CN202928218U - 一种高效换热*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种空调换热***，所述空调换热***的采用高效冷凝器以及筒式换热器，高效冷凝器实现了冷凝与过冷的一体化，并采用筒式换热器对蒸发器出来的气体与来自冷凝器的液体进行换热，实现了对从冷凝器出来的制冷介质的热量以及从蒸发器出来的制冷介质的热量的有效利用，提高***的效率；同时，所述冷凝器的过冷区和冷凝区通过导流板连通，结构紧凑，并且导流凹槽的截面积与两端的导流接口的过流面积大致相等，使制冷介质的流速在导流板处稳定，换热效率大大提高。

Description

一种高效换热***

技术领域

本实用新型涉及一种换热***，特别涉及一种用于空调领域的高效换热***，属于空调换热领域。

背景技术

常见的中央空调***对于从冷凝器出来的液体冷媒热量和从蒸发器出口出来的气体冷媒热量都没有进行有效的回收利用。

中国专利文献CN102095268A公开了一种带回热器的丙烷制冷剂的空调装置，该装置在原有空调***中做改动，加入了回热器，所述回热器具有与冷凝器的出口连通的内管进口以及与电子膨胀阀连通的内管出口，所述膨胀阀的出口与蒸发器的进口连通，蒸发器的出口和回热器的外管进口连通，回热器的外管出口与压缩机进口连通，压缩机出口与冷凝器连通。该种空调装置通过增加回热器，使得从蒸发器出来的气体冷媒能够对从冷凝器出来的液态制冷剂进行降温，从而使得进入蒸发器的制冷器的温度进一步降低，从而提高了蒸发器的蒸发性能，进而提高了整个空调装置的制冷性能。但是，该空调装置没有涉及冷凝器以及蒸发器内部结构的改进，而采用现有常规的冷凝器和蒸发器的结构。

现有常规中央空调的冷凝器基本上采用的是管式换热器，制冷剂通过布置在换热器外壳内的换热管与外界的水进行换热，实现制冷。为了使冷凝器的冷凝效率得到进一步的提高，在管式冷凝器的出液口端，一般还设置有过冷管，来保证从冷凝器出液的进一步冷却，但此种方法中，过冷管的冷源是从外界进入的冷却水，受冷源的限制（冷却水温30℃左右），这种冷凝器的过冷度相对较低，换热效率也相对较低。由于这种过冷管只能连通国标要求的冷却水而不能连通其他冷媒介质；因此，作为新的技术趋势，在管式冷凝器的应用当中，在冷凝器的出液管段常设置有板式过冷器，利用板式过冷器来实现制冷介质和节流后低温制冷介质之间的换热，进一步提高冷凝器的过冷度，这样就能同时提高整个机组制冷量。但是，这种分体式的冷凝器的结构非常复杂，部件繁多，安装麻烦，整体体积较大，占用空间也比较大，使得整个中央空调的占地面积较大。

为解决冷凝器结构复杂，占空比较高的问题，美国专利文件US2010/0065262Al公开了一种板式换热器，其可以作为冷凝器使用。其相对管式的换热器结构简单，占地面积小；但是，其没有使冷凝器进一步冷却的过冷装置，因此，这种冷凝器的冷凝效率不能满足要求。而现有技术中，这种板式的冷凝器加装过冷器也是通过管路连接的分体式结构。其占地面积仍然不能满足紧凑型中央空调***的要求。

中国专利文件CN2604667Y公开一种集预热、灭菌、冷却于一体的板式换热器。为解决已有技术中消毒灭菌及快速冷却采用两套独立设备同时运行存在的能源利用不充分、浪费水及设备投资大的问题。该换热器是将多片板式换热器紧密地连接，在中间增设了导流片形成余热交换区和高温灭菌区，它由预热片1、消毒灭菌片4、散热片2,导流片3和高温加热片5所组成，冷液体经预热和消毒，在散热片内放出热量后流出，高温介质可用热水或过热蒸气，在加热片中放出热量，由于它们连接紧密热量能充分交换。但是，该板式换热器中的导流板3的内部形状为平行四边形，流体经过导流板3时会导致流体流速过小，最终导致换热效率较低，不能满足中央空调中的冷凝器对换热效率的要求。

因此，现有技术中的用于空调领域的换热***无法同时满足结构紧凑且换热效率高的优点。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种结构紧凑且换热效率较高的高效换热***。

