一种自然冷源机组的制作方法

本实用新型涉及热交换设备领域，尤其涉及一种带蒸发式冷凝器的自然冷源机组。

背景技术：

目前市场上的带蒸发式冷凝器的自然冷源机组，其蒸发式冷凝器通常采用板式换热器作为换热部件，在板式换热器的外表面用喷淋水进行冷却，并利用循环的喷淋水蒸发带走热量。板式换热器传热效率高、体积较小。常规的板式换热器主要是将传热板片叠放在一起构成，全部传热板片上的通孔连接在一起构成流体的流道，传热板片之间形成板间通道。然而，这种板式换热器的传热板片存在结构复杂，加工成本高，清洗比较困难，流动阻力大，压力损失大的缺点。

申请人的在先中国专利CN 2624160Y公开了一种可用于自然冷源机组的板式换热管片，该技术方案提供了一种换热效率高、压力损失小、结构简单、加工方便、清洗容易的板式换热管片，但此种板片内部只有一个独立的流道，只能对一种介质进行换热，不能在同一换热片上实现对多种不同介质的换热，不能实现不同介质在不同工况下在同一换热片上的换热，不能实现多流体工质同时一起冷却换热。

另外，此种换热片只有一个换热流道，只能循环一种流体工质，导致使用了所述冷凝器的现有自然冷源机组在夏季运行压缩机制冷，而在冬季只能运行热流道循环或通过回收蒸发式冷凝器的冷却水冷量来实现自然冷源运行，运行效率低，成本高。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种换热效率高，体积小的自然冷源机组，进一步地，提供一种能同时实现多流体工质同时一起冷却的自然冷源机组。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种自然冷源机组，包括压缩机、蒸发式冷凝器、节流装置、水冷式蒸发器和截止装置；所述蒸发式冷凝器包括风机、溶液泵、喷淋器、集液器以及至少一个换热片；所述换热片包括片体；所述片体上设有至少两条换热流道。

传统的换热片，在片体内部只设置有一条换热流道，只能对一种介质进行换热，不能在同一换热片上实现对多种不同介质的换热，不能实现不同介质在不同工况下在同一换热片上的换热，不能实现多流体工质同时一起冷却换热，导致换热效率偏低。而本实用新型换热片其片体设置有至少两条换热流道，从而能够在同一换热片上实现对多种不同介质的换热，实现多流体工质同时一起冷却换热，进而大大提高了换热效率。

优选地，所述溶液泵管道连接所述喷淋器与集液器；所述换热片位于所述喷淋器与集液器之间。

优选地，每条所述换热流道包括至少一个呈S形的子流道段。

需要说明的是，所述换热流道的子流道段的形状可以不同，优选采用呈S形的子流道可充分利用片体空间，从而提高换热效率。同时，在实现相同换热效果的情况下减少换热片的体积。此外，所述换热流道内的子流道段数量也可根据实际需要设置为一个或多个。

优选地，不同换热流道内部循环的流体工质的流向为同向或者反向。

优选地，不同换热流道的流程相同或不相同。

优选地，所述片体的其中一侧面为平面，另一侧面部分地向片体的外部凸出以形成用作所述换热流道的中空通道。

或者，所述片体的两个侧面部分地向片体的外部凸出以形成用作所述换热流道的中空通道。

优选地，所述换热流道的横截面为圆形或椭圆形或橄榄形或矩形或梯形。

需要说明的是，所述换热流道的横截面形状包括但不限于圆形、椭圆形、橄榄形、矩形、梯形，具体形状可根据换热片实际生产需要而设计制作。

优选地，所述换热流道的进口和出口分别对应固定相连。

更优选地，所述换热流道的进口和出口通过焊接方式分别对应相连。

或者，所述换热流道的进口和出口通过法兰分别对应相连。

需要说明的是，换热流道通过两块板材对接或一块板材对折后缝焊或局部焊接而成，可实现更小的流道曲率半径，增大片体的热流密度，从而提高换热效率。同时，还可以减小压力损失。此外，该工艺结构简单，还有方便加工制造和方便清洗的技术效果。

