2所述的蒸發(fā)器，其特征在于，所述蒸發(fā)器為套管式蒸發(fā)器或列管式蒸發(fā)器。
4.一種高溫水源熱泵機(jī)組，其特征在于，它包括權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的蒸發(fā)器。
5.如權(quán)利要求4所述的高溫水源熱泵機(jī)組，其特征在于，它包括壓縮機(jī)(6);所述壓縮機(jī)(6)的工質(zhì)出口與冷凝器(7)的工質(zhì)進(jìn)口連通；冷凝器(7)的工質(zhì)出口依次與貯液器(8)和干燥過(guò)濾器(9)連通；干燥過(guò)濾器(9)的工質(zhì)出口經(jīng)電子膨脹閥(10)與蒸發(fā)器(11)的工質(zhì)入口(I)連通；蒸發(fā)器的A工質(zhì)出口(3)與A電磁閥(12)的工質(zhì)進(jìn)口連通，蒸發(fā)器(11)的B工質(zhì)出口(2)與B電磁閥(13)的工質(zhì)進(jìn)口連通；A電磁閥(12)和B電磁閥(13)的工質(zhì)出口經(jīng)三通合并后與壓縮機(jī)(6)的回氣口連通。
【文檔編號(hào)】F25B41/04GK203810797SQ201420042550
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】王德元 申請(qǐng)人:王德元