[發(fā)明專利]用于熱泵的緊湊式熱交換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380062152.8
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN105051478A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·霍夫鮑爾
• 申請（專利權(quán)）人: 能升公司
• 主分類號: F28D1/00
• 分類號: F28D1/00;F28F1/10
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 蘇娟;尹景娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于熱泵的緊湊式熱交換器。

背景技術(shù)

在于2013年4月11日提交的題為“HeatPumpWithElectromechanically-ActuatedDisplacers”的PCT申請PCT/US2013/036101中公開了一種維勒米爾熱泵，所述申請整體合并于此。在熱泵的內(nèi)部是：工作容積，其中設(shè)置有排出器；和死區(qū)容積，其包括其中設(shè)置有熱交換器和回?zé)崞鞯娜莘e。熱泵的循環(huán)效率隨死區(qū)容積與工作容積的比值增加而降低。因此，理想的是根據(jù)實(shí)際情況盡可能減少死區(qū)容積。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有系統(tǒng)的至少一個(gè)問題，公開一種熱泵，其中提供一種高效熱交換器以促進(jìn)低死區(qū)容積，從而改進(jìn)循環(huán)效率。在一種實(shí)施例中，熱泵具有外殼和缸套，外殼具有外壁，缸套在外殼內(nèi)，環(huán)形容積定位在外壁內(nèi)側(cè)和缸套外側(cè)。熱泵具有設(shè)置在缸套內(nèi)的熱排出器、設(shè)置在缸套內(nèi)的冷排出器、設(shè)置在死區(qū)容積內(nèi)的第一熱交換器。第一熱交換器具有盤繞成第一盤管的至少第一管，第一盤管具有多個(gè)轉(zhuǎn)彎并且相鄰轉(zhuǎn)彎以第一預(yù)定距離分開。

熱泵還可具有設(shè)置在環(huán)形容積中的第二熱交換器。第二熱交換器具有盤繞成第二盤管的至少第二管，第二盤管具有多個(gè)轉(zhuǎn)彎并且相鄰轉(zhuǎn)彎以第二預(yù)定距離分開。

第一管和第二管在管的鄰近相鄰管的橫截面的部分基本是平的。

第一預(yù)定距離是在第一盤管的相鄰轉(zhuǎn)彎之間主要是大致層流的距離，而第二預(yù)定距離是在第二盤管的相鄰轉(zhuǎn)彎之間主要是大致層流的距離。

第一預(yù)定距離和第二預(yù)定距離至少基于：外殼內(nèi)的作業(yè)流體、熱泵運(yùn)行期間期望經(jīng)受的溫度范圍、以及作業(yè)流體通過相鄰盤管之間空間的速度。

第一管的入口和第一管的出口刺穿外殼并且液體被泵送通過第一管。

所述至少第一管具有形成并列螺旋的多個(gè)管，并列螺旋的相鄰轉(zhuǎn)彎以預(yù)定距離隔開。

還公開一種制造熱泵的方法，包括：形成缸；形成外殼的柱狀部分；形成外殼的熱端和冷端；在外殼的柱狀部分中限定開口；擠出管材，管材的橫截面形狀具有兩個(gè)相對的平行側(cè)；轉(zhuǎn)動管材以形成單螺旋和雙螺旋之一從而形成第一熱交換器；將外殼的熱端附接到外殼的柱狀部分；將環(huán)形回?zé)崞鞑迦氲酵鈿さ闹鶢畈糠种?；將第一熱交換器插入到缸中；將第一熱交換器的入口端從外殼中的第一開口推出；將第一熱交換器的出口端從外殼中的第二開口推出；將入口端附接到鄰近第一開口的外殼；以及將出口端附接到鄰近第二開口的外殼。

所述方法還可包括組裝排出器組件；將柱附接到外殼的冷端；將排出器組件插入到缸中；以及將外殼的冷端焊接到外殼的柱狀部分。

排出器組件包括：柱，其結(jié)合有電磁體和第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)；熱排出器、和冷排出器。

所述螺旋可以是雙螺旋，具有第一入口、第二入口和第一出口、第二出口。所述方法還可包括：將入口y區(qū)段附接到第一入口和第二入口，并且入口y區(qū)段的單個(gè)入口部分結(jié)合到外殼；將出口y區(qū)段附接到第一出口和第二出口，并且出口y區(qū)段的單個(gè)出口部分結(jié)合到外殼。

在一種實(shí)施例中，熱泵具有外殼和缸套，外殼具有外壁，缸套在外殼內(nèi)，環(huán)形容積定位在缸套外側(cè)和外壁內(nèi)側(cè)；設(shè)置在缸套內(nèi)的熱排出器；設(shè)置在缸套內(nèi)的冷排出器；設(shè)置在環(huán)形容積中的第一熱交換器，其中第一熱交換器包括盤繞成第一盤管的至少第一管，第一盤管具有多個(gè)轉(zhuǎn)彎并且相鄰轉(zhuǎn)彎以第一預(yù)定距離分開；和設(shè)置在環(huán)形容積內(nèi)的第二熱交換器，其中第二熱交換器包括盤繞成第二盤管的至少第二管，第二盤管具有多個(gè)轉(zhuǎn)彎并且相鄰轉(zhuǎn)彎以第二預(yù)定距離分開。

第一預(yù)定距離和第二預(yù)定距離小于分別在第一管的相鄰轉(zhuǎn)彎之間和第二管的相鄰轉(zhuǎn)彎之間存在層流流動的距離。

確定第一預(yù)定距離和第二預(yù)定距離使得對于用于設(shè)計(jì)熱交換器的運(yùn)行參數(shù)中的大多數(shù)來說相鄰轉(zhuǎn)彎之間的流動主要是層流。

外壁具有第一開口、第二開口、第三開口以及第四開口。所述至少第一管具有穿過第一開口的入口和穿過第二開口的出口。所述至少第二管具有穿過第三開口的入口和穿過第四開口的出口。

熱泵還可具有鄰近熱排出器的第一致動器和鄰近冷排出器的第二致動器。當(dāng)?shù)谝恢聞悠鬟\(yùn)動熱排出器時(shí)，作業(yè)流體流過第一熱交換器并且當(dāng)?shù)诙聞悠鬟\(yùn)動冷排出器時(shí)，作業(yè)流體流過第二熱交換器。

熱泵還可包括設(shè)置在外殼外側(cè)并結(jié)合到第一熱交換器的入口的液體泵。液體泵能夠使液體循環(huán)通過第一熱交換器。

熱交換器中的管的鄰近其它管的部分大致是平的。

熱交換器中管的橫截面是大致賽道形狀或大致矩形形狀。