CN108488965A - 气水冰三用换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气水冰三用换热器。它解决了现有换热器换热效率低等技术问题。包括箱体、水平翅片管、套管式内水外气斜翅片管，套管式内水外气斜翅片管由内套管和外套管相互套接而成，箱体上端设有乙二醇供水集联管，乙二醇供水集联管分别与水平翅片管和/或套管式内水外气斜翅片管的第一换热空间相连通，套管式内水外气斜翅片管与设置在箱体下端的乙二醇回水集联管相连，箱体上设有喷水供水管，喷水供水管通过循环结构和第二换热空间相连并形成循环回路。优点在于：提高了固体、液体、气体三态间的热量传递，避免了翅片管的结冰、管道内的堵塞。装置结构紧凑，换热面积大，使用简单方便，具有广阔的应用前景。

Description

气水冰三用换热器

技术领域

本发明属于换热设备技术领域，具体涉及一种气水冰三用换热器。

背景技术

换热器在各个领域都有着广泛的应用，诸如机械制造、供热制冷、空气调节、工业冶金、医药、纺织、船舶等等。换热器的工作过程涉及大量的能量传递问题，是节能技术改造的重点研究对象。传统的冷却塔、冷却器、换热器、能源塔在空调领域的应用很广，包括及时排出机组冷凝器的热量、为空调机组内的空气提供冷量、完成介质间的热量交换等等。

就目前而言，市面上的三元一体机、能源塔等换热设备存在问题包括：作用单一，只能完成单一物态或两种物态间的热量交换，例如水—水、水—气间的换热；夏季工况当涉及到空气表面冷却时换热效率不高；冬季工况下空气受冷后结霜无法流通，换热效率低下；设备体积庞大，占地面积空间大的同时带来安装维修困难的问题。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案，例如，中国专利文献公开了一种具有防止风侧换热器结冰功能的空气源热泵节能***[申请号：201720221274.2]：节能***具体包括压缩机、四通阀、水侧换热器、气液分离器、风侧换热器，还包括过冷管、经济器，压缩机的排气口、吸气口和中间补气口分别与四通阀、气液分离器出口和经济器连接；四通阀的另外三个管口分别与水侧换热器进气口、气液分离器进口、风侧换热器连接，过冷管整体贴紧安装在接水盘的底端。上述方案虽然在一定程度上缓解了换热器结冰的问题，但是该方案依然存在着：作用单一，只能完成单一物态或两种物态间的热量交换，换热效率低的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，能实现固/液/气态三态间热量传递的气水冰三用换热器。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本气水冰三用换热器，包括箱体，其特征在于，所述的箱体上设有若干呈水平设置的水平翅片管，所述的箱体周向设有若干呈竖直方向设置的套管式内水外气斜翅片管，所述的套管式内水外气斜翅片管由内套管和外套管相互套接而成，且所述的内套管和外套管之间形成第一换热空间，所述的内套管周向内侧形成第二换热空间，所述的箱体上端设有乙二醇供水集联管，且所述的乙二醇供水集联管分别与水平翅片管和/或套管式内水外气斜翅片管的第一换热空间相连通，且所述的套管式内水外气斜翅片管与设置在箱体下端的乙二醇回水集联管相连，所述的箱体上设有喷水供水管，所述的喷水供水管通过循环结构和第二换热空间相连并形成循环回路。

该装置巧妙地利用箱体结构将乙二醇集联管中的乙二醇水溶液、喷水集联管中的循环水流以及气流进行热量交换：在夏季工况时，集联管内的高温乙二醇溶液被喷嘴喷出的循环水及套管外的空气所冷却；在冬季工况时，集联管内的低温乙二醇溶液受到喷嘴喷出的循环水及套管外的空气加热。此外，该装置能够及时地排出完成换热的介质，更大程度地提高了固体、液体、气体三态间的热量传递，避免了翅片管的结冰、管道内的堵塞。

在上述气水冰三用换热器中，，所述的内套管和外套管同轴套接，所述的内套管呈螺旋管状，且所述的外套管呈圆形管或方形管。

在上述气水冰三用换热器中，，所述的水平翅片管周向外侧分别具有若干水平翅片；所述的套管式内水外气斜翅片管周向外侧分别具有若干倾斜设置的斜翅片。

在上述气水冰三用换热器中，，所述的循环结构包括若干设置在喷水供水管且和套管式内水外气斜翅片管的第二换热空间相连的供水结构，所述的箱体下端设有与喷水供水管相连通的回水结构。

在上述气水冰三用换热器中，，所述的供水结构包括分别设置在喷水供水管下侧且和套管式内水外气斜翅片管的内套管一一对应的喷嘴，所述的喷嘴分别位于内套管正上方且所述的内套管上下两端分别敞口。

