一種換熱系統(tǒng)置換模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及熱交換技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種換熱系統(tǒng)置換模塊。其特征在于：包括隔離部件以及設(shè)置在所述隔離部件內(nèi)的熱量置換系統(tǒng)；所述隔離部件包括隔離入口、低熱量隔離出口、以及高熱量隔離出口；所述熱量置換系統(tǒng)連接所述隔離入口、所述低熱量隔離出口和所述高熱量隔離出口。該置換模塊在換熱系統(tǒng)的冷凝區(qū)和蒸發(fā)區(qū)之間形成隔離置換區(qū)，將所述冷凝區(qū)和所述蒸發(fā)區(qū)隔離開來，盡可能的回收在工質(zhì)由冷凝器進(jìn)入所述蒸發(fā)器的過程中換熱系統(tǒng)損失的能量，并將回收的能量再次用于換熱系統(tǒng)的制熱/制冷工作，使得整個(gè)換熱系統(tǒng)對外部而言的能量損失大大減少，提升了換熱系統(tǒng)的能效，且同時(shí)大幅的增加了系統(tǒng)的吸熱能力，提高了系統(tǒng)的效率。
【專利說明】
一種換熱系統(tǒng)置換模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及熱交換技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種換熱系統(tǒng)置換模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1，傳統(tǒng)空調(diào)及熱栗制熱/制冷系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流件、以及蒸發(fā)器，制熱/冷系統(tǒng)內(nèi)的低溫低壓工質(zhì)流經(jīng)蒸發(fā)器吸收熱量氣化，在壓縮機(jī)中被壓縮為高溫高壓的液體，流經(jīng)冷凝器釋放熱量冷卻為高壓液體，最后經(jīng)節(jié)流件降壓后再次進(jìn)入蒸發(fā)器。工質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)過程中不斷的吸熱、放熱，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)制熱/制冷。上述制熱/制冷系統(tǒng)在室外低溫的工況下，尤其當(dāng)所需的冷凝溫度比較高時(shí)，制熱量衰減十分嚴(yán)重，甚至無法正常啟動(dòng)運(yùn)行。
[0003]制熱/制冷系統(tǒng)在用于制熱時(shí)，將冷凝器安裝于需要制熱的環(huán)境中，工質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收蒸發(fā)器所處環(huán)境中的熱量，并經(jīng)工質(zhì)流道輸送至冷凝器中釋放熱量，以提高冷凝器所處環(huán)境的溫度，達(dá)到制熱效果。制熱/制冷系統(tǒng)在用于制冷時(shí)，將蒸發(fā)器安裝于需要制冷的環(huán)境中，工質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收蒸發(fā)器所處環(huán)境中的熱量以降低蒸發(fā)器所處環(huán)境的溫度，并經(jīng)工質(zhì)流道輸送至冷凝器中將吸收到的熱量釋放到冷凝器所處的環(huán)境中，達(dá)到制冷效果O
[0004]如圖2所示，傳統(tǒng)空調(diào)及熱栗制冷/制熱系統(tǒng)的應(yīng)用場景被劃分為了兩個(gè)區(qū)域:工質(zhì)釋放熱量的冷凝區(qū)和工質(zhì)吸收熱量的蒸發(fā)區(qū)，實(shí)際應(yīng)用場所中冷凝區(qū)和蒸發(fā)區(qū)之間并不是隔離的，它們相互之間的溫度是漸變的，并沒有一條明顯的溫度界限能夠?qū)⒗淠齾^(qū)和蒸發(fā)區(qū)劃分開來。經(jīng)冷凝器出來的高溫高壓工質(zhì)在未完全冷凝之前會(huì)以氣液兩相態(tài)的形式進(jìn)入節(jié)流件，在冷凝區(qū)散熱量減少的同時(shí)，極大的影響節(jié)流件的節(jié)流效率，由于進(jìn)入蒸發(fā)區(qū)的可蒸發(fā)液態(tài)工質(zhì)量的減少和質(zhì)的下降，進(jìn)而影響蒸發(fā)區(qū)蒸發(fā)器的吸熱效率，使得整個(gè)制熱/制冷系統(tǒng)的制熱/制冷能力大打折扣。
