一種噴淋罐式換熱器及其使用方法與流程

本發(fā)明涉及換熱器技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種噴淋罐式換熱器及其使用方法。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)家推行環(huán)保節(jié)能政策，實(shí)現(xiàn)節(jié)約型社會(huì)，高效節(jié)能的水源/地源熱泵機(jī)組得到了快速發(fā)展，熱泵機(jī)組需要實(shí)現(xiàn)制冷制熱模式的切換，其系統(tǒng)管路中包括壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流部件、蒸發(fā)器等部件。熱泵機(jī)組通常會(huì)采用噴淋罐式換熱器作為冷凝器，由于結(jié)構(gòu)的限制，現(xiàn)有的噴淋罐式換熱器只能作為冷凝器使用，將氣態(tài)的制冷劑換熱成液態(tài)的制冷劑，而不能作為蒸發(fā)器使用，如果想對(duì)冷卻介質(zhì)降溫，還需要連接蒸發(fā)器以及其他相應(yīng)的輔助設(shè)備，這種結(jié)構(gòu)使得熱泵機(jī)組的換熱成本高，連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易操作，且換熱效率不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出了一種噴淋罐式換熱器及其使用方法，該噴淋罐式換熱器既可以作為冷凝器使用，又可以作為蒸發(fā)器使用，省去了獨(dú)立蒸發(fā)器的使用，使得連接回路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，不僅降低了換熱成本，還提高了換熱效率。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種噴淋罐式換熱器，包括外部的罐狀殼體和設(shè)置在所述殼體內(nèi)部的軸芯；所述殼體與所述軸芯之間設(shè)有纏繞所述軸芯的螺旋盤管，所述螺旋盤管內(nèi)部流經(jīng)冷卻介質(zhì)，所述冷卻介質(zhì)由設(shè)于所述殼體下方的盤管入口進(jìn)入、由設(shè)于殼體上方的盤管出口流出；所述殼體內(nèi)部與所述螺旋盤管外部之間的空間流經(jīng)制冷劑，所述制冷劑由冷凝器進(jìn)出口結(jié)構(gòu)進(jìn)入、流出或由蒸發(fā)器進(jìn)出口結(jié)構(gòu)進(jìn)入、流出；

所述冷凝器進(jìn)出口結(jié)構(gòu)包括設(shè)于殼體上方的氣態(tài)制冷劑進(jìn)口和設(shè)于殼體下方的液態(tài)制冷劑出口；

所述蒸發(fā)器進(jìn)出口結(jié)構(gòu)包括設(shè)于殼體頂部的端蓋，所述端蓋設(shè)有液態(tài)制冷劑進(jìn)口，所述殼體上方設(shè)有氣態(tài)制冷劑出口。

本發(fā)明對(duì)噴淋罐式換熱器的結(jié)構(gòu)做了改進(jìn)，使其既能夠做冷凝器使用，又能夠做蒸發(fā)器使用，提高了使用性能。

作為優(yōu)選，所述蒸發(fā)器進(jìn)出口結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在所述端蓋底部、與所述液態(tài)制冷劑進(jìn)口連通的兩相均勻分布裝置。

作為優(yōu)選，所述兩相均勻分布裝置包括與所述液態(tài)制冷劑進(jìn)口安裝對(duì)接的兩相均勻分布裝置進(jìn)口，位于所述兩相均勻分布裝置進(jìn)口下方的第一儲(chǔ)液室，包圍所述第一儲(chǔ)液室且與所述兩相均勻分布裝置進(jìn)口外壁封閉連接的第二儲(chǔ)液室；所述第一儲(chǔ)液室和所述第二儲(chǔ)液室均為與所述兩相均勻分布裝置進(jìn)口同軸心的圓形盤體；所述兩相均勻分布裝置進(jìn)口與所述第一儲(chǔ)液室連接處設(shè)有進(jìn)液口，所述第一儲(chǔ)液室頂部圍繞所述兩相均勻分布裝置進(jìn)口設(shè)有若干出液口，所述第二儲(chǔ)液室底部呈環(huán)狀均勻設(shè)有若干分液口；所述分液口位于所述螺旋盤管的正上方。

作為優(yōu)選，所述第一儲(chǔ)液室頂壁與所述第二儲(chǔ)液室頂壁之間設(shè)有第三儲(chǔ)液室，所述第三儲(chǔ)液室的側(cè)壁設(shè)有側(cè)流孔。

