一种蓄冰蒸发器制造技术

本发明专利技术公开了一种蓄冰蒸发器，属于建筑供冷、供热技术设备领域，包括壳体、壳程进水管、壳程出水管、换热管、支撑板、壳程内循环装置、管程出水管、管程进水管、管程出口管箱、管程进口管箱、中心支撑管、上管板和下管板，换热管端部分别与安装在壳体内端部的上、下管板焊接，在换热管管束的中心安装有中心支撑管，在中心支撑管内设置壳程内循环装置，中心支撑管的外侧安装有支撑板，螺旋缠绕的换热管管束固定在支撑板上，中心支撑管的上下两端部分别设有上管板和下管板，采用本发明专利技术制备的热泵机组，在夏季可以直接制冷或制冰蓄冷，在冬季可以在低温水源或污水源中取热，对外供热，适用于地水源热泵对外供冷、冰蓄冷和低温水源供热场合。

An ice storage evaporator

【技术实现步骤摘要】
一种蓄冰蒸发器
本专利技术涉及建筑供冷、供热技术设备领域，具体涉及一种蓄冰蒸发器。
技术介绍
1、夏季冰蓄冷蓄冷空调是利用夜间谷价电制冷蓄冷，白天将所储存冷量释放出来，降低峰价电时段空调用电负荷和用电量，减少电费，减少空调机组的装机容量，它代表着当今世界中央空调的发展方向。现有蓄冷方式分为水蓄冷和冰蓄冷两种，由于水的比热约为4.2KJ/kgK，冰水相变潜热约为335KJ/kg，若水蓄冷的蓄冷温差(与空调供回水温差相同)为8℃，其单位蓄冷量约33.6KJ/kg，仅为冰蓄冷方式的10％左右，在蓄冷量相同的前提下，水蓄冷水池容积约为冰蓄冷水池容积的7-8倍左右。尽管水蓄冷的制冷能效比(EER≈5.0)较高，但鉴于建筑面积和工程造价等因素的限制，工程上常采用冰蓄冷方式蓄冷，以提高蓄冷量，降低运行成本。选用冰蓄冷时，提高机组制冷能效比，是目前需要解决的技术问题。常规冰蓄冷主要采用含乙二醇的防冻液体作为载冷剂，从热泵机组蒸发器中得到低于0℃的循环流体，通入蓄冰盘管，对蓄冰槽内的水进行制冷结冰，并蓄存于盘管上。在白天峰价电时段，将蓄存的冰融化，对外供冷。现有技术1：专利申请号为CN201621088947.3，公开了一种双蒸发器冷水机组，包括冷凝器、压缩机、油箱、第一蒸发器、第二蒸发器、引射器组件等组成。在该双蒸发器冷水机组中，第一蒸发器、第二蒸发器分别为作为制冷蒸发器和制冰蓄冷蒸发器，其中：第一蒸发器的进出管道内的冷冻介质为水，第二蒸发器的进出管道为含乙二醇的防冻液体。上述公开的技术代表了制冷和制冰蓄冷双工况热泵机组的典型技术，依赖含乙二醇的抗冻液体，从热泵机组的第二蒸发器中制备出-5.6℃以下的低温液体，通入蓄冰盘管与管外水进行换热，实现制冰蓄冷。在蓄冷制冰时，含乙二醇的抗冻液体回到第二蒸发器的温度约为-2.8℃左右，按照第二蒸发器传热温差5℃计算，此时，第二蒸发器内制冷剂的蒸发温度约为-9.3℃，若此时热泵机组的冷凝温度为38℃，按照机组效率73％计算，其制冷能效比EER＝3.2左右，比相同工况水蓄冷的机组制冷能效比EER低约37％左右。由于采用含乙二醇的载冷液，在制冰时需要设置载冷液的循环泵，另外增加泵送功耗约占机组功耗的7％；若蓄冰盘管放置在不承压的水槽或水池内，在释冷时需要通过板换换热给供冷管道，再增加二次泵送功耗约占机组功耗的7％，因此，现有技术1的冰蓄冷方式制冰、蓄冷和释冷的综合能效比EERb较低(EERb＝2.6-2.8左右),仅为水蓄冷的机组制冷能效比的52-58％左右。2、制冷剂直接制冰蓄冷现有技术2：授权公告号为：CN2606284Y的专利公开了一种直接蒸发式蓄冷空调装置，属于蓄冷空调
它是由压缩机、风冷换热器、高压贮液器、节流机构、气液分离器、外融冰蓄冰槽、盘管换热器构成的室外机组和由空调末端、水泵构成的空调水回路组成。根据压缩机与水泵的不同状态，具有冷机蓄冰、冰槽融冰供冷、冷机与冰槽边蓄边供供冷、冷机供冷四种运行模式。该装置有效克服了现有风冷式冷水机组在低空调负荷时出现频繁启/停、空调系统的快速响应性差以及结构复杂等缺陷，在其取冷过程中，不需要开启压缩机，直接从蓄冰槽中取冷，省去了二次换热环节，减少了调节阀件，降低了装置成本和运行费用，其可靠性得到了提高；对推进蓄冷空调设备小型化及电力系统大规模“移峰填谷”有重要的意义。上述公开的技术方案的外融冰蓄冰槽在夏天作为冷水机组的蒸发器，利用制冷剂直接蒸发制冷和制冰蓄冰是对制冰蓄冷热泵机组的重大改进，但是由于只采用空气源作为冷热源，其外融冰蓄冰槽在冬季只能作冷凝器供热用，只能适用于小型家庭制冷空调，不适用于大中型建筑能源站使用。