[0005]如申請公布號(hào)為CN 101165438，申請公布日為2008年04月23日的發(fā)明專利申請公開了一種超低溫?zé)崂蹩照{(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、主節(jié)流部件、室內(nèi)外換熱器、氣液分離器、四通閥、電磁閥，各個(gè)零部件之間通過管線連接;所述系統(tǒng)還包括至少一閃蒸器組件，所述閃蒸器組件的一出口通過管線與所述壓縮機(jī)的吸氣口相連。采用增強(qiáng)型噴氣渦旋壓縮機(jī)以及蒸氣噴射系統(tǒng)。在低溫工況制熱運(yùn)行時(shí)，利用閃蒸器噴射制冷劑，使壓縮機(jī)能吸入更多制冷劑，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)雙級(jí)壓縮，提高制熱量和能效比，同時(shí)又保持較低的壓縮比和排氣溫度，空調(diào)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。但是，由于該空調(diào)系統(tǒng)中增加增強(qiáng)型噴氣渦旋壓縮機(jī)以及蒸汽噴射系統(tǒng)，制作成本大大提高，整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需要的能耗也大大增加。而在此同時(shí)，工質(zhì)由冷凝區(qū)流向蒸發(fā)區(qū)的過程中，工質(zhì)熱量狀態(tài)的損失仍然存在，整個(gè)制熱/制冷系統(tǒng)的能量總有一部分會(huì)浪費(fèi)在這個(gè)過程中，使得制熱/制冷系統(tǒng)的能效無法達(dá)到最優(yōu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供一種用于換熱系統(tǒng)的置換模塊。該置換模塊在換熱系統(tǒng)的冷凝區(qū)和蒸發(fā)區(qū)之間形成隔離置換區(qū)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種換熱系統(tǒng)置換模塊，其特征在于:包括隔離部件以及設(shè)置在所述隔離部件內(nèi)的熱量置換系統(tǒng);所述隔咼部件包括隔咼入口、低熱量隔咼出口、以及尚熱量隔咼出口 ；所述熱量置換系統(tǒng)連接所述隔離入口、所述低熱量隔離出口和所述高熱量隔離出口。所述隔熱部件的內(nèi)部形成隔熱空間，減少隔熱空間內(nèi)部與外界環(huán)境之間的熱交換。所述熱量置換系統(tǒng)將通過所述隔離入口進(jìn)入其中的氣液混合態(tài)工質(zhì)分成兩部分，在隔熱部件內(nèi)部形的隔熱空間中將其中一部分氣液態(tài)工質(zhì)的熱量轉(zhuǎn)移至另一部分氣液混合態(tài)工質(zhì)中，提供熱量的那部分工質(zhì)變?yōu)闇囟雀偷囊簯B(tài)工質(zhì)經(jīng)低熱量隔離出口，并經(jīng)制熱/制冷系統(tǒng)的節(jié)流件送至蒸發(fā)器的入口。使得進(jìn)入蒸發(fā)器的工質(zhì)溫度更低，調(diào)節(jié)蒸發(fā)壓力，使得蒸發(fā)器的吸熱能力更尚O
[0008]作為優(yōu)選，所述熱量置換系統(tǒng)包括供熱單元、吸熱單元和置換單元;所述置換單元包括流量調(diào)節(jié)模塊;所述吸熱單元設(shè)置在所述隔離入口和所述低熱量隔離出口之間，所述供熱單元設(shè)置在所述吸熱單元的出口和所述高熱量隔離出口之間，所述流量調(diào)節(jié)模塊設(shè)置在所述吸熱單元的出口和所述供熱單元的入口之間。經(jīng)所述隔離入口進(jìn)入所述熱量置換系統(tǒng)的工質(zhì)，在所述吸熱單元內(nèi)被吸收一部分熱量，變?yōu)闇囟鹊陀诮?jīng)所述隔離入口流入工質(zhì)溫度的低熱量工質(zhì)。這部分低熱量工質(zhì)一部分流經(jīng)換熱系統(tǒng)的節(jié)流件進(jìn)入蒸發(fā)器吸收熱量被蒸發(fā)，由于其溫度更低，提高了蒸發(fā)器入口和出口之間的溫度差，提高了蒸發(fā)器的工作性能，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的工作能力。剩余的一部分工質(zhì)流入所述供熱單元，吸收所述吸熱單元內(nèi)的工質(zhì)的溫度。因此，隔離置換區(qū)利用流出冷凝器的工質(zhì)在流向蒸發(fā)器過程中散發(fā)的熱量對工質(zhì)再次進(jìn)行熱量置換，可以使得流出經(jīng)換熱系統(tǒng)的節(jié)流件流向蒸發(fā)器的工質(zhì)的溫度更低。而在此過程中，由于利用的是系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)本身釋放的熱量(該部分熱量在傳統(tǒng)卡諾式循環(huán)應(yīng)用系統(tǒng)中是無法再利用的低品質(zhì)熱能)，因此不需要額外的功耗，整體來講提升整個(gè)了換熱系統(tǒng)的能效。所述隔離入口連接所述冷凝器的出口，所述低熱量隔離出口連接所述第一節(jié)流件的入口，所述高熱量隔離出口連接所述壓縮機(jī)的吸氣口。
[0009]作為優(yōu)選，所述隔離入口設(shè)置節(jié)流件。所述節(jié)流件相當(dāng)于將原來換熱系統(tǒng)中蒸發(fā)器前端的節(jié)流件前移，可以有效的將有用熱量散發(fā)在冷凝區(qū)，提高系統(tǒng)的有效產(chǎn)熱量，避免熱量浪費(fèi)。