为此，本实用新型提供一种高效换热***，包括压缩机，所述压缩机用

于提供制冷介质；冷凝器，所述冷凝器具有冷凝区和与所述冷凝区连通的过冷区，所述冷凝区与所述压缩机的制冷介质出口连通，用于实现所述制冷介质和冷却液的换热，所述过冷区用于实现对经过所述冷凝区冷凝且经过电子膨胀阀节流的制冷介质和经过所述冷凝区冷凝且未经过电子膨胀阀节流的制冷介质之间的换热，并将经过电子膨胀阀节流后的制冷介质通过压缩机的制冷介质入口重新导入所述压缩机内；筒式换热器，具有内管和外管，所述内管的进口与所述冷凝区的出口连通，所述内管的出口与第一电子膨胀阀连通，所述外管的流入口与蒸发器的出口连通，所述外管的流出口与所述压缩机连通；蒸发器，用于实现对来自冷凝器的液态制冷介质A的气态转化，具有蒸发器入口和蒸发器出口，所述蒸发器入口与所述第一电子膨胀阀连通，所述蒸发器出口与所述外管的流入口连通；其中，所述冷凝区与所述过冷区通过一个过冷导流板隔离，所述过冷导流板上设有用于将所述冷凝区冷凝后的所述制冷介质导流至所述过冷区的过冷导流凹槽，所述过冷导流凹槽的截面积与两端的过冷导流接口的过流面积大致相等。

所述过冷导流凹槽的截面积与两端的过冷导流接口的过流面积相等。

所述冷凝区由多个冷凝换热片紧密连接而成，所述过冷区由多个过冷换热片紧密连接而成，所述冷凝换热片以及所述过冷换热片的板面上成型有用于导通换热介质的导流孔以及多个规则排列的换热凹槽。

所述换热凹槽呈人字形，相邻换热片上的所述换热凹槽呈正人字形和倒人字形设置。

所述内管具有至少两个直管段和连接相邻直管段的弯管段，所述直管段沿着所述外管的纵向设置。

相邻的所述冷凝换热片以及所述过冷换热片的所述导流孔处采用密封胶垫进行密封连接。

所述冷凝器的两端设置换热端盖。

所述换热端盖、所述冷凝换热片、所述导流板、所述过冷换热片之间焊接连接。

所述压缩机为磁悬浮离心机。

还包括回流管道，所述回流管道连接所述冷凝器的出口与所述压缩机，用于实现冷凝液对压缩机的冷却。

需要说明的是，本实用新型中所述的“大致相等”的含义为：导流凹槽的截面积与两端的导流接口的过流面积设置为完全相等或相比上下相差不超过10%，优选地的范围为相比上下相差不超过5%。

本实用新型提供的空调换热***具有以下优点：

1.本实用新型提供的高效换热***，其冷凝器采用冷凝和过冷一体化的板式结构，其冷凝区通过实现制冷剂与冷却液之间的换热使得制冷剂液化，并在过冷区实现液化后的液态制冷剂与气体制冷剂之间进行换热，从而使得流出冷凝器的液体制冷剂的过冷度提高；筒式换热器实现了从冷凝器来的高温液态制冷剂和从蒸发器出来的低温气态制冷剂的换热，使得进入第一电子膨胀阀的液态制冷剂降温，提高了***的过冷，也使得进入压缩机的气态制冷剂升温，从而提高了***的过热，进而使得***的制冷量和能效比都有明显的改善。另外，本实用新型的冷凝器采用板式换热片实现换热，并且其增加了一个过冷区，过冷区与冷凝区通过一个导流板隔开，整个冷凝器的结构紧凑，相对于现有分体式的冷凝器来说占地面积较小；同时，本实用新型的导流板开设的导流凹槽的截面积与两端接口的截面积大致相等，使制冷介质的流速在导流板处稳定，换热效率大大提高。

2.本实用新型的高效换热***，换热板上开设多个规则排列的换热凹槽用于换热介质的流动，该换热凹槽呈人字形，相对于现有的不设置换热凹槽的换热板片，本实用新型的换热板之间的换热效率进一步提高。

3.本实用新型的高效换热***，所述筒式换热器的所述内管具有至少两个直管段和连接相邻直管段的弯管段，所述直管段沿着所述外管的纵向设置。所述内管具有至少两个直管段和连接相邻直管段的弯管段，所述直管段沿着所述外管的纵向设置，增大了流体在内管内的流通时间，从而使得所述内管内靠近管壁和靠近管心部的流体都有充足的时间与内管外的流体进行热交换，从而解决了现有技术中内管内部换热不均匀的问题。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型的空调换热***的***原理图；

