一种低*损换热器制造技术

本实用新型专利技术提出了一种低

A low loss heat exchanger

【技术实现步骤摘要】
一种低*损换热器
本技术属于能源利用
，特别是涉及一种热水与冷水进行深度热量交换的换热器。
技术介绍
在能源利用领域需要大量的热量交换过程，包括常见的煤天然气等一次能源燃烧后通过锅炉等换热装置制取热水或者蒸汽的过程，各种化工生产场合以及居民取暖等场合均需要大量的蒸汽-水和水-水的换热过程。由于自发的热量交换需要高温流体和低温流体存在必要的换热温差，所以常规的换热器的热水出口温度需要高于冷水的入口温度，如果需要将热水的出口温度降低到比冷水入口温度更低的水平，则需要借助热泵等设备。在采用热泵后采用热水作为驱动能源，从而可以产生制冷效应，进而可以继续给热水降温。采用热泵技术后热水的出口温度可以显著的低于冷水的入口温度，相比常规的换热器而言，热水与冷水换热过程的不可逆损失显著的减小，因此称之为低损换热器。公开号CN105276653B公布了一种名为“一种集成吸收式热泵和电动热泵的换热机组及方法”，一次侧管(热水侧)依次经过吸收式热泵的发生器、水水换热器、吸收式热泵蒸发器和电动热泵蒸发器，二次侧管(冷水侧)采用并联或者串联方式进入电动热泵冷凝器、吸收式热泵吸收器和冷凝器以及水水换热器，该专利中吸收式热泵和电动热泵为两套独立的热泵系统，仅通过热泵外部的热水和冷水管路进行串联或者并联实现热水和冷水的换热过程。该专利虽然可以实现热水的出口温度低于冷水入口温度的目的，但是吸收式热泵与电动热泵内部没有换热过程，由于每次换热过程都存在换热的不可逆损失，所以系统的总损较大。本专利提出了一种吸收式热泵和电动热泵的内部换热器集成的换热系统，显著的减少了系统的总损。此外，吸收式热泵各个换热部件内部需要真空环境，吸收式热泵的各个换热器都是管壳式结构，所以设备的体积较大。该专利将吸收式热泵的吸收器和发生器由管壳式结构改为板式换热器结构，同时溶液吸收过程采用了传热和传质分离的方法，相比管壳式结构显著了减小了设备体积。
技术实现思路
该技术提出了一种低损热水和冷水的换热系统，该换热器可以实现热水出口温度显著低于冷水入口温度，并且通过吸收式热泵和电动热泵的内部换热器耦合的方式显著的减少了热水和冷水的换热次数，进而减小了换热过程不可逆损失，提升了换热效率。此外，吸收式热泵的吸收器和发生器为板式换热结构，采用引射的方式实现浓溶液吸收制冷剂蒸汽的传热和传质分离过程，同时采用热管换热器进行浓溶液和稀溶液的换热，进一步提升吸收式热泵的性能。该系统采用创新的流程相比现有换热技术具有显著降低换热过程损失进而大幅度提升换热效率的有益效果，现有换热技术有常规换热器和借助热泵技术进行换热，现在分别与其进行比较：(1)与常规换热器对比常规换热器指的是板式换热器或者管壳式换热器，根据热力学第二定律的描述，热量只能自发的从高温物体传递给低温物体，因此无论是板式换热器还是管壳式换热器，高温流体与低温流体换热在任何位置都需要存在换热温差，即使采用逆流换热方式，高温流体的出口温度必然高于低温流体的入口温度，换言之，低温流体不可能将高温流体冷却到比低温流体入口温度还低的温度。而本申请提出的创新流程可以将高温流体的出口温度降低到比低温流体入口温度更低的温度，本申请采用板式再生器、板式换热器和蒸发器3个部件逐次给高温流体降温，进而实现了高温流体出口温度比低温流体入口温度还低的有益效果，显著的降低了换热过程损失，进而提升了换热效率。