[0010]作為優(yōu)選，所述吸熱單元包括第一換熱板片，所述第一換熱板片包括第一工質(zhì)入口、第一工質(zhì)出口、吸熱工質(zhì)流道以及集液管，所述吸熱工質(zhì)流道與所第一工質(zhì)入口連通，所述集液管與所述吸熱工質(zhì)流道連通;所述供熱單元包括第二換熱板片，所述第二換熱板片包括第二工質(zhì)入口、第二工質(zhì)出口、供熱工質(zhì)流道、以及集氣管，所述供熱工質(zhì)流道與所述第二工質(zhì)入口連通，所述集氣管與所述供熱工質(zhì)流道連通;所述流量調(diào)節(jié)模塊連接所述第一工質(zhì)出口和所述第二工質(zhì)入口。通過所述流量調(diào)節(jié)模塊由吸熱單元流向供熱單元的工質(zhì)的流量，實(shí)現(xiàn)對吸熱單元和供熱單元內(nèi)工質(zhì)密度的調(diào)節(jié)。通過所述流量調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)所述第一換熱板片內(nèi)的工質(zhì)密度大于所述供熱單元內(nèi)的工質(zhì)密度，使得所述吸熱工質(zhì)流道內(nèi)的工質(zhì)的總焓值大于所述供熱工質(zhì)流道內(nèi)工質(zhì)的總焓值。從而實(shí)現(xiàn)所述第一換熱板和所述第二換熱板在所述隔離部件形成的隔熱空間內(nèi)的熱量交換，吸熱工質(zhì)流道內(nèi)的工質(zhì)熱量被轉(zhuǎn)移至供熱工質(zhì)流道內(nèi)的工質(zhì)中。
[0011]作為優(yōu)選，所述集液管和所述吸熱工質(zhì)流道通過第一回流通道連通，所述對回流通道與所述集液管的連接點(diǎn)的位置高于所述第一回流通道與所述吸熱工質(zhì)流道的連接點(diǎn)的位置。
[0012]作為優(yōu)選，所述吸熱單元設(shè)置氣相回流管，所述氣相回流管和所述吸熱單元之間通過第二回流通道連通，所述第二回流通道與所述吸熱工質(zhì)流道的連接點(diǎn)的位置低于所述第二回流通道與所述氣相回流管的連接點(diǎn)的位置。
[0013]作為優(yōu)選，所述集氣管和所述供熱工質(zhì)流道通過第三回流通道連通，所述第三回流通道與所述集氣管的連接點(diǎn)的位置高于所述第三回流通道與所述供熱工質(zhì)流道的連接點(diǎn)的位置。
[0014]作為優(yōu)選，所述供熱單元設(shè)置液相回流管，所述液相回流管和所述供熱工質(zhì)流道通過第四回流通道連通，所述第四回流通道與所述液相回流管的連接點(diǎn)的位置低于所述第四回流通道與所述供熱工質(zhì)流道的連接點(diǎn)的位置。
[0015]作為優(yōu)選，所述吸熱工質(zhì)流道和所述供熱工質(zhì)流道緊密貼合，并且所述吸熱工質(zhì)流道內(nèi)的工質(zhì)流向與所述供熱工質(zhì)流道內(nèi)的工質(zhì)流向相反。
[0016]作為優(yōu)選，所述節(jié)流件為縮徑管，所述流量調(diào)節(jié)模塊為毛細(xì)管。
[0017]如圖3，本發(fā)明的技術(shù)方案改變了傳統(tǒng)卡諾式循環(huán)應(yīng)用系統(tǒng)兩大區(qū)域、四大部件的構(gòu)造格局，在換熱系統(tǒng)的冷凝區(qū)和蒸發(fā)區(qū)之間設(shè)置隔離置換區(qū)，經(jīng)冷凝器流出的工質(zhì)經(jīng)過基于所述置換模塊形成的隔離置換區(qū)再進(jìn)入所述蒸發(fā)器。隔離置換區(qū)將冷凝區(qū)和蒸發(fā)區(qū)隔離開來，盡可能的回收在工質(zhì)由冷凝器進(jìn)入所述蒸發(fā)器的過程中換熱系統(tǒng)損失的能量，并將回收的能量再次用于換熱系統(tǒng)的制熱/制冷工作，使得整個(gè)換熱系統(tǒng)對外部而言的能量損失大大減少，提升了換熱系統(tǒng)的能效，且同時(shí)大幅的增加了系統(tǒng)的吸熱能力，提高了系統(tǒng)的效率。
【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有制熱/制冷系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。
[0019]圖2為現(xiàn)有制熱/制冷系統(tǒng)場景圖。
[0020]圖3置換模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4圖3沿線A-A展開示意圖一。
[0022]圖5圖3沿線A-A展開示意圖二。
[0023]圖6為采用本發(fā)明的置換模塊的換熱系統(tǒng)場景圖。
[0024]圖7基于置換模塊的隔離置換區(qū)系統(tǒng)圖。
[0025]圖8采用本發(fā)明的置換模塊的換熱系統(tǒng)一。
[0026]圖9采用本發(fā)明的置換模塊的換熱系統(tǒng)二。
[0027]圖10采用本發(fā)明的置換模塊的換熱系統(tǒng)三。
[0028]圖11采用本發(fā)明的置換模塊的換熱系統(tǒng)四。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0030]實(shí)施例一如圖3—種換熱系統(tǒng)置換模塊，包括由隔熱材料制成的隔禺部件I，以及設(shè)置在隔尚部件內(nèi)的吸熱單元2、供熱單元3和置換單元。隔離部件I阻止其在其內(nèi)部的工質(zhì)與外界環(huán)境的熱量交換。隔尚部件I設(shè)置有隔尚入口 11、低熱量隔尚出口 12和尚熱量隔尚出口 13。吸熱單元2設(shè)置在隔離入口和低熱量隔離出口之間，供熱單元設(shè)置在吸熱單元的出口和高熱量隔離出口之間。隔離入口設(shè)有第一節(jié)流件5。設(shè)置在隔離部件內(nèi)部的吸熱單元和供熱單元通過置換單元相互之間進(jìn)行熱量交換，使得經(jīng)高熱量隔離出口流出的工質(zhì)熱量高于經(jīng)隔離入口流入的工質(zhì)熱量，經(jīng)低熱量隔離出口流出的工質(zhì)熱量低于經(jīng)隔離入口流入的工質(zhì)熱量。