在上述气水冰三用换热器中，，所述的回水结构包括设置在箱体下方且和套管式内水外气斜翅片管相对应的集水槽，所述的集水槽内设有与喷水供水管相连的潜水泵。

在上述气水冰三用换热器中，，所述的集水槽内设有与潜水泵相连的螺旋出水泵。

在上述气水冰三用换热器中，，所述的箱体上端中心设有位于水平翅片管上方的风机。

在上述气水冰三用换热器中，，所述的箱体呈矩形框架结构，且所述的水平翅片管依次相互平行设置在箱体上端，所述的套管式内水外气斜翅片管依次相互平行设置在箱体周向外侧。

在上述气水冰三用换热器中，，所述的乙二醇供水集联管沿箱体上端周向绕设，且所述的水平翅片管以及套管式内水外气斜翅片管分别和乙二醇供水集联管相连。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1、垂直套管式内水外气斜翅片管的工艺结构使得内外管间通道流入乙二醇溶液，而螺旋式内管流入由正上方喷嘴注入的循环水，两者进行热量交换所产生的冰水混合物可顺利地落入位于箱体下放的集水槽。

2、装置能够将完成热量交换后的介质及时排出：集水槽中的冰水混合物在螺旋出水泵的作用下排出，四周的气流经过热交换后经由箱体顶部的风机排出，有利于工作的持续性和稳定性。斜翅片的作用使得气体与乙二醇溶液进行热量交换所产生的冰在重力作用下及时脱离垂直管，有利于换热过程的进行。

3、装置的箱体结构紧凑，通过集联管将流体介质分为水平支路与垂直支路，增大了换热面积，促进了气体、液体、固体三态间的热量传递。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的剖视图；

图3是本发明的俯视结构示意图；

图4是本发明的垂直套管式内水外气斜翅片管剖视图；

图中，箱体1、风机11、水平翅片管2、水平翅片21、套管式内水外气斜翅片管3、内套管31、外套管32、第一换热空间33、第二换热空间34、斜翅片35、乙二醇供水集联管4、乙二醇回水集联管5、喷水供水管6、循环结构7、喷嘴71、集水槽72、潜水泵73、螺旋出水泵74。

具体实施方式

如图1-4所示，本气水冰三用换热器，包括箱体1，优选地，这里的箱体1呈矩形框架结构，其中，这里的箱体1上设有若干呈水平设置的水平翅片管2，且水平翅片管2可以依次相互平行设置在箱体1上端，箱体1上端中心设有位于水平翅片管2上方的风机11。再者，箱体1周向可以设有若干呈竖直方向设置的套管式内水外气斜翅片管3，套管式内水外气斜翅片管3依次相互平行设置在箱体1周向外侧。这里的套管式内水外气斜翅片管3采用套管结构，可以由内套管31和外套管32相互套接而成，且内套管31和外套管32之间形成第一换热空间33，所述的内套管31周向内侧形成第二换热空间34，所述的箱体1上端设有乙二醇供水集联管4，乙二醇供水集联管4沿箱体1上端周向绕设，且水平翅片管2以及套管式内水外气斜翅片管3的第一换热空间33分别和乙二醇供水集联管4相连，且套管式内水外气斜翅片管3与设置在箱体1下端的乙二醇回水集联管5相连，箱体1上设有喷水供水管6，喷水供水管6通过循环结构7和第二换热空间34相连并形成循环回路。

其中，本实施例中的内套管31和外套管32同轴套接，内套管31呈螺旋管状，且外套管32呈圆形管或方形管，这里的水平翅片管2周向外侧分别具有若干水平翅片21；套管式内水外气斜翅片管3周向外侧分别具有若干倾斜设置的斜翅片35。斜翅片35的作用使得气体与乙二醇溶液进行热量交换所产生的冰在重力作用下及时脱离垂直管，有利于换热过程的进行。

优选地，这里的循环结构7包括若干设置在喷水供水管6且和套管式内水外气斜翅片管3的第二换热空间34相连的供水结构，箱体1下端设有与喷水供水管6相连通的回水结构。

例如，这里的供水结构可以包括分别设置在喷水供水管6下侧且和套管式内水外气斜翅片管3的内套管31一一对应的喷嘴71，喷嘴71分别位于内套管31正上方且内套管31上下两端分别敞口，优选地，这里的回水结构包括设置在箱体1下方且和套管式内水外气斜翅片管3相对应的集水槽72，集水槽72内设有与喷水供水管6相连的潜水泵73。为了便于冰水混合物的排出，这里的集水槽72内设有与潜水泵73相连的螺旋出水泵74。

本实施例的原理在于：实际施工时，乙二醇供水集联管4输送乙二醇溶液经由箱体1上部的水平翅片管2和箱体四周垂直设置的套管式内水外气斜翅片管3的管间汇合至箱体下部的乙二醇回水集联管5。喷水供水管6输送循环水由位于垂直套管式内水外气斜翅片管3正上方的喷嘴71喷入内套管31，落入下方的集水槽72，最后由潜水泵73再次输送回喷水供水管6。