(2)与配有热泵的换热器而言CN105276653B公布了一种名为“一种集成吸收式热泵和电动热泵的换热机组及方法”，高温流体依次经过吸收式热泵的发生器、水水换热器、吸收式热泵蒸发器和电动热泵蒸发器，也可以实现高温流体出口温度低于低温流体入口温度的目的，但是吸收式热泵与电动热泵是独立的两套系统，本申请与之显著不同在于创新的将吸收式热泵和电动热泵合二为一，采用了全新的换热过程和换热部件，获得的有益效果为实现相同的热水出口温度的同时将换热过程从4个变成3个，换热次数减少意味着总换热过程的损失减小，相同的热水出口温度下本申请的系统总损失显著减小，进而换热效率大幅度上升。本技术提供一种采用吸收式热泵与电动热泵实现热水和冷水深度换热的换热器，所述换热器包括板式吸收器1、引射器2、热管溶液换热器3、板式再生器4、集成换热器5、压缩机6、蒸发器7、板式换热器33和连接管路以及配件组成。所述板式吸收器8实现经过引射器2吸收制冷剂蒸汽后的稀溶液与冷水换热的过程，板式吸收器8通过冷水管路24与板式换热器33相连，板式吸收器8通过稀溶液管路与引射器2相连。所述引射器2实现浓溶液吸收制冷剂蒸汽变成稀溶液的过程，其工作原理为浓溶液管路21内的浓溶液进入引射器2后，由于在引射器2内部流通面积减小从而流速上升，因此压力下降，所以可以将低压制冷剂蒸汽管路22内的制冷剂蒸汽吸入，浓溶液吸收制冷剂蒸汽后浓度下降，同时由于制冷剂蒸汽被吸收由汽态变为液态释放冷凝热，所以溶液的温度上升。引射器2通过稀溶液管路23与板式吸收器1相连，引射器2通过浓溶液管路21与增压泵17相连。所述热管溶液换热器3实现浓溶液与稀溶液的热量交换，用于提升热泵的性能系数。热管溶液换热器3通过稀溶液管路23与板式吸收器1相连，热管溶液换热器通过浓溶液管路21与增压泵17相连，热管溶液换热器3通过稀溶液管路23与板式再生器4相连，热管溶液换热器3通过浓溶液管路21与板式再生器4相连。所述板式再生器4实现稀溶液被热水加热变成浓溶液，并且同时释放制冷剂蒸汽的目的，其原理如下：稀溶液通过稀溶液管路23进入板式再生器4后经过喷嘴31后被喷洒在溶液再生板32的内壁面，由于溶液自身重力的作用在壁面自上而下流动，同时热水从热水入口10经管路进入板式再生器4两侧的热水腔体25加热溶液再生板32，溶液在壁面流动的过程中被溶液再生板32加热沸腾，产生制冷剂蒸汽，同时溶液浓度不断升高。板式再生器4实现了在溶液再生板32的一侧进行溶液再生过程，另一侧与热水换热的目的，将热水的热量传递给溶液。浓溶液从板式再生器4底部进入浓溶液管路21离开板式再生器4。产生的制冷剂蒸汽从板式再生器4顶部进入高压制冷剂蒸汽管路27离开板式再生器4。加热完溶液再生板32的热水从热水腔体25的顶部进入热水管路28离开板式再生器4，完成热水放热后进入热水管路的加热过程所述集成换热器5同时实现制冷剂蒸汽冷凝、氟利昂蒸汽冷凝、液态制冷剂蒸发的过程。制冷剂蒸汽由高压制冷剂蒸汽管路27进入集成换热器，被冷水管路24冷却后冷凝由汽态变为液态，液态的制冷剂经过孔板节流器19上的呈正三角形布置的双侧带倒角的通孔后实现温度和压力下降的节流过程，经过节流后的液态制冷剂喷洒在水平平行布置的换热管15的外表面，由于重力的作用在换热管15的外表面自上而下流动。同时，氟利昂蒸汽由氟利昂蒸汽管路30进入氟利昂冷凝腔体13的右侧腔体(氟利昂冷凝腔体13分为左右两个腔体，两个腔体通过换热管15的管内空间连通，制冷剂蒸发腔体14与氟利昂冷凝腔体13不连通)，然后进入水平布置的换热管15的管内空间，由于氟利昂蒸汽的温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低