[0031]如圖4，吸熱單元包括豎直放置的金屬材質(zhì)的第一換熱板片2，該第一換熱板片2包括設(shè)置在頂部的第一工質(zhì)入口 21、設(shè)置在底部的第一工質(zhì)出口 22、以及設(shè)置在第一工質(zhì)入口 21和第一工質(zhì)出口 22之間的吸熱工質(zhì)流道23。吸熱工質(zhì)流道23包括連接第一工質(zhì)入口 21的分流段、第一工質(zhì)出口 22的匯流段、以及連接分流段和匯流段的吸熱段。分流段和匯流段呈網(wǎng)狀分布，第一時(shí)間將由第一工質(zhì)入口進(jìn)入的工質(zhì)均分到吸熱段中。第一換熱板片2的金屬外殼上設(shè)置有開口朝下的V形散熱紋。
[0032]供熱單元包括豎直放置的金屬材質(zhì)的第二換熱板片3，該第二換熱板片3包括設(shè)置在底部的第二工質(zhì)入口 31、設(shè)置在頂部的第二工質(zhì)出口 32、以及設(shè)置在第二工質(zhì)入口 31和第二工質(zhì)出口 32之間的供熱工質(zhì)流道33。供熱工質(zhì)流道33包括連接第二工質(zhì)入口 31的分流段、第二工質(zhì)出口32的匯流段、以及連接分流段和匯流段的供熱段。分流段和匯流段呈網(wǎng)狀分布，第一時(shí)間將由第二工質(zhì)入口進(jìn)入的工質(zhì)均分到吸熱段中。第二換熱板片2的金屬外殼上設(shè)置有開口朝上的V形散熱紋。
[0033]第一換熱板片2和第二換熱板片3緊密地間隔疊裝在隔離部件中。第一換熱板片2和第二換熱板片3可以為具有相同結(jié)構(gòu)的換熱板片，僅在使用時(shí)倒置。第一換熱板片2可以只有一個(gè)，也可以具有多個(gè)；同樣，第二換熱板片3可以只有一個(gè)，也可以具有多個(gè)。第一換熱板片2和第二換熱板片3具有多個(gè)的時(shí)候，第一換熱板片2和第二換熱板片3間隔排布。第一換熱板片2的工質(zhì)入口連接吸熱單元的入口，第一換熱板片2的工質(zhì)出口連接吸熱單元的出口。第二換熱板片3的工質(zhì)入口連接供熱單元的入口，第二換熱板片3的工質(zhì)出口 32連接供熱單元的出口。第二節(jié)流件4的入口連接吸熱單元的出口( S卩第一換熱板片的工質(zhì)出口22)，第二節(jié)流件4的出口連接供熱單元入口(即第二換熱板片的工質(zhì)入口 31)。
[0034]第二節(jié)流件4可以采用毛細(xì)管節(jié)流件，第一節(jié)流件采用縮徑管件。第二節(jié)流件4調(diào)節(jié)由吸熱單元流向供熱單元的工質(zhì)的流量實(shí)現(xiàn)對吸熱單元和供熱單元內(nèi)的工質(zhì)密度的調(diào)節(jié)?？刂频诙?jié)流件的工質(zhì)流速始終小于第一節(jié)流件的工質(zhì)流速。第一節(jié)流件和第二節(jié)流件內(nèi)的工質(zhì)流速同時(shí)能夠根據(jù)需要制熱的冷凝區(qū)內(nèi)的環(huán)境溫度動(dòng)態(tài)調(diào)整:隨著環(huán)境溫度的升高而增加，并且第一節(jié)流件的工質(zhì)流速隨著溫度變化的變化速度大于第二節(jié)流件的工質(zhì)流速隨著溫度變化的速度。作為優(yōu)選，可以在換熱系統(tǒng)中增加用于控制第一節(jié)流件、第二節(jié)流件工質(zhì)流速的控制器，以及檢測環(huán)境溫度的溫度傳感器，溫度傳感器的檢測輸出至控制器，控制器根據(jù)溫度傳感器反饋的環(huán)境溫度按照前述規(guī)律動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)第一節(jié)流件和第二節(jié)流件的流速。第二節(jié)流件4調(diào)節(jié)吸熱單元內(nèi)的工質(zhì)密度大于供熱單元內(nèi)的工質(zhì)密度，使得具有相同結(jié)構(gòu)的第一換熱板片2和第二換熱板片3，第一換熱板片2內(nèi)工質(zhì)的總焓值大于第二換熱板3內(nèi)的工質(zhì)的總焓值。金屬材質(zhì)的第一換熱板片2和第二換熱板片3緊密地重疊在一起，由于兩者的總焓值不同，導(dǎo)致他們相互之間進(jìn)行熱傳遞。在第二換熱板片3內(nèi)的氣液混合態(tài)工質(zhì)吸收第一換熱板片2內(nèi)的氣液混合態(tài)的工質(zhì)熱量，第二換熱板片3內(nèi)的工質(zhì)吸收熱量蒸發(fā)為氣態(tài)，第一換熱板片2內(nèi)的工質(zhì)釋放熱量被液化，并且溫度進(jìn)一步降低。
[0035]實(shí)施例二
如圖3—種換熱系統(tǒng)置換模塊，包括由隔熱材料制成的隔尚部件I，以及設(shè)置在隔尚部件內(nèi)的吸熱單元2、供熱單元3和置換單元。隔離部件I阻止在其內(nèi)部的工質(zhì)與外界環(huán)境的熱量交換。隔咼部件I設(shè)置有隔咼入口 11、低熱量隔咼出口 12和尚熱量隔咼出口 13。吸熱單兀2設(shè)置在隔尚入口和低熱量隔尚出口之間，供熱單兀設(shè)置在吸熱單兀的出口和尚熱量隔尚出口之間。其中，置換單元為設(shè)置在隔離部件內(nèi)部的吸熱單元和供熱單元通過置換單元相互之間進(jìn)行熱量交換，使得經(jīng)高熱量隔離出口流出的工質(zhì)熱量高于經(jīng)隔離入口流入的工質(zhì)熱量，經(jīng)低熱量隔離出口流出的工質(zhì)熱量低于經(jīng)隔離入口流入的工質(zhì)熱量。
