二氧化碳跨临界压缩式热泵用多管束式套管气体冷却器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种二氧化碳跨临界压缩式热泵用多管束式套管气体冷却器，其包含制冷剂铜管接头、分液头、微通道铜管、水管接口、套筒式三通接头和镀锌钢管，所述的微通道铜管置于镀锌钢管内部，二者形成多束套管形式；微通道铜管的外直径介于0.6mm至12.0mm之间，其数量介于10根到200根之间。其具有结构紧凑、管内承受的工作压力高、换热效率好等优点，因此可作为二氧化碳跨临界压缩式热泵的首选换热设备。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种二氧化碳跨临界压缩式热泵机组用的制冷剂与水之间的高效换热装置。
技术介绍
传统热泵热水器使用的制冷剂有R22、R134a、R407C等，其对应的冷凝压力分约别为2MPa。和传统制冷剂相比，C02热泵热水器放热过程的压力达到9 lOMPa，比氟利昂热泵制热循环要高5 7倍。系统在这样的高压下运行，必须考虑系统承受高压的性能。由于传统套管换热器承压能力低，换热性能差，故不能直接使用在二氧化碳热泵机组。而且，如 果按照常规尺寸的压力容器标准设计高压换热器，会使整个换热器设备笨重、体积大、成本高、传热面积密度小。所以，设计一种适合二氧化碳跨临界压缩式热泵机组的高承压能力、换热效率好、体积小的气体冷却器是业内迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种适用于二氧化碳跨临界压缩式热泵用多管束式套管气体冷却器，能够承受热泵机组内部高压，提高热泵安全性并进一步提高系统制热效率。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案二氧化碳跨临界压缩式热泵用多管束式套管气体冷却器，包括制冷剂铜管接头、分液头、微通道铜管、水管接口、套筒式三通接头和镀锌钢管，所述的微通道铜管置于镀锌钢管内部，二者形成多束套管形式；微通道铜管的外直径介于0. 6mm至12. Omm之间，其数量介于10根到200根之间。本技术通过采用上述结构，能使多管束式套管气体冷却器承受二氧化碳跨临界压缩式热泵机组内部的高压条件，提高整个热泵机组的能效比，并提高热泵的安全性。附图说明图I是本技术所适用的二氧化碳跨临界压缩式热泵的工作原理图。图2是本技术的结构示意图。图3是本技术的剖面图。图4是现有套管换热器的结构示意图。图5是现有套管换热器的剖面图。I-制冷剂铜管接头；2_分液头；3_微通道铜管；4_套筒式三通接头；5_水管接口 ；6-镀锌钢管；7_压缩机；8_回热器；9_节流阀；10-蒸发器；11-贮液器；12-多管束式套管气体冷却器。现结合附图和实施例对本技术作进一步详细说明。具体实施方式本技术所述的多管束式套管气体冷却器(12)，包括制冷剂铜管接头(I)、分液头(2)、微通道铜管(3)、水管接口(4)、套筒式三通接头(5)和镀锌钢管(6)。其中，微通道铜管3置于镀锌钢管6内部，二者形成多束套管形式；微通道铜管3的外直径介于0. 6mm至12. Omm之间，其数量介于10根到200根之间。下面通过二氧化碳跨临界压缩式热泵机组的工作原理来说明多管束式套管气体冷却器(12)的具体结构和用途。二氧化碳(C02)热泵就是采用C02作为工质的热泵，与普通热泵一般采用氟利昂作为工质不同，C02热泵属于超临界循环，即在冷凝器端，C02是不会被冷凝成液体的，而氟利昂冷媒在冷凝器端是被冷凝成液体再节流的。选用C02为工质最主要的原因是目前大量使用的氟利昂不仅会破坏臭氧层，而且具有温室效应。作为热泵来说，采用C02为工质还有一个好处，就是其排气温度较高，而且在低温下的效果也非常好，这就意味着可以加热更高温度的热水，如90°C，也可以在更低环境温度下工作，如-30°C等。如图I所示，该二氧化碳跨临界压缩式热泵由压缩机7、多管束式套管气体冷却器 12、回热器8、节流阀9、蒸发器10与贮液器11组成封闭回路。整个系统工作的具体原理是，低温、低压的C02气体在压缩机7中压缩机超临界，然后进入多管束式套管气体冷却器12，被冷却介质(冷却水)所冷却，离开气体冷却器后的高压气体在回热器8中被进一步冷却，然后，C02气体通过节流阀9降压，经节流后的气体温度下降，部分气体液化，湿蒸气进入蒸发器10中汽化。