CN1168966A

CN1168966A - 变结构可调式换热器

Info

Publication number: CN1168966A
Application number: CN 96108952
Authority: CN
Inventors: 张吉礼; 肖玉生; 孙德兴; 欧进萍
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 1997-12-31

Abstract

本发明是变结构可调式换热器，它属于采暖、通风、空调制冷领域中一种新型换热器。该换热器根据模糊逻辑理论，利用一根母管、多根子管和芯管，把现有换热器分成若干部分，通过调节控制子管上的电动调节阀和电磁阀，改变换热器的换热面积和介质流量，从而解决了现有换热器可调性差、运行管理调节难等问题，这在换热负荷常常有较大变化的采暖、通风、空调制冷领域中，有着较高的节能效果和较广阔的应用前景。

Description

变结构可调式换热器

本发明涉及采暖、通风、空调制冷领域中所用到的一种新型热交换器〔换热器〕，具体地讲，本发明是把模糊控制技术用于换热器的结构性能优化，利用模糊逻辑理论，来解决现有换热器可调性差，运行管理调节难等问题，涉及新型换热器的结构性能优化和控制调节方法。

采暖、通风、空调制冷领域中现有的表面式换热器，基本上由以下几部分组成：肋片、芯管、介质总流入管、介质总流出管及基本框架，如附图(1)所示。其工作原理是介质从总流入管进入芯管，在芯管内与肋片外另一种介质发生热交换后，由介质总流出管流出。介质在换热器芯管中流过的空间称为换热器的介质结构。现有换热器的特点：第一：现有换热器的介质结构不可变，因此，无法调节现有换热器的换热面积；第二：当换热负荷变化时，通过控制调节介质总流入管上的调节阀来实现对介质流量的调节，以适应负荷的变化；第三：现有换热器的调节阀因规格大而难以实现精确调节；第四：随着调节阀规格的增大，其价格、安装尺寸成指数倍增长，初投资和安装尺寸较大。

本发明的目的是在换热负荷发生变化时，通过改变换热器的介质结构和调节阀开度，来改变换热器的换热面积和介质流量，以解决现有换热器可调性差，运行管理调节难等问题，同时，也利于实现换热器配套设备的机电一体化。

本发明根据模糊逻辑理论，从结构上把现有换热器分成若干部分，通过不同部分的组合，使其实现“大”、“中”、“小”等不同模糊等级结构，以适应换热负荷的变化；从控制调节上用多个小规格调节阀和双位阀来代替大规格的调节阀，通过调节或开关调节阀和双位阀来实现对介质结构和介质流量的改变，从而实现换热面积和介质流量的“大”、“中”、“小”等模糊等级调节。

本发明的基本结构：肋片、芯管、子管、母管、介质总流入管、介质总流出管，电磁阀(实现开关双位动作)，电动调节阀(实现连续调节动作)以及基本框架，如附图(2)所示。肋片的形式可以是绕片、串片、轧片、波纹型片、条缝型片等；母管、电动调节阀(一个)、电磁阀(多个)和子管的组合体可以接在介质总流入管上，也可以接在介质总流出管上，另一端接芯管上；本发明在用于控制精度不高的工程中时，其中的电动调节阀可以用电磁阀来代替。

本发明的工作原理：介质由总流入管进入母管，被均分到各子管后，流进各芯管，在芯管中与肋片外另一种介质发生热交换，由总流出管流出。当换负荷变化时，要求介质流量和换热面积也随之变化，可以通过开关和调节电磁阀和电动调节阀来实现对介质结构和介质流量的改变，从而实现对换热器的控制调节。