现有技术3：授权公告号为：CN104930740B的专利公开了一种双蒸发器制冷制冰系统，包括制冷压缩机、油分离器、冷凝器、第二蒸发器、制冰蒸发器、低压循环桶、回油引射泵以及制冷剂供液泵组成；现有技术3中采用板式换热器，非容积式结构，只能制冰不能蓄冷；由于板式制冰蒸发器不能连续工作，需要采用高温气体融化脱冰。其冷量损耗大，制冷量较低。3、冬季低温取热在现有技术中：热泵机组蒸发器为了提高传热系数，减少换热面积，通常选择满液式蒸发器。所述满液式蒸发器是指换热管外(壳程)介质是制冷剂液体，管内(管程)介质为水的蒸发器。对于水源热泵机组的冬季供热，由于受水冰点温度的限制，防止蒸发器被冻结而损坏，蒸发器中制冷剂的蒸发温度最低设定在2℃左右，小于该设定温度，机组将自动停机。由于蒸发器的传热温差一般取5℃，因而蒸发器的出水温度一般控制在4℃以上，进水温度(水源温度)一般在8-9℃以上，小于上述温度，热泵机组将不能有效供热。常规解决方法是增加辅助热源直接供热，如电、天然气、煤等辅助热源，由于辅助热源的供热能效比小于1，因而造成冬季供热能效比极低，经济性差。由于地表水的温度随气候温度变化而变化。以长江在2017年和2018年武汉段的冬季水温为例：江水温度低于8℃的时段约1个月，江水最低温度为4.3℃。为了满足低温水源热泵冬季供热需要，现有技术4，专利公告号CN106091077A，公开了一种冰源热泵供能系统，包括冰水混合物制备装置及冷凝器；冰水混合物制备装置与所述冷凝器通过热量输送装置连接，使所述冰水混合物制备装置得到的相变潜热热量传输给冷凝器，该专利中的冰源热泵，可以利用江河湖海等地表水、地下水、城市中水、污水以及建筑内蓄存水的相变潜热作为热泵的低温热源为用户提供生活热水、采暖用热源以及供冷用冷源。解决冬天地表水温度过低易造成常规热泵机组蒸发器结冰而无法使用的问题。不但可以大大减少冬季热泵供热所需的低温热源水量，保护了环境，而且实现了冬季利用室外近冰点低温水源进行生活热水供应以及冬季采暖，节约了能源。现有技术4提出了一个很好的概念，即采用冰水混合物制备装置，可解决冬季低温取热问题，其热泵机组的工作原理和形式与现有技术1相似，也采用蒸发器通过类似乙二醇防冻液介质对冰水混合物制备装置提供冷源，实现低温取热，但是该专利没有考虑含乙二醇溶液防冻剂对机组能效比降低的问题，也没有说明冰水混合物制备装置连续脱冰的方式，难以实现低温水源的连续供热功能。4、制冰蓄冷和低温取热特点制冰蓄冷工况和低温取热工况，两者共同点均是蒸发换热，均需要在0℃及以下的低温工况下工作，只要装置的结构合理，可以作为一个合用装置使用；但两者区别在于：1)工作时换热管内的温度不同，在制冰蓄冷时随着冰厚逐渐增加，管外热阻逐渐增加，其传热温差逐渐增加，管内温度逐渐降低；在低温取热时由于水源温度相对稳定，管内温度也相对稳定；可通过机组的减压膨胀阀自动调节装置的蒸发温度，实现制冰蓄冷或低温取热。2)管外流态不同，在制冰蓄冷时管外水可以是静止的，在低温取热时管外水需要一定的水流速度，保持相应的传热系数。5、乙二醇防冻液的危害在现有热泵技术中，通常选用含乙二醇的防冻液作为中间载冷剂，适应低温工况，实现制冰蓄冷或低温取热；由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓄冰蒸发器，其特征在于：包括壳体(12)、壳程进水管(10)、壳程出水管(13)、换热管(11)、支撑板(5)、壳程内循环装置(4)、管程出水管(2)、管程进水管(9)、管程出口管箱(8)、管程进口管箱(1)、中心支撑管(6)、上管板(3)和下管板(7)，所述换热管(11)安装在壳体(12)内，所述换热管(11)管束的中心安装有中心支撑管(6)，所述壳程内循环装置(4)安装在中心支撑管(6)内，所述中心支撑管(6)的外部安装有支撑板(5)，所述换热管(11)管束为螺旋缠绕管束，且通过支撑板(5)进行固定，所述中心支撑管(6)的上下两端部分别设有上管板(3)和下管板(7)，所述上管板(3)、下管板(7)分别与换热管(11)、中心支撑管(6)、壳体(12)进行焊接，所述壳体(12)上下两端部分别安装有壳程进水管(10)和壳程出水管(13)，所述上管板(3)外侧设置有管程进口管箱(1)和管程进水管(9)，所述下管板(7)外侧设置有管程出口管箱(8)和管程出水管(2)。/n

