[發明專利]制冷熱泵兩用的降膜式熱交換器

無效

• 申請號: 200710043686.2
• 申請日: 2007-07-12
• 公開（公告）號: CN101089520A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: 夏倫熹;高原;黃飛
• 申請（專利權）人: 特靈空調系統（江蘇）有限公司
• 主分類號: F25B39/00
• 分類號: F25B39/00;F28D5/02;F28D3/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種制冷技術領域的熱交換器，具體是一種能夠用于冷水機組或熱泵系統的制冷熱泵兩用的降膜式熱交換器。

背景技術

目前在空調技術領域，直接膨脹式蒸發器仍然被廣泛地應用于大型冷水機組或熱泵系統中，因為其既可用作蒸發器，又可用作冷凝器。相對而言，降膜式蒸發器有更好的傳熱性能、更少的制冷劑充注量等優勢，但它只作為蒸發器用于單冷的機組，不能同時實現蒸發器、冷凝器兩方面的功能用于熱泵機組。

經對現有技術的文獻檢索發現，專利公開號為CN1607366A，名稱為“具有兩相制冷劑分配系統的降膜式蒸發器”，提出了用于蒸汽壓縮式制冷的降膜式蒸發器，降膜式蒸發器的主要工作原理是在壓縮式制冷系統中，將膨脹閥后的氣液兩相制冷劑通過一個分配裝置均勻地噴淋到管束外表面，液態制冷劑在管束外表面形成下降的液膜，液膜在蒸發過程中將管內的載冷介質冷卻。載冷介質被輸送到需冷卻空間提供制冷能力。但是該發明只限于降膜式熱交換器在制冷模式時作蒸發器的應用，而不能解決降膜式熱交換器在制熱模式時用作冷凝器。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種制冷熱泵兩用的降膜式熱交換器，使其在單冷型冷水機組的應用拓展到熱泵機組，具有制冷和制熱兩種功能。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括：殼體、制冷劑分配器、管束、液態制冷劑進口、氣態制冷劑進出口和液態制冷劑出口，液態制冷劑進口位于殼體上端一側，液態制冷劑出口位于殼體底部，氣態制冷劑出口位于殼體上端另一側，管束位于殼體內部，殼體內部空間和制冷劑分配器、液態制冷劑進口、氣態制冷劑進出口以及液態制冷劑出口都是相通的。

所述殼體，由圓柱形筒體及其兩端的管板組成。

所述制冷劑分配器，由多層結構鋼板焊接構成，制冷劑分配器可以將液態或氣液兩相制冷劑均勻分配后噴淋到管束的外表面上。

所述管束，由若干根傳熱管組成，兩端脹接或焊接在殼體的管板上，形成內外隔絕的空間。

所述液態制冷劑進口為圓柱形管道。

所述氣態制冷劑進出口為殼體上的圓形開口。

所述液態制冷劑出口為殼體底部的開口。

本發明工作原理是：低壓的制冷劑氣體被壓縮機壓縮后溫度和壓力升高，在冷凝器中冷凝為液體，然后通過節流裝置溫度和壓力降低，再在蒸發器內蒸發為氣體回到壓縮機進行再一次循環。蒸發過程可以實現制冷，冷凝過程可以實現制熱。本發明就是一種既可用作蒸發器，又可用作冷凝器的設備。

本發明在進行制冷模式工作時：液態或氣液兩相混和的制冷劑從液態制冷劑進口進入降膜式熱交換器后，通過一個制冷劑分配器均勻地噴淋到管束上面，液態或氣液兩相制冷劑與管束內溫度較高的載冷介質進行熱交換，吸收熱量，并在管束表面被氣化，然后向上流動到達氣態制冷劑進出口。部分未蒸發的制冷劑液體則流到殼體的下部，被殼體下部管束內的載冷介質加熱后作池態沸騰，經氣化后向上流動到達氣態制冷劑進出口。殼體內制冷劑液體的液面可以按浸沒管束數量的百分比來確定，可在0％到100％的范圍內波動。傳熱管內流動的載冷介質在向制冷劑放熱后溫度降低，流到需冷卻的空間實現制冷。

本發明在進行制熱模式工作時：氣態制冷劑從氣態制冷劑進出口進入降膜式熱交換器后，氣體在管束表面與管束內的載熱介質進行熱交換而被冷凝。冷凝后的制冷劑液體滴落到殼體下部，然后從液態制冷劑出口流出。冷凝過程中制冷劑向傳熱管內的載熱介質流體放熱，傳熱管內的載熱介質流體溫度升高后流到需加熱的空間實現制熱。

本發明充分利用現有降膜式蒸發器傳熱效率高，制冷劑充注量少的特點，將其應用拓展到熱泵運行時用作冷凝器。與可實現同樣功能的干式蒸發器相比，采用本發明的冷熱水機組的能效比可提高10-12％左右，制取同樣的冷量或熱量時所耗電能也可大大減少。而且，在較高的能效比下，干式蒸發器由于結構的限制，成本會急劇上升而失去經濟性，但本發明可以在較少的成本下，實現較高的能效比。在同等的條件下，采用降膜式熱交換器比采用干式蒸發器可節省成本約25％左右。

附圖說明

圖1為本發明降膜式熱交換器側面結構示意圖；

圖2為本發明降膜式熱交換器端面結構示意圖；

圖3為本發明作為蒸發器工作時的原理圖；

圖4為本發明作為冷凝器工作時的原理圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的實施例作詳細說明：本實施例是以本發明的技術方案為基礎進行實施的，其中給出詳細的實施方式和過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。