图2是本实用新型的空调换热***的冷凝器的结构示意图；

图3是本实用新型的空调换热***的筒式换热器的结构示意图；

图4是本实用新型的冷凝器中采用的过冷导流板的结构示意图。

图中附图标记表示为：

1-压缩机；2-冷凝器；21-冷凝区；22-过冷区；211-冷凝换热片；221-过冷换热片；23-过冷导流板；231-过冷导流凹槽；232-过冷导流接口；2111-导流孔；2112-换热凹槽；3-电子膨胀阀；4-筒式换热器；41-内管；42-外管；411-进口；412-出口；421-流入口；422-流出口；401-直管段；402-弯管段；5-第一电子膨胀阀；6-蒸发器；A-制冷介质；B-冷却液；2a-冷凝区入口；2b-过冷区出口；2c-过冷区入口；2d-过冷区第二出口；6a-蒸发器入口；6b-蒸发器出口；7-换热端盖。

具体实施方式

本实用新型提供一种空调换热***，该空调换热***集高效冷凝器2和筒式换热器4于一体，实现了换热***紧凑的结构和较高的换热效率。

为了对本实用新型提供的空调换热***的工作原理进行清晰的介绍，首先分别介绍本实用新型提供的高效冷凝器26以及筒式换热器4的结构及工作原理。

实施例1

如图2所示，本实施例提供一种用于空调换热***的高效冷凝器2，所述冷凝器2为板式冷凝器，包括冷凝区21，所述冷凝区21由多个冷凝换热片211紧密连接而成，用于实现来自压缩机1的制冷介质A与冷却液B的换热；过冷区22，所述过冷区22由多个过冷换热片221紧密连接而成，所述过冷区22用于实现经过所述冷凝区21后的制冷介质A与经电子膨胀阀3节流后的制冷介质的A换热,所述冷凝区21与所述过冷区22通过一个过冷导流板23隔离（见图4），所述过冷导流板23上设有用于将所述冷凝区21冷凝后的所述制冷介质A导流至所述过冷区22的过冷导流凹槽231，所述过冷导流凹槽231的截面积与两端的过冷导流接口32的过流面积大致相等，使制冷介质A的流速在过冷导流板23处稳定，换热效率大大提高。

需要说明的是，本实用新型中所述的“大致相等”的含义为：导流凹槽的截面积与两端的导流接口的过流面积设置为完全相等或相比上下相差不超过10%，优选的范围为不超过5%。

作为优选的实施方式，本实施例中，所述过冷导流凹槽231的截面积与两端的过冷导流接口32的过流面积相等。

所述冷凝换热片211以及所述过冷换热片221的板面上成型有用于导通换热介质的第一导流孔2111以及多个规则排列的第一换热凹槽2112，所述第一换热凹槽2112呈人字形，相邻换热片上的所述第一换热凹槽2112呈正人字形和倒人字形设置，该换热板的换热面积大，换热效率进一步提高。

相邻的所述冷凝换热片211以及所述过冷换热片221的导流孔处采用密封胶垫进行密封连接。

所述冷凝器2的两端具有换热端盖7.

图2所示的冷凝器的工作过程如下：

冷却液B通过端盖7进入至所述冷凝区21内间隔设置的所述冷凝换热片211内；从压缩机1出来的高温高压的气态制冷介质A通过冷凝区入口2a进入至所述冷凝区21的与所述冷却液B相邻的所述冷凝换热片211内，实现换热；换热后，高温高压的气态制冷介质A变为液态制冷介质A,所述液态制冷介质A经过所述过冷导流板23的所述过冷导流接口232进入至所述过冷区22，从过冷区出口2b排出后经过电子膨胀阀3节流后的低温低压的制冷介质A，所述低温低压的制冷介质A从过冷区入口2c进入过冷区22，与来自于冷凝区21的未被节流的制冷介质A进行换热，低温低压的制冷介质A本身温度得到升高后从过冷区22的第二出口2d排出。