【技术特征摘要】
1.一种蓄冰蒸发器，其特征在于：包括壳体(12)、壳程进水管(10)、壳程出水管(13)、换热管(11)、支撑板(5)、壳程内循环装置(4)、管程出水管(2)、管程进水管(9)、管程出口管箱(8)、管程进口管箱(1)、中心支撑管(6)、上管板(3)和下管板(7)，所述换热管(11)安装在壳体(12)内，所述换热管(11)管束的中心安装有中心支撑管(6)，所述壳程内循环装置(4)安装在中心支撑管(6)内，所述中心支撑管(6)的外部安装有支撑板(5)，所述换热管(11)管束为螺旋缠绕管束，且通过支撑板(5)进行固定，所述中心支撑管(6)的上下两端部分别设有上管板(3)和下管板(7)，所述上管板(3)、下管板(7)分别与换热管(11)、中心支撑管(6)、壳体(12)进行焊接，所述壳体(12)上下两端部分别安装有壳程进水管(10)和壳程出水管(13)，所述上管板(3)外侧设置有管程进口管箱(1)和管程进水管(9)，所述下管板(7)外侧设置有管程出口管箱(8)和管程出水管(2)。


2.根据权利要求1所述的一种蓄冰蒸发器，其特征在于：所述壳程内循环装置(4)包括电机(41)、联轴器(42)、轴承套(43)、上轴承(44)、轴承座(45)、机械密封装置(46)、传动轴(47)、支撑套管(48)、整流罩(49)、轴流桨叶(410)、电机底座(411)、密封圈(412)和下轴套，所述电机(41)安装在电机底座(411)上，所述电机(41)的输出轴通过联轴器(42)与传动轴(47)一侧相连接，所述传动轴(47)另一侧与轴流桨叶(410)相连接。
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【专利技术属性】
技术研发人员：季能平，金凤，桂树强，季天娇，
申请(专利权)人：江苏上龙供水设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32