[0036]如圖5，吸熱單元包括豎直放置的金屬材質(zhì)的第一換熱板片2，該第一換熱板片2包括設(shè)置在頂部的工質(zhì)入口21、設(shè)置在底部的工質(zhì)出口22、設(shè)置在工質(zhì)入口和工質(zhì)出口之間的吸熱工質(zhì)流道26、集液管23和氣相回流管24。吸熱工質(zhì)流道26為彎曲流道，延長了吸熱工質(zhì)流道26的長度，同時(shí)彎曲的流道減緩了工質(zhì)在其中的流動(dòng)速度，延長了工質(zhì)在吸熱工質(zhì)流道26中的停留時(shí)間，提高吸熱工質(zhì)流道的吸熱效果。集液管23和氣相回流管24分設(shè)于吸熱工質(zhì)流道26的兩旁。吸熱工質(zhì)流道26入口連接工質(zhì)入口 21，集液管23和吸熱工質(zhì)流道26通過第一回流通道25連通，氣相回流管24和吸熱工質(zhì)流道26通過第二回流通道27連通。吸熱工資流道26包括若干彎曲的子流261道，各子流道依次包括:吸熱段2611、第一液相分離段2612、第一混合撞擊段2613、以及第一氣相分離段2614;第一液相分離段的一端連接第一混合撞擊段，第一液相分離段的另一端連接第一回流通道25;第一氣相分離段的一端連接第一混合撞擊段，第一氣相分離段的另一端連接第二回流通道27。部分工質(zhì)在吸熱段中吸收熱量蒸發(fā)為氣態(tài)工質(zhì)，進(jìn)入到第一液相分離段，第一液相分離段包括向上彎曲的第一阻擋部，使得氣液混合工質(zhì)內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)由于重力作用向下進(jìn)入第一回流通道25回到集液管23。剩余的氣液混合工質(zhì)進(jìn)入彎曲的第一混合撞擊段，第一混合撞擊段包括多個(gè)彎曲部，氣液混合工質(zhì)內(nèi)的氣體工質(zhì)顆粒和液體工質(zhì)顆粒在第一混合撞擊段中遇到彎曲部被阻擋，改變運(yùn)動(dòng)軌跡，可以加強(qiáng)液態(tài)工質(zhì)顆粒和氣態(tài)工質(zhì)顆粒的充分混合，加強(qiáng)工質(zhì)的熱量交換。隨后進(jìn)入第一氣相分離段，第一氣相分離段包括向上彎曲的第二阻擋部，使得氣液混合工質(zhì)內(nèi)的氣態(tài)工質(zhì)由于重量較輕向上進(jìn)入第二回流通道27回到氣相回流管24。第一回流通道25為傾斜的直線流道，第一回流通道25與集液管23的連接點(diǎn)的位置高于第一回流通道25與吸熱工質(zhì)流道26的連接點(diǎn)的位置。第二回流通道27為傾斜的直線流道，第二回流通道27與集液管23的連接點(diǎn)的位置低于第二回流通道27與吸熱工質(zhì)流道26的連接點(diǎn)的位置。
[0037]氣液混態(tài)的工質(zhì)在吸熱工質(zhì)流道內(nèi)大部分工質(zhì)的熱量被吸收轉(zhuǎn)移，變?yōu)闇囟雀偷囊簯B(tài)工質(zhì)。液態(tài)工質(zhì)由于重力作用經(jīng)向下傾斜的第一回流通道25進(jìn)入集液管23中被收集。仍然為氣態(tài)的工質(zhì)在彎曲的吸熱工質(zhì)流道26內(nèi)流動(dòng)，經(jīng)向上傾斜的第二回流通道27進(jìn)入氣相回流管24返回工質(zhì)入口 21處再次進(jìn)入吸熱工質(zhì)流道26，使得其熱量能夠被吸收轉(zhuǎn)移而被液化。
[0038]供熱單元包括豎直放置的金屬材質(zhì)的第二換熱板片3，該第二換熱板片3包括設(shè)置在底部的工質(zhì)入口 31、設(shè)置在頂部的工質(zhì)出口 32、以及設(shè)置在工質(zhì)入口 31和工質(zhì)出口 32之間的供熱工質(zhì)流道36、集氣管33和液相回流管34。供熱工質(zhì)流道36為彎曲流道，延長了供熱工質(zhì)流道36的長度，同時(shí)彎曲的流道減緩了工質(zhì)在其中的流動(dòng)速度，延長了工質(zhì)在供熱工質(zhì)流道36中的停留時(shí)間，提高吸熱工質(zhì)流道的吸熱效果。液相回流管34和集氣管33分設(shè)于供熱工質(zhì)流道36的兩旁。供熱工質(zhì)流道36入口連接工質(zhì)入口 31，集氣管33和供熱工質(zhì)流道36通過第三回流通道37連通，液相回流管34和供熱工質(zhì)流道36通過第四回流通道35連通。供熱工資流道36包括若干彎曲的子流361道，各子流道依次包括:供熱段3611、第二氣相分離段3614、第二混合撞擊段3613、以及第二液相分離段3612;第二液相分離段的一端連接混合撞擊段，第二液相分離段的另一端連接第三回流通道35;第二氣相分離段的一端連接混合撞擊段，氣相分離段的另一端連接第四回流通道37。部分液工質(zhì)在供熱段中釋放熱量溫度降低，進(jìn)入到第二液相分離段，第二液相分離段包括向上彎曲的第一阻擋部，使得氣液混合工質(zhì)內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)由于重力作用向下進(jìn)入第三回流通道35回到液相回流管34。