实施例2

如图3所示，本实施例提供一种用于空调换热***的筒式换热器4，所述筒式换热器4具有内管41和外管42，所述内管41的进口411与所述冷凝区21连通，所述内管41的出口412与第一电子膨胀阀5连通，所述外管42的流入口421与蒸发器6的过热区第二出口6d连通，所述外管42的流出口422与所述压缩机1连通，所述筒式换热器用于实现来自冷凝器21的液态制冷介质A与从蒸发器6出来的气态制冷介质A的换热。

为了提高筒式换热器换热的均匀性，在本实施例中，所述内管41具有至少两个直管段401和连接相邻直管段401的弯管段402，所述直管段401沿着所述外管42的纵向设置。

实施例3

本实施例提供一种高效换热***，所述高效换热***采用了实施例1、实施例2中公开的冷凝器以及筒式换热器。

如图1所示，该高效换热***的具体结构包括：压缩机1，所述压缩机1用于提供制冷介质A；冷凝器2（见图2），所述冷凝器2具有冷凝区21和与所述冷凝区21连通的过冷区22，所述冷凝区21与所述压缩机1的制冷介质出口连通，用于实现所述制冷介质A和冷却液B的换热，所述过冷区22用于实现对经过所述冷凝区21冷凝且经过电子膨胀阀3节流的制冷介质A和经过所述冷凝区21冷凝且未经过电子膨胀阀3节流的制冷介质A之间的换热，并将经过电子膨胀阀3节流后的制冷介质A通过压缩机1的制冷介质入口重新导入所述压缩机1内；筒式换热器4（见图3），具有内管41和外管42，所述内管41的进口411与所述冷凝区21连通，所述内管41的出口412与第一电子膨胀阀5连通，所述外管42的流入口421与蒸发器6的出口6b连通，所述外管42的流出口422与所述压缩机1连通；蒸发器6（见图5），所述蒸发器6用于实现对来自冷凝器2的液态制冷介质A的气态转化，具有蒸发器入口6a和蒸发器出口6b，所述蒸发器入口6a与所述第一电子膨胀阀5的出口连通，所述蒸发器出口6b与所述外管42的流入口421连通；其中，所述冷凝区21与所述过冷区22通过一个过冷导流板23隔离（见图4），所述过冷导流板23上设有用于将所述冷凝区21冷凝后的所述制冷介质A导流至所述过冷区22的过冷导流凹槽231，所述过冷导流凹槽231的截面积与两端的过冷导流接口232的过流面积大致相等。

作为一种优选地实施方式，所述过冷导流凹槽231的截面积与两端的过冷导流接口232的过流面积相等。

进一步地，所述冷凝区21由多个冷凝换热片211紧密连接而成，所述过冷区22由多个过冷换热片221紧密连接而成，所述冷凝换热片211以及所述过冷换热片221的板面上成型有用于导通换热介质的导流孔2111以及多个规则排列的换热凹槽2112；所述换热凹槽2112呈人字形，相邻换热片上的所述换热凹槽2112呈正人字形和倒人字形设置。

优选地，本实施例中采用的所述压缩机1为用于冷水机组的磁悬浮离心机。

为了进一步利用从所述冷凝器2出口出来的冷媒的热量，本实施例中的高效换热***还包括回流管道，所述回流管道连接所述冷凝器2的2b出口与所述压缩机1，用于实现冷凝液对压缩机1的冷却。

本实施例提供的空调换热***的工作过程如下：

压缩机1将低温低压的气态制冷介质A压缩成为高温高压的气态制冷介质A，从压缩机出口排出；高温高压的气态制冷介质通过冷凝区入口2a进入冷凝器2的冷凝区211的间隔设置的冷凝换热片211内，与此同时，冷却液B进入至所述冷凝区21内与所述制冷介质A相邻的所述冷凝换热片211内，实现换热；换热后，高温高压的气态制冷介质A变为液态制冷介质A,变为液态制冷介质A后，其分为两路，一路所述液态制冷介质A经过所述过冷导流板23的所述过冷导流接口232进入至所述过冷区22，从过冷区出口2b排出后进入电子膨胀阀3，被电子膨胀阀3节流后成为低温低压的液态制冷剂A,低温低压的液态制冷剂A从过冷区入口2c重新进入过冷区22内，与来自于冷凝区21的未经过电子膨胀阀3节流后的制冷介质A进行换热，换热后，其本身温度得到升高后变为气态制冷介质A,气态制冷介质A从过冷区22的第二出口2d排出后，重新从压缩机入口挤入压缩机1内供循环使用,另一路所述液态制冷介质A从过冷区22的过冷区出口2b出来后通过筒式换热器4的内管41的进口411进入内管41内，并通过内管41的出口412进入第一电子膨胀阀5内被第一电子膨胀阀5节流，变为低温低压的液态制冷介质A；低温低压的液态制冷介质A从蒸发器入口6a进入过蒸发器6内，与冷却液B进行换热，换热后低温低压的液态制冷介质A变为气态制冷介质A,从蒸发器出口6b流出，从蒸发器出口6b出来的气态制冷介质A从所述外管流入口421进入所述筒式换热器4，与位于内管41内的来自于冷凝器2的高温高压的液态制冷剂进行换热，从而使得经第一电子膨胀阀5节流前的制冷介质A温度被进一步降低，而其自身的温度则被提高，最后被重新挤入压缩机1内供循环使用。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效换热***，包括