需要说明的是，所述换热流道的材质和直径均可相同或不同。

优选地，所述截止装置包括一个截止阀，所述压缩机的排气口连接所述片体其中一个换热流道的进口，所述其中一个换热流道的出口通过所述节流装置与所述水冷式蒸发器的制冷剂进口相接，所述水冷式蒸发器的制冷剂出口与所述压缩机的吸气口相接，所述水冷式蒸发器的冷冻水进口通过所述截止阀连接所述片体另一个换热流道的进口，所述片体另一个换热流道的出口连接所述水冷式蒸发器的冷冻水出口。

或者，所述截止装置包括三个截止阀；所述压缩机的排气口连接所述片体其中一个换热流道的进口，所述节流装置与第一个所述截止阀并接在所述片体其中一个换热流道的出口与水冷式蒸发器的制冷剂进口之间；第二个所述截止阀连接在所述压缩机排气口与水冷式蒸发器的制冷剂出口之间；所述水冷式蒸发器的冷冻水进口通过第三个所述截止阀连接所述片体另一个换热流道的进口，所述片体另一个换热流道的出口连接所述水冷式蒸发器的冷冻水出口。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1)片体内设有至少两条换热流道，能够在同一换热片上实现对多种不同介质的换热，实现多流体工质同时一起冷却换热，进一步提高了换热效率。

2)片体内设有至少两条换热流道，高效地利用了片体的空间，有利于减少换热器的体积。

3)换热流道通过板材的缝焊或局部焊接而成，可获得更小的流道曲率半径，增大片体的热流密度，从而提高换热效率。此外还可以达到减小压力损失、方便加工制造以及方便清洗的技术效果。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型自然冷源机组的蒸发式冷凝器较优选实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型自然冷源机组的蒸发式冷凝器的换热片第一种结构的结构示意图；

图3为图2沿A-A线的剖视图；

图4为本实用新型自然冷源机组较优选的第一种实施方式的结构示意图；

图5为本实用新型自然冷源机组较优选的第二种实施方式的结构示意图；

图中，1、片体；1a、侧面；1b、侧面；2、换热流道；2a、换热流道进口；2b、换热流道出口；3、换热流道；3a、换热流道进口；3b、换热流道出口；4、焊道；5、进集管；6、进集管；7、出集管；8、出集管；9、喷淋器；10、蒸发式冷凝器；10a、蒸发式冷凝器气体管；10b、蒸发式冷凝器气体管；10c、蒸发式冷凝器液体管；10d、蒸发式冷凝器液体管；11、风机；12、集液器；13、溶液泵；14、压缩机；14a、压缩机排气口；14b、压缩机吸气口；15、节流装置；16、水冷式蒸发器；16a、水冷式蒸发器的制冷剂进口；16b、水冷式蒸发器的制冷剂出口；17、冷冻水出口；18、冷冻水进口；19、截止阀；20、截止阀；21、截止阀；22、截止阀。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

图1所示的是本实用新型自然冷源机组的蒸发式冷凝器10的其中一种较优选结构，其包括风机11、溶液泵13、喷淋器9、集液器12以及至少一片的换热片；所述换热片垂直分布于喷淋器与集液器之间，喷淋器与集液器两者之间由溶液泵管道连接；风机位于所述换热片的一侧。在本实施结构中，优选所述换热片的数量为1。

换热片结构一

图2和图3所示的是应用在本实用新型自然冷源机组所述蒸发式冷凝器10中的换热片的第一种优选结构，所述片体1上设有换热流道2和换热流道3，从而能够在同一换热片上实现对多种不同介质的换热，实现多流体工质同时一起冷却换热，进而大大提高了换热效率。

所述换热片的制作步骤包括：(1)将两块板材拼合并四周封边焊接，或将一块板材对折后三边焊接封边，形成两个相对侧面1a和1b的片体1；(2)根据S形采用缝焊或局部焊接的工艺使所述两个相对侧面在局部连接在一起，其中，连接在一起的部分称为焊道4，而未连接在一起的部分则形成了所述换热流道。而作为采用上述制作方法所制得的一种优选换热片结构，所述片体的两个侧面部分地向片体的外部凸出以形成用作所述换热流道的中空通道。