剩余的氣液混合工質(zhì)進(jìn)入彎曲的第二混合撞擊段，第二混合撞擊段包括多個(gè)彎曲部，氣液混合工質(zhì)內(nèi)的氣體工質(zhì)顆粒和液體工質(zhì)顆粒在第二混合撞擊段中遇到彎曲部被阻擋，改變運(yùn)動(dòng)軌跡，可以加強(qiáng)液態(tài)工質(zhì)顆粒和氣態(tài)工質(zhì)顆粒的充分混合，加強(qiáng)工質(zhì)的熱量交換。隨后進(jìn)入第二氣相分離段，第二氣相分離段包括向上彎曲的第二阻擋部，使得氣液混合工質(zhì)內(nèi)的氣態(tài)工質(zhì)由于重量較輕向上進(jìn)入第四回流通道37回到集氣管34。第三回流通道37為傾斜的直線流道，第三回流通道37與集氣管33的連接點(diǎn)的位置高于第四回流通道37與供熱工質(zhì)流道36的連接點(diǎn)的位置，。第四回流通道35為傾斜的直線流道，第四回流通道35與液相回流管34的連接點(diǎn)的位置低于第四回流通道35與供熱工質(zhì)流道36的連接點(diǎn)的位置。
[0039]工質(zhì)在供熱工質(zhì)流道36內(nèi)大部分工質(zhì)吸收熱量以后變?yōu)闅鈶B(tài)工質(zhì)。氣態(tài)工質(zhì)由于重力作用經(jīng)向上傾斜的第一回流通道37進(jìn)入集氣管33中被收集。仍然為液態(tài)的工質(zhì)在彎曲的供熱工質(zhì)流道36內(nèi)流動(dòng)，經(jīng)向下傾斜的第二回流通道35進(jìn)入液相回流管34返回工質(zhì)入口21處再次進(jìn)入供熱工質(zhì)流道36，使得其能夠再次吸收熱量而變?yōu)闅鈶B(tài)工質(zhì)。
[0040]第一換熱板片2和第二換熱板片3緊密地間隔疊裝在隔離部件I中。第一換熱板片2可以只有一個(gè)，也可以具有多個(gè)；同樣，第二換熱板片3可以只有一個(gè)，也可以具有多個(gè)。第一換熱板片2和第二換熱板片3具有多個(gè)的時(shí)侯，第一換熱板片2和第二換熱板片3間隔排布。第一換熱板片2的工質(zhì)入口連接吸熱單元的入口，第一換熱板片2的工質(zhì)出口連接吸熱單元的出口。第二換熱板片3的工質(zhì)入口連接供熱單元的入口，第二換熱板片3的工質(zhì)出口32連接供熱單元的出口。第二節(jié)流件4的入口連接吸熱單元的出口(S卩第一換熱板片的工質(zhì)出口 22)，第二節(jié)流件4的出口連接供熱單元入口(即第二換熱板片的工質(zhì)入口 31)。第一換熱板片2和第二換熱板片3緊密貼合，吸熱工質(zhì)流道26內(nèi)的工質(zhì)由上往下流動(dòng)，供熱工質(zhì)流道36內(nèi)的工質(zhì)由下往上流動(dòng)，兩個(gè)工質(zhì)流道內(nèi)的工質(zhì)形成對流，促進(jìn)相互之間的熱量交換。
[0041]第二節(jié)流件4可以采用毛細(xì)管節(jié)流件，第一節(jié)流件采用縮徑管件。第二節(jié)流件4調(diào)節(jié)由吸熱單元流向供熱單元的工質(zhì)的流量實(shí)現(xiàn)對吸熱單元和供熱單元內(nèi)的工質(zhì)密度的調(diào)節(jié)?？刂频诙?jié)流件的工質(zhì)流速始終小于第一節(jié)流件的工質(zhì)流速。第一節(jié)流件和第二節(jié)流件內(nèi)的工質(zhì)流速同時(shí)能夠根據(jù)需要制熱的冷凝區(qū)內(nèi)的環(huán)境溫度動(dòng)態(tài)調(diào)整:隨著環(huán)境溫度的升高而增加，并且第一節(jié)流件的工質(zhì)流速隨著溫度變化的變化速度大于第二節(jié)流件的工質(zhì)流速隨著溫度變化的速度。作為優(yōu)選，可以在換熱系統(tǒng)中增加用于控制第一節(jié)流件、第二節(jié)流件工質(zhì)流速的控制器，以及檢測環(huán)境溫度的溫度傳感器，溫度傳感器的檢測輸出至控制器，控制器根據(jù)溫度傳感器反饋的環(huán)境溫度按照前述規(guī)律動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)第一節(jié)流件和第二節(jié)流件的流速。第二節(jié)流件4調(diào)節(jié)吸熱單元內(nèi)的工質(zhì)密度大于供熱單元內(nèi)的工質(zhì)密度，使得具有相同結(jié)構(gòu)的第一換熱板片2和第二換熱板片3，第一換熱板片2內(nèi)工質(zhì)的總焓值大于第二換熱板3內(nèi)的工質(zhì)的總焓值。金屬材質(zhì)的第一換熱板片2和第二換熱板片3緊密地重疊在一起，由于兩者的總焓值不同，導(dǎo)致他們相互之間進(jìn)行熱傳遞。在第二換熱板片3內(nèi)的氣液混合態(tài)工質(zhì)吸收第一換熱板片2內(nèi)的氣液混合態(tài)的工質(zhì)熱量，第二換熱板片3內(nèi)的工質(zhì)吸收熱量蒸發(fā)為氣態(tài)，第一換熱板片2內(nèi)的工質(zhì)釋放熱量被液化，并且溫度進(jìn)一步降低。
[0042]本發(fā)明的置換模塊在換熱系統(tǒng)中的連接方式如圖8-11所示:
換熱系統(tǒng)包括通過工質(zhì)流道連接的壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、換熱系統(tǒng)節(jié)流件、隔離器。壓縮機(jī)的出口連接冷凝器的入口，冷凝器的出口連接隔離器的隔離入口，隔離器的低熱量隔離出口連接換熱系統(tǒng)節(jié)流件的入口，換熱系統(tǒng)節(jié)流件的出口連接蒸發(fā)器的入口，蒸發(fā)器的出口連接壓縮機(jī)的入口。將冷凝器放置在需要制熱的房間等密閉環(huán)境之中，將蒸發(fā)器放置在該密閉環(huán)境之外。冷凝器所在的密閉環(huán)境形成冷凝區(qū)，蒸發(fā)器所在的環(huán)境形成蒸發(fā)區(qū)。工質(zhì)在工質(zhì)流道中流動(dòng)的過程中，吸收蒸發(fā)區(qū)的環(huán)境熱量，并釋放到冷凝區(qū)中，為密閉的制熱環(huán)境供熱，提高房間內(nèi)的溫度，達(dá)到制熱效果。
[0043]在冷凝區(qū)的冷凝器的出口流出的高溫高壓工質(zhì)為氣液混合態(tài)，順著工質(zhì)流道進(jìn)入隔離置換區(qū)中的置換模塊。置換模塊的隔離部件在其中形成了一個(gè)相對隔熱的環(huán)境，減少由冷凝區(qū)進(jìn)入隔離置換區(qū)的工質(zhì)與外界環(huán)境的熱交換。在隔離置換區(qū)中，基本僅存在吸熱單元和供熱單元內(nèi)工質(zhì)的熱量交換。最后，經(jīng)低熱量隔離出口流出并進(jìn)入第一節(jié)流件的入口的工質(zhì)溫度比由冷凝器的出口流出的工質(zhì)溫度更低。隔離入口處的第一節(jié)流件，相當(dāng)于將原來換熱系統(tǒng)中蒸發(fā)器前端的換熱系統(tǒng)節(jié)流件前移，可以有效的將有用熱量散發(fā)在冷凝區(qū)，提高系統(tǒng)的有效產(chǎn)熱量，避免熱量浪費(fèi)。降低了通過第一節(jié)流件進(jìn)入蒸發(fā)器的工質(zhì)的熱量，進(jìn)入蒸發(fā)器的工質(zhì)溫度更低，調(diào)節(jié)蒸發(fā)壓力，使得蒸發(fā)器的吸熱能力更高。
[0044]在供熱單元中吸收熱量被蒸發(fā)的含有更多氣態(tài)工質(zhì)的工質(zhì)經(jīng)高熱量隔離出口流出。將高熱量隔離出口連接至壓縮機(jī)的入口，提高了壓縮機(jī)吸氣壓力，從而提升了壓縮機(jī)的壓縮比。
[0045]如圖9，蒸發(fā)器也可以包括普通蒸發(fā)器和聚熱板(被動(dòng)式吸熱的異聚態(tài)吸熱板)。壓縮機(jī)的出口連接冷凝器的入口，冷凝器的出口連接隔離器的隔離入口，隔離器的低熱量隔離出口分別連接第一節(jié)流件的入口和第四節(jié)流件的入口，第一節(jié)流件的出口連接普通蒸發(fā)器的入口，第四節(jié)流件的出口連接聚熱板的入口，普通蒸發(fā)器的出口連接壓縮機(jī)的入口，聚熱板的出口連接壓縮機(jī)入口。將冷凝器放置在需要制熱的房間等密閉環(huán)境之中，將蒸發(fā)器放置在該密閉環(huán)境之外。冷凝器所在的密閉環(huán)境形成冷凝區(qū)，蒸發(fā)器所在的環(huán)境形成蒸發(fā)區(qū)。
[0046]如圖10，還可將換熱系統(tǒng)的高溫隔離出口連接至換熱系統(tǒng)節(jié)流件的入口。在供熱單元中吸收熱量被蒸發(fā)的含有更多氣態(tài)工質(zhì)的工質(zhì)經(jīng)高熱量隔離出口流出，并通過換熱系統(tǒng)節(jié)流件進(jìn)入聚熱板，提高進(jìn)入聚熱板工質(zhì)中的氣態(tài)工質(zhì)的占比，使得被動(dòng)吸熱型的聚熱板內(nèi)的工質(zhì)分布更加均勻，相當(dāng)于為聚熱板進(jìn)行了一次初級(jí)蒸發(fā)，提高系統(tǒng)的制熱能力。
[0047]如圖11，將高熱量隔離出口分別連接至換熱系統(tǒng)節(jié)流件的入口和壓縮機(jī)的入口。一方面，提高了壓縮機(jī)吸氣壓力，從而提升了壓縮機(jī)的壓縮比；另一反面，通過第四節(jié)流件進(jìn)入聚熱板，提高進(jìn)入聚熱板工質(zhì)中的氣態(tài)工質(zhì)的占比，使得被動(dòng)吸熱型的聚熱板內(nèi)的工質(zhì)分布更加均勻，相當(dāng)于為聚熱板進(jìn)行了一次初級(jí)蒸發(fā)，提高系統(tǒng)的制熱能力。在供熱單元中吸收熱量被蒸發(fā)的含有更多氣態(tài)工質(zhì)的工質(zhì)經(jīng)高熱量隔離出口流出。
[0048]置換模塊的加入改變了傳統(tǒng)卡諾式循環(huán)應(yīng)用系統(tǒng)兩大區(qū)域、四大部件的構(gòu)造格局，在所述冷凝區(qū)和所述蒸發(fā)區(qū)之間設(shè)置隔離置換區(qū)，并且將原來換熱系統(tǒng)中蒸發(fā)器前端的換熱系統(tǒng)節(jié)流件前移。節(jié)流件的前移可以有效的將有用熱量散發(fā)在冷凝區(qū)，提高系統(tǒng)的有效產(chǎn)熱量，避免熱量浪費(fèi)。隔離置換區(qū)減少了工質(zhì)經(jīng)冷凝區(qū)進(jìn)入蒸發(fā)區(qū)的過程中與外部的熱量交換，同時(shí)在置換模塊內(nèi)部將工質(zhì)分為兩部分，提取在傳統(tǒng)卡諾式循環(huán)應(yīng)用系統(tǒng)無法再利用的低品質(zhì)的冷凝余熱，使得經(jīng)低溫隔離出口離開隔離置換區(qū)進(jìn)入蒸發(fā)器的工質(zhì)溫度比由冷凝器出口直接進(jìn)入蒸發(fā)器的工質(zhì)溫度更低。保證了整個(gè)制冷/制熱系統(tǒng)中制冷、制熱場景的完整，減少工質(zhì)由冷凝區(qū)進(jìn)入蒸發(fā)區(qū)過程中的冷凝熱量和蒸發(fā)熱量的損失。通過對隔離置換區(qū)的合理優(yōu)化，為卡諾循環(huán)機(jī)的效率無限趨近于理想效率拓開了一個(gè)方向。從而突破了制冷/制熱系統(tǒng)的技術(shù)瓶頸，大大提高了制冷/制熱系統(tǒng)的能效比。