压缩机（1），所述压缩机（1）用于提供制冷介质（A）；

冷凝器（2），所述冷凝器（2）具有冷凝区（21）和与所述冷凝区（21）连通的过冷区（22），所述冷凝区（21）与所述压缩机（1）的制冷介质出口连通，用于实现所述制冷介质（A）和冷却液（B）的换热，所述过冷区（22）用于实现对经过所述冷凝区（21）冷凝且经过电子膨胀阀（3）节流的制冷介质（A）和经过所述冷凝区（21）冷凝且未经过电子膨胀阀（3）节流的制冷介质（A）之间的换热，并将经过电子膨胀阀（3）节流后的制冷介质（A）通过压缩机（1）的制冷介质入口重新导入所述压缩机（1）内；

筒式换热器（4），具有内管（41）和外管（42），所述内管（41）的进口（411）与所述冷凝区（21）的出口连通，所述内管（41）的出口（412）与第一电子膨胀阀（5）连通，所述外管（42）的流入口（421）与蒸发器（6）的出口连通，所述外管（42）的流出口（422）与所述压缩机（1）连通；

蒸发器（6），用于实现对来自冷凝器（2）的液态制冷介质A的气态转化，具有蒸发器入口（6a）和蒸发器出口（6b），所述蒸发器入口（6a）与所述第一电子膨胀阀（5）连通，所述蒸发器出口（6b）与所述外管（42）的流入口（421）连通；

其特征在于：所述冷凝区（21）与所述过冷区（22）通过一个过冷导流板（23）隔离，所述过冷导流板（23）上设有用于将所述冷凝区（21）冷凝后的所述制冷介质（A）导流至所述过冷区（22）的过冷导流凹槽（231），所述导流凹槽（231）的截面积与两端的过冷导流接口（232）的过流面积大致相等。

2.根据权利要求1所述的高效换热***，其特征在于：所述过冷导流凹槽（231）的截面积与两端的过冷导流接口（232）的过流面积相等。

3.根据权利要求2所述的高效换热***，其特征在于：所述冷凝区（21）由多个冷凝换热片（211）紧密连接而成，所述过冷区（22）由多个过冷换热片（221）紧密连接而成，所述冷凝换热片（211）以及所述过冷换热片（221）的板面上成型有用于导通换热介质的导流孔（2111）以及多个规则排列的换热凹槽（2112）。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的高效换热***，其特征在于：所述换热凹槽（2112）呈人字形，相邻换热片上的所述换热凹槽（2112）呈正人字形和倒人字形设置。

5.根据权利要求4所述的高效换热***，其特征在于：所述内管（41）具有至少两个直管段（401）和连接相邻直管段（401）的弯管段（402），所述直管段（401）沿着所述外管（42）的纵向设置。

6.根据权利要求5所述的高效换热***，其特征在于：相邻的所述冷凝换热片（211）以及所述过冷换热片（221）的所述导流孔（2111）处采用密封胶垫进行密封连接。

7.根据权利要求6所述的高效换热***，其特征在于：所述冷凝器的两端设置换热端盖（7）。

8.根据权利要求7所述的高效换热***，其特征在于：所述换热端盖（6）、所述冷凝换热片（211）、所述导流板（23）、所述过冷换热片（221）之间焊接连接。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的高效换热***，其特征在于：所述压缩机（1）为磁悬浮离心机。

10.根据权利要求9所述的高效换热***，其特征在于：还包括回流管道，所述回流管道连接所述冷凝器（2）的出口与所述压缩机（1），用于实现冷凝液对压缩机（1）的冷却。

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