由上述制造方法制得的换热片既可适用于一般的液-液传热，亦可应用于气-液传热、气体冷却、气体冷凝或粘稠液体换热等工艺过程。

在本换热片结构中，如图2所示，所述换热流道2或3横截面呈橄榄形。而在其他实施方式中，所述换热流道的横截面形状还可以是圆形、椭圆形、矩形或梯形。

在本换热片结构中，换热流道2和换热流道3的流道直径相同，在其他实施方式中，该流道直径也可以不同。

在本换热片结构中，换热流道2换热流道3的流程相同，在其他实施方式中，该流程也可以不同。

在本换热片结构中，换热流道2和换热流道3内部循环的流体工质的流向为同向的，在其他实施方式中，换热流道2和换热流道3内部循环的流体工质的流向也可以为反向的。

所述换热流道2和换热流道3分别包括至少一个呈S形的子流道段。其中，所述子流道的具体数量可以由使用者根据实际使用需要而设定，并且所述子流道的数量为正数即可。

在本换热片结构中，所述换热流道2设有换热流道进口2a，换热流道出口2b，进集管5，出集管8；所述换热流道进口2a和换热流道出口2b分别对应连接到所述进集管5和出集管8上；换热流道3设有换热流道进口3a，换热流道出口3b，进集管6和出集管7；所述换热流道进口3a和换热流道出口3b分别对应连接到所述进集管6和出集管7上；并且，所述换热流道进口2a、换热流道出口2b、换热流道进口3a和换热流道出口3b均位于所述片体1的同一侧。

并且，为了使制得的换热片结构更加紧凑，所述换热流道的进口2a、3a和出口2b、3b分别对应固定相连，具体是所述换热流道进口2a和换热流道进口3a通过焊接方式或法兰固定连接在一起，而且，同时所述换热流道出口2b和换热流道出口3b也通过焊接方式或法兰固定连接在一起。

所述片体1的材料可以是金属，例如碳钢、不锈钢、铜或铝及其合金的一种或两种。若该换热流道用于腐蚀性流体参与换热时，片体还可以由防腐材料制作而成。

换热片结构二

本换热片结构是应用在本实用新型自然冷源机组所述蒸发式冷凝器10中的换热片的第二种具体实施方式，其与图2和3所示的换热片结构一的区别在于，采用上述换热片制作方法所制得的换热片结构不同。具体是：所述片体1的其中一侧面1a为平面，另一侧面1b部分地向片体的外部凸出以形成用作所述换热流道的中空通道。本换热片结构相对于换热片结构一，其制作工艺更加简单，有助于节约生产成本。

上述两种结构的换热片的任何一种结构可以用来制作本实用新型自然冷源机组中的蒸发式冷凝器。而为了阐明本实用新型自然冷源机组的结构及其原理，下面以第一种结构的换热片所形成的蒸发式冷凝器为例子作进一步描述：

实施例1

图4所示的是本实用新型自然冷源机组的第一种优选实施方式，所述自然冷源机组，其包括压缩机14、蒸发式冷凝器10、节流装置15、水冷式蒸发器16和截止阀22。所述压缩机的排气口14a通过蒸发式冷凝器气体管10b连接蒸发式冷凝器上的换热片的其中一个换热流道的进口，所述其中一个换热流道的出口经蒸发式冷凝器液体管10d通过节流装置与水冷式蒸发器的制冷剂进口16a相接，所述水冷式蒸发器的制冷剂出口与所述压缩机的吸气口14b相接；所述水冷式蒸发器的冷冻水进口18依次通过所述截止阀21和所述蒸发式冷凝器气体管10a连接在所述换热片上的另一个换热流道的进口，所述换热片另一个换热流道的出口通过蒸发式冷凝器液体管10c连接所述水冷式蒸发器的冷冻水出口17。