蒸发器10出口须配置贮液器11，以防压缩机液击和便于压缩机7回油(专用回油管路如图I中虚线所示)也保证了在调节节流阀9时蒸发器10不会被蒸干，同时增大了系统内部容积，避免在高环境温度下怠速时系统内的压力过高。贮液器11出来的低压饱和蒸汽进入回热器的低压侧通道，吸收高压侧通道中超临界流体的热量后，成为过热蒸气进入压缩机7升压，如此周而复始完成循环。压缩机7吸气前先经过内部热交换器，保证制冷剂全部蒸发，同时提高了 COP值。跨临界循环多管束式套管气体冷却器12出口气体直接节流后两相工质的干度较高，不利于制冷能力的提高，因此回热器8用气液分离器出来的低温气体冷却器冷气出口工质，以降低节流后制冷剂干度，可提高系统制冷效率，在极高的环境温度下还可以避免冷量消失。传统热泵热水器使用的制冷剂有R22、R134a、R407C等，若冷凝温度为55°C，则对应的冷凝压力分别为2. 1753MPa、l. 4917MPa和2. 2153MPa。和传统制冷剂相比，C02热泵热水器放热过程的压力达到9 lOMPa，比氟利昂热泵制热循环要高5 7倍。系统在这样的高压下运行，必须考虑系统承受高压的性能。由于传统套管换热器承压能力低，故不能直接使用在二氧化碳热泵机组。本二氧化碳跨临界压缩式热泵的气体冷却器做成多管束式套管换热器，水在大管内流动，多束铜质小管内流动的是C02气体，以便能承受较高的排气压力。C02在微通道内的换热情况与在常规尺寸的流道内的换热情况有所不同，微通道管的水力直径小，所以换热系数高，压降也高。多管束式套管气体冷却器12是在将多个细小铜质管束穿入不锈钢或镀锌钢管内制作而成的一种新型套管换热器，其具有结构紧凑、管内工作压力高等特点，因此可作为二氧化碳跨临界蒸气压缩式热泵的首选换热设备。随着应用的不断成熟，其在二氧化碳热泵领域将发挥越来越大的作用。结合C02循环和热物理性质的特点，C02换热器适合采用微通道换热器结构。首先，微通道换热器的主要不足之一是巨大的流动阻力，而C02的黏度低，流动压降大大低于R134a的压降，这就意味着微通道换热器中C02的质量流量能够设计得更大。同时C02运行压力高，在蒸发器中相同的压降引起的饱和温度降低较小，因此适合采用微通道换热器。其次，高压运行是C02的主要不足之一，微通道管子直径小、能承受高的系统压力，适合于很高的运行压力。再次，在小型C02制冷装置中，采用微通道换热器具有不可比拟的优势。这是由C02换热系数高、流动性好以及其他物性特点所决定的。单相传热系数受定压比热容变化的影响大，在临界区附近定压比热容相对较高，在临界点时变为无穷大。热传导率、密度和黏度在临界区附近也呈现反常，它们使传导系数较高且压降较低，另外由于压力高，压降的影响相对较小。同时由于C02流动性好，沸腾换热系数也较高。这些都使得系统中需要的制 冷剂体积流量小，允许采用较小管径的换热器，从而采用微通道换热器成为可能，并具有良好的换热性能。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本技术权利要求的保护范围之内。权利要求1.二氧化碳跨临界压缩式热泵用多管束式套管气体冷却器，其特征在于包括制冷剂铜管接头(I)、分液头(2)、微通道铜管(3)、水管接口(4)、套筒式三通接头(5)和镀锌钢管(6)，所述的微通道铜管(3)置于镀锌钢管(6)内部，二者形成多束套管形式；微通道铜管(3)的外直径介于O. 6mm至12. Omm之间，其数量介于10根到200根之间。专利摘本文档来自技高网...

【技术保护点】
二氧化碳跨临界压缩式热泵用多管束式套管气体冷却器，其特征在于：包括制冷剂铜管接头（1）、分液头（2）、微通道铜管（3）、水管接口（4）、套筒式三通接头（5）和镀锌钢管（6），所述的微通道铜管（3）置于镀锌钢管（6）内部，二者形成多束套管形式；微通道铜管（3）的外直径介于0.6mm至12.0mm之间，其数量介于10根到200根之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈殿磊，余廉政，
申请(专利权)人：深圳市万越新能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：