在夏季工况下，当装置进行“气—水”换热工况时，气流流经箱体四周垂直套管式内水外气斜翅片管3与乙二醇高温溶液进行热量交换，再经由水平翅片管2与乙二醇高温溶液进行热量交换，最后由箱体顶部的风机11排出。当装置进行“水—水”换热工况时，由位于乙二醇供水集联管5正上方的喷水供水管6经喷嘴71将水注入垂直套管式内水外气斜翅片管3的内套管31，水在螺旋内管中与内管外的乙二醇高温溶液进行热量交换，受热后的循环水落入集水槽72中，最后由潜水泵73再次输送回喷水供水管6。这两种工况可以同时进行。

在冬季工况下，当装置进行“气—水”换热工况时，气流流经箱体四周垂直设置的套管式内水外气斜翅片管3与乙二醇低温溶液进行热量交换，再经由水平翅片管2与乙二醇低温溶液进行热量交换，最后由箱体顶部的风机11排出。当装置进行“水—水—固”换热工况时，由位于乙二醇供水集联管5正上方的喷水供水管6经喷嘴71将水注入套管式内水外气斜翅片管3的内套管31，水在螺旋内管中与内管外的乙二醇低温溶液进行热量交换，生成的冰水混合物落入集水槽72中，最后由集水槽72中的螺旋出水泵74排出，而循环水由潜水泵73再次输送回喷水供水管6。这两种工况可以同时进行。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了空气源热泵机组1、第一切换结构2、第一主管道阀门21、第二主管道阀门22、第一用户侧末端3、板式换热器31、第二切换结构4、第一支路阀门41、第二支路阀门42、第二用户侧末端5、集热盘体6、集热介质61、吸湿介质62、透光保温结构7、集热空间71、塑料大棚薄膜72、盘管8、工况切换结构9、出风口91、回风口92、出风管道93、回风管道94、第一风道阀门95、第二风道阀门96、室外风道97、第三风道阀门98等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种气水冰三用换热器，包括箱体(1)，其特征在于，所述的箱体(1)上设有若干呈水平设置的水平翅片管(2)，所述的箱体(1)周向设有若干呈竖直方向设置的套管式内水外气斜翅片管(3)，所述的套管式内水外气斜翅片管(3)由内套管(31)和外套管(32)相互套接而成，且所述的内套管(31)和外套管(32)之间形成第一换热空间(33)，所述的内套管(31)周向内侧形成第二换热空间(34)，所述的箱体(1)上端设有乙二醇供水集联管(4)，且所述的乙二醇供水集联管(4)分别与水平翅片管(2)和/或套管式内水外气斜翅片管(3)的第一换热空间(33)相连通，且所述的套管式内水外气斜翅片管(3)与设置在箱体(1)下端的乙二醇回水集联管(5)相连，所述的箱体(1)上设有喷水供水管(6)，所述的喷水供水管(6)通过循环结构(7)和第二换热空间(34)相连并形成循环回路。

2.根据权利要求1所述气水冰三用换热器，其特征在于，所述的内套管(31)和外套管(32)同轴套接，所述的内套管(31)呈螺旋管状，且所述的外套管(32)呈圆形管或方形管。

3.根据权利要求2所述气水冰三用换热器，其特征在于，所述的水平翅片管(2)周向外侧分别具有若干水平翅片(21)；所述的套管式内水外气斜翅片管(3)周向外侧分别具有若干倾斜设置的斜翅片(35)。

4.根据权利要求1或2或3所述气水冰三用换热器，其特征在于，所述的循环结构(7)包括若干设置在喷水供水管(6)且和套管式内水外气斜翅片管(3)的第二换热空间(34)相连的供水结构，所述的箱体(1)下端设有与喷水供水管(6)相连通的回水结构。

5.根据权利要求4所述气水冰三用换热器，其特征在于，所述的供水结构包括分别设置在喷水供水管(6)下侧且和套管式内水外气斜翅片管(3)的内套管(31)一一对应的喷嘴(71)，所述的喷嘴(71)分别位于内套管(31)正上方且所述的内套管(31)上下两端分别敞口。

6.根据权利要求4所述气水冰三用换热器，其特征在于，所述的回水结构包括设置在箱体(1)下方且和套管式内水外气斜翅片管(3)相对应的集水槽(72)，所述的集水槽(72)内设有与喷水供水管(6)相连的潜水泵(73)。

7.根据权利要求6所述气水冰三用换热器，其特征在于，所述的集水槽(72)内设有与潜水泵(73)相连的螺旋出水泵(74)。

8.根据权利要求1所述气水冰三用换热器，其特征在于，所述的箱体(1)上端中心设有位于水平翅片管(2)上方的风机(11)。

9.根据权利要求1所述气水冰三用换热器，其特征在于，所述的箱体(1)呈矩形框架结构，且所述的水平翅片管(2)依次相互平行设置在箱体(1)上端，所述的套管式内水外气斜翅片管(3)依次相互平行设置在箱体(1)周向外侧。

10.根据权利要求9所述气水冰三用换热器，其特征在于，所述的乙二醇供水集联管(4)沿箱体(1)上端周向绕设，且所述的水平翅片管(2)以及套管式内水外气斜翅片管(3)分别和乙二醇供水集联管(4)相连。