由上可知，本发明较现有换热器有着较大的优越性：第一：本发明可通过改变介质结构，实现对换热面积的改变；第二：利用电动调节阀和电磁阀可以实现对介质流量的调节；第三：本发明具有较好的调节曲线，见附图(3)，且较易实现；第四：用多个电磁阀和一个电动调节阀来代替现有换热器总流入管上的调节阀，从设备本身体现了模糊逻辑控制的思想；第五：本发明用小规格阀门取代大规格阀门，降低了设备的初投资，减小了阀门的安装尺寸；第六：本发明解决了现有热换器可调性差、运行管理调节难的问题，易于实现换热器配套设备的机电一体化，有利于实现对换热设备的自动化管理；第七：本发明由于能方便地调节换热面积和介质流量的大小，这在换热负荷发生变化时，有很高的节能效果，在采暖、通风、空调制冷领域中有着广阔的应用前景。

图(1)为现有表面式换热器的基本结构，图中各标记意义为：

1-肋片 2-芯管 3-介质总流入管 4-介质总流出管 5-框架

图(2)为变结构可调式换热器的基本结构，图中各标记的意义为：

1-肋片 2-芯管 3-子管 4-母管 5-介质总流入管 6-介质总流出管 7-电磁阀 8-电动调节阀 9-框架

图(3)为变结构可调式换热器的调节曲线，图中各标记的意义如下：

I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V为调节曲线的五个区，a、b为每个区的边界点。I、Ⅲ和V区为电动调节阀的调节曲线，Ⅱ、Ⅳ区为电磁阀的调节曲线。

附图(3)的调节过程：开始时，所需介质流量很小，这时在I区内调节，即关闭所有电磁阀，调节电动调节阀，当调节到I区b点时，关闭电动调节阀，打开一个电磁阀，并随负荷维持一段时间，在Ⅱ区内工作；若负荷继续增大，再打开电动调节阀进入Ⅲ区，当电动调节阀调节到最大时即Ⅲ区b点时，再打开一个电磁阀，同时关闭电动调节阀，如此进行下去，便可得到附图(3)的调节曲换热负荷减小时，往相反方向调节。本调节曲线是以两个电磁阀和一个电动调节阀为例来说明问题，实际中也可多于或少于3个阀门。

本发明可以在现有表面式换热器技术的基础上，采用模糊控制方式按下列步骤来实现。

1)对整台换热器进行优化设计，包括肋片高度，肋片间距，肋片形式，芯管管径，芯管排列方式，芯管间距，子管管径，子管数量，母管与子管的截面比，电动调节阀及电磁阀规格和数据的确定等，使其换热性能结构比最优。

2)母管与子管，子管与芯管之间采用焊接连接方式，阀门与母管和子管之间采用螺纹连接方式。

3)电动调节阀和电磁阀采用电动驱动控制方式可以由单片机或微机来实现对其控制调节。

4)电动调节阀和电磁阀采用模糊控制方式，按照模糊逻辑等级，对换热器进行“大、中、小”的调节。

Claims

本发明是把模糊控制技术用于换热器的结构性能优化，根据模糊逻辑理论，利用一根母管、多根子管和芯管，采用控制调节子管上各阀门的方式，把现有换热器分成若干部分，通过改变换热器的换热面积和介质流量，解决了现有换热器可调性差、运行管理调节难等问题。其特征在于：

1.变结构可调式换热器由肋片，芯管，子管，母管，介质总流入、流出管，电动调节阀、电磁阀及框架组成。
2.本发明所采用的换热器为表面式换热器，其肋片形式可以是绕片、串片、轧片、波纹型片及条缝型片等。
3.本发明中母管、电动调节阀(一个)、电磁阀(多个)和子管的组合体可以接在介质总流入管上，也可以接在介质总流出管上，另一端接换热器芯管。
4.利用子管上的电动调节阀和电磁阀来实现对换热器中介质结构的改变，从而实现对换热器的换热面积和介质流量的改变。
5.本发明在用于控制精度要求不高的工程时，其中的电动调节阀也可以用电磁阀来代替。
6.本发明具有较好且较易实现的调节曲线。
7.本发明的电动调节阀和电磁阀均可通过一单片机或微机对其实现自动控制调节，易于实现换热器配套设备的机电一体化。