作為優(yōu)選，所述進(jìn)液口、所述出液口及所述分液口的口徑大小與所述螺旋盤管的管徑大小配合設(shè)置。

作為優(yōu)選，所述兩相均勻分布裝置頂部設(shè)有第一環(huán)狀凸起，所述端蓋底部設(shè)有第二環(huán)狀凸起，所述第一環(huán)狀凸起內(nèi)環(huán)表面設(shè)有內(nèi)接螺紋，所述第二環(huán)狀凸起外表面設(shè)有與內(nèi)接螺紋配合使用的外接螺紋。

作為優(yōu)選，所述螺旋盤管包括第一盤管和第二盤管，所述第一盤管和所述第二盤管相互盤旋交叉設(shè)置；所述第一盤管的上端部包覆在是第二盤管的上端部外側(cè)，所述第二盤管的下端部包覆在所述第一盤管的下端部外側(cè)；所述第一盤管和第所述二盤管上的相鄰兩盤管單元之間的間距一致；所述第一盤管和所述第二盤管的外側(cè)壁上均設(shè)置有翅片，翅片沿所述第一盤管和所述第二盤管徑向設(shè)置。

一種上述噴淋罐式換熱器的使用方法，包括以下步驟：

1）判定噴淋罐式換熱器是作為冷凝器使用還是作為蒸發(fā)器使用，如果作為冷凝器使用則進(jìn)入步驟2），如果作為蒸發(fā)器使用則進(jìn)入步驟3）；

2）將氣態(tài)制冷劑進(jìn)口和液態(tài)制冷劑出口打開，并將液態(tài)制冷劑進(jìn)口和氣態(tài)制冷劑出口關(guān)閉，使制冷劑從氣態(tài)制冷劑進(jìn)口進(jìn)入再?gòu)囊簯B(tài)制冷劑出口流出，同時(shí)將盤管入口和盤管出口打開，使冷卻介質(zhì)以一定的速率從盤管入口進(jìn)入再?gòu)谋P管出口流出；

3）將液態(tài)制冷劑進(jìn)口和氣態(tài)制冷劑出口打開，并將氣態(tài)制冷劑進(jìn)口和液態(tài)制冷劑出口關(guān)閉，使制冷劑從液態(tài)制冷劑進(jìn)口進(jìn)入再?gòu)臍鈶B(tài)制冷劑出口流出，同時(shí)將盤管入口和盤管出口打開，使冷卻介質(zhì)以一定的速率從盤管入口進(jìn)入再?gòu)谋P管出口流出。

作為優(yōu)選，所述步驟3）還包括，選取合適分液口口徑大小的兩相均勻分布裝置，將兩相均勻分布裝置與端蓋螺紋連接。

作為優(yōu)選，所述步驟2）或所述步驟3）還包括，調(diào)節(jié)螺旋盤管中冷卻介質(zhì)的流動(dòng)速率。

本發(fā)明的有益效果是，1、噴淋罐式換熱器既能夠做冷凝器使用，又能夠做蒸發(fā)器使用，提高了使用性能；2、對(duì)螺旋盤管做了改進(jìn)，提高了熱交換的效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種噴淋罐式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中兩相均勻分布裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、殼體，2、螺旋盤管，21、盤管入口，22、盤管出口，31、氣態(tài)制冷劑進(jìn)口，32、液態(tài)制冷劑出口，41、液態(tài)制冷劑進(jìn)口，42、氣態(tài)制冷劑出口，5、端蓋，61、兩相均勻分布裝置進(jìn)口，62、進(jìn)液口，63、出液口，64、分液口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1、圖2所示，實(shí)施例一，一種噴淋罐式換熱器，包括外部的罐狀殼體1和設(shè)置在所述殼體1內(nèi)部的軸芯，所述殼1與所述軸芯之間設(shè)有纏繞所述軸芯的螺旋盤管2，所述螺旋盤管2內(nèi)部流經(jīng)冷卻介質(zhì)，所述冷卻介質(zhì)由設(shè)于所述殼體1下方的盤管入口21進(jìn)入、由設(shè)于殼體1上方的盤管出口22流出。所述殼體1內(nèi)部與所述螺旋盤管2外部之間的空間流經(jīng)制冷劑，所述制冷劑由冷凝器進(jìn)出口結(jié)構(gòu)進(jìn)入、流出或由蒸發(fā)器進(jìn)出口結(jié)構(gòu)進(jìn)入、流出。

當(dāng)噴淋罐式換熱器作為冷凝器使用時(shí)，采用冷凝器進(jìn)出口結(jié)構(gòu)，所述冷凝器進(jìn)出口結(jié)構(gòu)包括設(shè)于殼體1上方的氣態(tài)制冷劑進(jìn)口31和設(shè)于殼體1下方的液態(tài)制冷劑出口32。