[0049]雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種換熱系統(tǒng)置換模塊，其特征在于:包括隔離部件以及設(shè)置在所述隔離部件內(nèi)的熱量置換系統(tǒng);所述隔咼部件包括隔咼入口、低熱量隔咼出口、以及尚熱量隔咼出口 ；所述熱量置換系統(tǒng)連接所述隔咼入口、所述低熱量隔咼出口和所述尚熱量隔咼出口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱系統(tǒng)置換模塊，其特征在于:所述熱量置換系統(tǒng)包括供熱單元、吸熱單元和置換單元;所述置換單元包括流量調(diào)節(jié)模塊;所述吸熱單元設(shè)置在所述隔離入口和所述低熱量隔離出口之間，所述供熱單元設(shè)置在所述吸熱單元的出口和所述高熱量隔離出口之間，所述流量調(diào)節(jié)模塊設(shè)置在所述吸熱單元的出口和所述供熱單元的入口之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種換熱系統(tǒng)置換模塊，其特征在于:所述隔離入口設(shè)置節(jié)流件。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種換熱系統(tǒng)置換模塊，其特征在于:所述吸熱單元包括第一換熱板片，所述第一換熱板片包括第一工質(zhì)入口、第一工質(zhì)出口、吸熱工質(zhì)流道以及集液管，所述吸熱工質(zhì)流道與所述第一工質(zhì)入口連通，所述集液管與所述吸熱工質(zhì)流道連通;所述供熱單元包括第二換熱板片，所述第二換熱板片包括第二工質(zhì)入口、第二工質(zhì)出口、供熱工質(zhì)流道、以及集氣管，所述供熱工質(zhì)流道與所述第二工質(zhì)入口連通，所述集氣管與所述供熱工質(zhì)流道連通;所述流量調(diào)節(jié)模塊連接所述第一工質(zhì)出口和所述第二工質(zhì)入口。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種換熱系統(tǒng)置換模塊，其特征在于:所述集液管和所述吸熱工質(zhì)流道通過第一回流通道連通，所述對回流通道與所述集液管的連接點(diǎn)的位置高于所述第一回流通道與所述吸熱工質(zhì)流道的連接點(diǎn)的位置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種換熱系統(tǒng)置換模塊，其特征在于:所述吸熱單元設(shè)置氣相回流管，所述氣相回流管和所述吸熱單元之間通過第二回流通道連通，所述第二回流通道與所述吸熱工質(zhì)流道的連接點(diǎn)的位置低于所述第二回流通道與所述氣相回流管的連接點(diǎn)的位置。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種換熱系統(tǒng)置換模塊，其特征在于:所述集氣管和所述供熱工質(zhì)流道通過第三回流通道連通，所述第三回流通道與所述集氣管的連接點(diǎn)的位置高于所述第三回流通道與所述供熱工質(zhì)流道的連接點(diǎn)的位置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種換熱系統(tǒng)置換模塊，其特征在于:所述供熱單元設(shè)置液相回流管，所述液相回流管和所述供熱工質(zhì)流道通過第四回流通道連通，所述第四回流通道與所述液相回流管的連接點(diǎn)的位置低于所述第四回流通道與所述供熱工質(zhì)流道的連接點(diǎn)的位置。9.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6或7或8所述的一種換熱系統(tǒng)置換模塊，其特征在于:所述吸熱工質(zhì)流道和所述供熱工質(zhì)流道緊密貼合，并且所述吸熱工質(zhì)流道內(nèi)的工質(zhì)流向與所述供熱工質(zhì)流道內(nèi)的工質(zhì)流向相反。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種換熱系統(tǒng)置換模塊，其特征在于:所述節(jié)流件為縮徑管，所述流量調(diào)節(jié)模塊為毛細(xì)管。
【文檔編號(hào)】F25B41/06GK106016860SQ201610381117
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】唐玉敏, 虞紅偉, 張明亮, 朱科, 余金金, 田張新, 孫瑩瑩
【申請人】唐玉敏, 虞紅偉