所述自然冷源机组可以工作在压缩机制冷和自然冷源两种模式下，其工作原理具体如下：

当用户所需冷水的温度相对环境温度较低时，本实用新型的自然冷源机组工作在压缩机制冷模式下。具体是，开启压缩机和节流装置，关闭截止阀。制冷剂经压缩机压缩后成高温高压状态的气体时由管道进入蒸发式冷凝器的换热片的其中一个换热流道进口，经过所述换热流道后，高温高压状态的气体被喷淋器喷出的冷却水以及风机传送过来的环境风冷却成低温高压液体从所述换热流道的出口流出，并经节流装置形成低温低压液体进入水冷式蒸发器中与从冷冻水进口流入水冷式蒸发器中的冷冻水进行热交换，制取冷水并将冷水通过冷冻水出口输出给用户使用，然后在水冷式蒸发器中制冷剂液体蒸发汽化并被压缩机吸走，从而完成制冷水模式。

当用户所需冷水的温度与环境温度相当时，本实用新型的自然冷源机组工作在自然冷源模式下。具体是关闭压缩机，打开截止阀。冷冻水在输入到冷冻水进口时，有很少一部分的冷冻水进入到所述水冷式蒸发器中，与水冷式蒸发器内残留的制冷剂进行换热，使所述冷冻水温度降低并通过所述冷冻水出口输送到用户侧，而绝大部分的冷冻水通过截止阀输送到蒸发式冷凝器的换热片的其中一个换热流道进口中，然后在所述换热流道中与所述冷凝器内喷淋下来的冷却水以及风机所传送过来的环境风进行换热，从而降低所述大部分冷冻水的温度，温度被降低的所述大部分冷冻水最后依次经过所换热流道出口以及冷冻水出口输送到用户侧，从而为用户侧制取冷水。

实施例2

图5所示的是本实用新型自然冷源机组的第二种优选实施方式，所述自然冷源机组，其包括压缩机14、蒸发式冷凝器10、节流装置15、水冷式蒸发器16和三个截止阀。所述压缩机的排气口14a通过蒸发式冷凝器气体管10b连接蒸发式冷凝器上的换热片的其中一个换热流道的进口，所述节流装置和所述截止阀19通过管道并接在与前述换热流道的进口相应的换热流道出口和水冷式蒸发器的制冷剂进口16a之间；所述截止阀20连接在所述压缩机的排气口14a与水冷式蒸发器的制冷剂出口16b之间；所述水冷式蒸发器的冷冻水进口18依次通过所述截止阀21和所述蒸发式冷凝器气体管10a连接在所述换热片上的另一个换热流道的进口，所述换热片另一个换热流道的出口通过蒸发式冷凝器液体管10c连接所述水冷式蒸发器的冷冻水出口17。

所述自然冷源机组可以工作在压缩机制冷和自然冷源两种模式下，其工作原理具体如下：

当用户所需冷水的温度相对环境温度较低时，本实用新型的自然冷源机组工作在压缩机制冷模式下。具体是，开启压缩机和节流装置，关闭截止阀19、截止阀20和截止阀21。其余工作原理与实施例1压缩机制冷模式相同，此处不再累述。

而当用户所需冷水的温度与环境温度相当时，本实用新型的自然冷源机组工作在自然冷源模式下。具体是关闭压缩机和节流装置，打开截止阀19、截止阀20和截止阀21。水冷式蒸发器内的制冷剂经过截止阀20流动到蒸发式冷凝器的换热片的其中一个换热流道进口，然后在所述换热流道中与所述冷凝器内喷淋下来的冷却水以及风机传送过来的环境风进行换热，从而降低所述制冷剂的温度，温度被降低后的制冷剂依次经过换热流道出口、截止阀19、水冷式蒸发器的制冷剂进口重新进入到所述蒸发器中，为换热作准备。而冷冻水在输入到冷冻水进口时，有少部分的冷冻水进入到所述水冷式蒸发器中，与水冷式蒸发器内的制冷剂进行换热，使所述少部分的冷冻水温度降低并通过所述冷冻水出口输送到用户侧；而大部分的冷冻水则通过截止阀21输送到蒸发式冷凝器的换热片的另一个换热流道进口中，然后在所述换热流道中与所述冷凝器内喷淋下来的冷却水以及风机所传送过来的环境风进行换热，从而降低所述大部分冷冻水的温度，温度被降低的所述大部分冷冻水最后依次经过所换热流道出口以及冷冻水出口输送到用户侧，从而为用户侧制取冷水。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。