【技术特征摘要】
1.一种低损换热器，其特征在于：所述换热器包括板式吸收器(1)、引射器(2)、热管溶液换热器(3)、板式再生器(4)、集成换热器(5)、压缩机(6)、蒸发器(7)、板式换热器(33)和管路配件；所述板式吸收器(1)通过冷水管路(24)与板式换热器(33)相连，板式吸收器(1)通过稀溶液管路与引射器(2)和热管溶液换热器(3)相连；所述引射器(2)实现浓溶液吸收制冷剂蒸汽变成稀溶液的过程，引射器(2)通过稀溶液管路(23)与板式吸收器(1)相连，引射器(2)通过浓溶液管路(21)与增压泵(17)相连；
所述热管溶液换热器(3)通过稀溶液管路(23)与板式吸收器(1)相连，热管溶液换热器通过浓溶液管路(21)与增压泵(17)相连，通过稀溶液管路(23)与板式再生器(4)相连，通过浓溶液管路(21)与板式再生器(4)相连；
所述板式再生器(4)通过稀溶液管路(23)与热管溶液换热器(3)相连，通过浓溶液管路(21)与热管溶液换热器(3)相连，通过高压制冷剂蒸汽管路(27)与集成换热器(5)相连，通过热水管路(28)与板式换热器(33)相连；
所述集成换热器(5)通过冷水管路(24)与板式换热器(33)相连，通过高压制冷剂蒸汽管路(27)与板式再生器(4)相连，通过低压制冷剂蒸汽管路(22)与引射器(2)相连，通过氟利昂蒸汽管路(30)与压缩机(6)相连，通过氟利昂液态管路(29)与蒸发器(7)相连；
所述压缩机(6)通过氟利昂蒸汽管路(30)与蒸发器(7)和集成换热器(5)相连；
所述蒸发器(7)通过氟利昂蒸汽管路(30)与压缩机(6)相连，通过氟利昂液态管路(29)与节流阀(18)相连，通过热水管路(28)与板式换热器(33)相连；
所述板式换热器(33)通过冷水管路(24)与板式吸收器(1)和集成换热器(5)相连，通过热水管路(28)与板式再生器(4)和蒸发器(7)相连。


2.根据权利要求1所述的低损换热器，其特征在于：板式再生器(4)的稀溶液经过喷嘴(31)后被喷洒在溶液再生板(32)的壁面自上而下流动，同时热水在热水腔体(25)自下而上流动加热溶液再生板(32)，溶液在壁面流动的过程中被溶液再生板(32)加热沸腾产生制冷剂蒸汽，同时溶液浓度升高，浓溶液进入浓溶液管路(21)离开，制冷剂蒸汽进入高压制冷剂蒸汽管路(27)离开，热水放热后进入热水管路(28)离开。


3.根据权利要求1所述的低损换热器，其特征在于：集成换热器(5)同时实现制冷剂蒸汽冷凝、氟利昂蒸汽冷凝、液态制冷剂蒸发的过程，制冷剂蒸汽由高压制冷剂蒸汽管路(27)进入制冷剂冷凝腔体(16)，被冷水管路(24)冷却后由汽态变为液态，液态制冷剂经过孔板节流器(19)上的通孔后实现节流过程，然后喷洒在水平布置的换热管(15)的外表面自上而下流动；氟利昂冷凝腔体(13)分为左右两个腔体，两个腔体通过换热管(15)的管内空间连通，制冷剂蒸发腔体(14)与氟利昂冷凝腔体(13)不连通，氟利昂蒸汽进入氟利昂冷凝腔体(13)的右侧腔体，然后进入换热管(15)的管内空间被降温冷凝，液态的氟利昂进入氟利昂冷凝腔体(13)的左侧腔体，然后进入氟利昂液态管路(29)离开；在换热管(15)外表面流动的液态制冷剂被管内的氟利昂蒸汽加热汽化由液态变为汽态，制冷剂蒸汽进入低压制冷剂蒸汽管路(22)离开。


4.根据权利要求1所述的低...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙健，戈志华，刘靖宇，杜小泽，杨勇平，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京;11