當(dāng)噴淋罐式換熱器作為蒸發(fā)器使用時(shí)，采用蒸發(fā)器進(jìn)出口結(jié)構(gòu)，所述蒸發(fā)器進(jìn)出口結(jié)構(gòu)包括設(shè)于殼體1頂部的端蓋5，所述端蓋5設(shè)有液態(tài)制冷劑進(jìn)口41，所述殼體1上方設(shè)有氣態(tài)制冷劑出口42。

所述蒸發(fā)器進(jìn)出口結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在所述端蓋5底部、與所述液態(tài)制冷劑進(jìn)口41連通的兩相均勻分布裝置。所述兩相均勻分布裝置包括與所述液態(tài)制冷劑進(jìn)口41安裝對(duì)接的兩相均勻分布裝置進(jìn)口61，位于所述兩相均勻分布裝置進(jìn)口61下方的第一儲(chǔ)液室，包圍所述第一儲(chǔ)液室且與所述兩相均勻分布裝置進(jìn)口61外壁封閉連接的第二儲(chǔ)液室。所述第一儲(chǔ)液室和所述第二儲(chǔ)液室均為與所述兩相均勻分布裝置進(jìn)口61同軸心的圓形盤體。所述兩相均勻分布裝置進(jìn)口61與所述第一儲(chǔ)液室連接處設(shè)有進(jìn)液口62，所述第一儲(chǔ)液室頂部圍繞所述兩相均勻分布裝置進(jìn)口61設(shè)有若干出液口63，所述第二儲(chǔ)液室底部呈環(huán)狀均勻設(shè)有若干分液口64。所述分液口64位于所述螺旋盤管2的正上方。

液態(tài)制冷劑先從進(jìn)液口62進(jìn)入第一儲(chǔ)液室，再由出液口63從第一儲(chǔ)液室流至第二儲(chǔ)液室，最后由分液口64從第二儲(chǔ)液室向螺旋盤管2噴灑制冷劑，通過第一儲(chǔ)液室，第二儲(chǔ)液室，以及進(jìn)液口62，出液口63和分液口64的這種設(shè)置結(jié)構(gòu)可控制制冷劑的流量，使得制冷劑的流量與冷卻介質(zhì)的流量相匹配，達(dá)到充分換熱，使得換熱效率最優(yōu)。

所述第一儲(chǔ)液室頂壁與所述第二儲(chǔ)液室頂壁之間設(shè)有第三儲(chǔ)液室，所述第三儲(chǔ)液室的側(cè)壁設(shè)有側(cè)流孔，第三儲(chǔ)液室可進(jìn)一步對(duì)制冷劑的流量做調(diào)節(jié)。

所述進(jìn)液口62、所述出液口63及所述分液口64的口徑大小與所述螺旋盤管2的管徑大小配合設(shè)置，每個(gè)兩相均勻分布裝置的進(jìn)液口62、出液口63及分液口64的口徑大小都是不同的，需要根據(jù)螺旋盤管2的管徑大小，即冷卻介質(zhì)的流量選擇合適的兩相均勻分布裝置。

所述兩相均勻分布裝置頂部設(shè)有第一環(huán)狀凸起，所述端蓋5底部設(shè)有第二環(huán)狀凸起，所述第一環(huán)狀凸起內(nèi)環(huán)表面設(shè)有內(nèi)接螺紋，所述第二環(huán)狀凸起外表面設(shè)有與內(nèi)接螺紋配合使用的外接螺紋，兩相均勻分布裝置在與端蓋5連接時(shí)通過螺紋旋轉(zhuǎn)連接，相比焊接，螺紋連接更加簡(jiǎn)單便捷，且當(dāng)兩相均勻分布裝置損壞時(shí)，螺紋連接便于更換新的兩相均勻分布裝置。

所述螺旋盤管2包括第一盤管和第二盤管，所述第一盤管和所述第二盤管相互盤旋交叉設(shè)置。所述第一盤管的上端部包覆在是第二盤管的上端部外側(cè)，所述第二盤管的下端部包覆在所述第一盤管的下端部外側(cè)。所述第一盤管和第所述二盤管上的相鄰兩盤管單元之間的間距一致。該結(jié)構(gòu)下，第一盤管和第二盤管的長(zhǎng)度完全一致，有相同的壓降和相同的換熱，且第一盤管和第二盤管纏繞設(shè)置，加大載冷劑流量的同時(shí)增加換熱效率，并且結(jié)構(gòu)緊湊而使熱量不容易流失。所述第一盤管和所述第二盤管的外側(cè)壁上均設(shè)置有翅片，翅片沿所述第一盤管和所述第二盤管徑向設(shè)置。通過翅片增加制冷劑與螺旋盤管2之間的接觸面積，接觸面積是光管的4倍，沿盤管徑向設(shè)置的翅片促使制冷劑盤旋和軸向流動(dòng)，使制冷劑快速冷凝或蒸發(fā)，并且沒有雜質(zhì)殘留在螺旋盤管2上。

噴淋罐式換熱器的使用方法包括以下步驟：

1）判定噴淋罐式換熱器是作為冷凝器使用還是作為蒸發(fā)器使用，如果作為冷凝器使用則進(jìn)入步驟2），如果作為蒸發(fā)器使用則進(jìn)入步驟3）。

2）將氣態(tài)制冷劑進(jìn)口31和液態(tài)制冷劑出口32打開，并將液態(tài)制冷劑進(jìn)口41和氣態(tài)制冷劑出口42關(guān)閉，使制冷劑從氣態(tài)制冷劑進(jìn)口31進(jìn)入再?gòu)囊簯B(tài)制冷劑出口32流出，同時(shí)將盤管入口21和盤管出口22打開，使冷卻介質(zhì)以一定的速率從盤管入口21進(jìn)入再?gòu)谋P管出口22流出。還需要調(diào)節(jié)螺旋盤管2中冷卻介質(zhì)的流動(dòng)速率以控制冷卻介質(zhì)的流量，使得制冷劑的流量與冷卻介質(zhì)的流量相匹配，便于換熱。

冷卻介質(zhì)從下面的盤管入口21進(jìn)入螺旋盤管2的管體內(nèi)部通道。氣態(tài)制冷劑從換熱器上方的氣態(tài)制冷劑進(jìn)口31進(jìn)入，流入一條由翅片管螺旋盤管2和圓柱形殼體1形成的制冷劑流道。氣態(tài)的制冷劑向冷卻介質(zhì)中排放熱量，制冷劑冷凝成液態(tài)，以液態(tài)的方式從換熱器下方的液態(tài)制冷劑出口32出來。冷卻介質(zhì)吸收熱量后從上面的盤管出口22流出，完成熱交換。

3）將液態(tài)制冷劑進(jìn)口41和氣態(tài)制冷劑出口42打開，并將氣態(tài)制冷劑進(jìn)口31和液態(tài)制冷劑出口32關(guān)閉，使制冷劑從液態(tài)制冷劑進(jìn)口41進(jìn)入再?gòu)臍鈶B(tài)制冷劑出口42流出，同時(shí)將盤管入口21和盤管出口22打開，使冷卻介質(zhì)以一定的速率從盤管入口21進(jìn)入再?gòu)谋P管出口22流出。還需要選取合適分液口64口徑大小的兩相均勻分布裝置，將兩相均勻分布裝置的與端蓋5螺紋連接，使兩相均勻分布裝置進(jìn)口61與液態(tài)制冷劑進(jìn)口41連通，便于制冷劑進(jìn)入兩相均勻分布裝置。還需要調(diào)節(jié)螺旋盤管2中冷卻介質(zhì)的流動(dòng)速率以控制冷卻介質(zhì)的流量，使得制冷劑的流量與冷卻介質(zhì)的流量相匹配，便于換熱。

冷卻介質(zhì)從下面的盤管入口21進(jìn)入螺旋盤管2的管體內(nèi)部通道。液態(tài)制冷劑從換熱器上方的液態(tài)制冷劑進(jìn)口41進(jìn)入，通過兩相均勻分布裝置流入一條由翅片管螺旋盤管2和圓柱形殼體1形成的制冷劑流道。液態(tài)的制冷劑向冷卻介質(zhì)吸收熱量，制冷劑蒸發(fā)成氣態(tài)，以氣態(tài)的方式從換熱器上方的氣態(tài)制冷劑出口42出來。冷卻介質(zhì)放出熱量后從上面的盤管出口22流出，完成熱交換。

實(shí)施例二，將噴淋罐式換熱器上的氣態(tài)制冷劑進(jìn)口31省去，只保留液態(tài)制冷劑進(jìn)口41，所述液態(tài)制冷劑進(jìn)口41既用于氣態(tài)的制冷劑進(jìn)入，又用于液態(tài)的制冷劑進(jìn)入，將氣態(tài)制冷劑進(jìn)口31和液態(tài)制冷劑進(jìn)口41合二為一，使換熱器結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，操作更加簡(jiǎn)便。

上面所述的實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。