一种提取冷水凝固热的换热装置的制作方法

本实用新型涉及一种提取冷水凝固热的换热装置，该装置是热泵机组提取存于冷水中热量的关键换热设备，热泵机组制热时，工质与冷水通过该装置进行换热，部分冷水凝固释放出热量，冷水变成冰水混合物，该装置的主要作用是保证冷水与工质稳定连续换热。

背景技术：

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，寻找和利用新的可再生能源是解决能源紧张的一种有效途径，河水水资源丰富，水量大、分布面广是河水的特点，开发利用河水中低位冷热源作为热泵的冷热源，为建筑物供暖、供冷具有重要的节能与环保价值，对缓解能源消耗紧张、减轻环境污染具有重要意义。

冬季，河水作为热泵的热源，通过热泵系统，吸收河水中的热量，为建筑物进行供热，是开发新能源利用的一种有效途径。在制热过程中，工质与冷水进行换热，如使冷水换热后部分结冰并脱离换热管管壁，变成冰水混合物排出系统，系统稳定的连续的换热，将有如下优点：一是1kg的0℃的水变为为0℃的冰时，将释放336kj，是同等质量水温降1℃所提取热量的80倍，如提取的热量相同，取水量将降至原有水量的20％，减少系统取水量，减少泵耗；二是冬季河水温度较低，采用专用换热器能保持稳定的换热，将提高系统的运行可靠性，增加河水冬季的应用范围，节能与环保的意义重大。

但是，冬季制热时，河水作为热泵系统的热源，一直有一个技术难题无法解决，冬季河水温度较低，不满足现有热泵的工况要求。如未采取措施，直接通过热泵系统提取河水中热量，存在两个问题，一是冬季的河水温度较低，直接通过热泵提取河水中的热量，工质与冷水换热后，冷水会结冰，并不断吸咐在换热管的表面，随着换热过程的持续进行，换热管壁面的冰层厚度不断增加，如果不及时将换热管壁面的冰层去除掉，不仅会影响换热器的换热效果，还会将换热器冻坏，系统无法正常运行；二是如果采用小温差大流量的方式提取冷水中的热量，由于取水流量很大，系统引水管管径较大，增加系统的投资；对于其它设备流量增大，系统阻力也会增大，增加了泵耗，降低了系统的运行效率；水温较低，系统稳定性也会较差。

技术实现要素：

为解决河水冬季作为热泵系统热源水供热时，一是冬季的河水温度较低，直接通过热泵提取河水中的热量，工质与冷水换热后，冷水会结冰，并不断吸咐在换热管的表面，随着换热过程的持续进行，换热管壁面的冰层厚度不断增加，如果不及时将换热管壁面的冰层去除掉，不仅会影响换热器的换热效果，还会将换热器冻坏，系统无法正常运行；二是如果采用小温差大流量的方式提取冷水中的热量，由于取水流量很大，系统引水管管径较大，增加系统的投资；对于其它设备流量增大，系统阻力也会增大，增加了泵耗，降低了系统的运行效率；水温较低，系统稳定性也会较差，本实用新型提供了一种提取冷水凝固热的换热装置。应用原理：

1、如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图13、图15、图16、图17所示，本实用新型的一种提取冷水凝固热的换热装置由壳体、工质出口、后管箱、冰水出口、底座、工质进口、前管箱、液压缸、冷水进水口、换热管、连杆、刮冰体、连接板、液压杆、刮冰体过水通道、连接板过水通道组成，壳体上设有工质出口和工质进口，前管箱设有冷水进水口，后管箱设有冰水出口，液压缸布置在前管箱一端，液压缸的液压杆与连接板连接，连接板与n根连杆连接，连杆杆体上设有n个刮冰体，相邻两个刮冰体之间的间距为200-400mm，刮冰体外圆周锯齿状波纹与换热管内表面紧密接触。

2、如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图13、图15、图16、图17所示，本实用新型的一种提取冷水凝固热的换热装置，冷水换热流程为冷水由冷水进水口进入前管箱，由前管箱分配进入换热管管内，与换热管管外工质进行热交换，冷水沿换热管向冰水出口方向流动时，冷水不断释放热量自身冷却，部分冷水达到冰点时，在换热管内表壁结冰，由刮冰体将换热管内表壁冰层剥离，与未结冰的冷水混合成冰水混合物，由冰水出口流出，完成冷水取热过程；工质换热流程为液态工质由工质进口进入壳体内，与换热管管内的冷水进行换热，自身吸收冷水的热量，不断蒸发变为气态，随着持续的换热，在壳体顶部的工质出口处，全部变为过热气体，由工质出口流出，工质的蒸发温度为-3℃到-5℃可调；除冰流程为：换热管管外工质不断蒸发吸热，换热管内冷水不断释放热量，部分冷水过到冰点时，在换热管内表面结冰，液压缸的液压杆带动连接板、连杆往复移动，连杆上的刮冰体外表面与换热管内表面紧密接触，连杆带动刮冰体往复运行，换热管内表面的冰层被刮冰体的往复运动剥离换热管，混合在未结冰的冷水中，形成冰水混合物由冰水出口流出。

3、如图14、图15所示，本实用新型的一种提取冷水凝固热的换热装置，连接板上设有连接板过水通道，刮冰体上设有刮冰体过水通道，冷水可由连接板过水通道进入换热管，可通过刮冰体过水通道在换热管中流动。

4、如图8、图9、图10所示，本实用新型的一种提取冷水凝固热的换热装置，液压缸的液压杆伸出的长度和缩回的长度相等，液压杆行程≥两个相邻刮冰体之间的距离，当相邻两个刮冰体伸缩刮冰时，运动方向后方的刮冰体，可达到前方刮冰体的初始位置，保证刮冰体的剥冰区域可覆盖整个换热管。

5、如图8、图9、图10所示，本实用新型的一种提取冷水凝固热的换热装置，一根换热管分隔成n段，一根连杆分成相同段数，刮冰体数量为n个。

6、本实用新型的一种提取冷水凝固热的换热装置，冷水可多流程配置，第一台冰水出口与第二台冷水进水口连接，第二台冰水出口与第三台冷水进水口连接，按流程需要，达到合理的配置。

附图说明

图1-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置正视图

图2-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置俯视图

图3-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置仰视图

图4-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置左视图

图5-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置右视图

图6-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置轴测图一

图7-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置轴测图二

图8-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置a-a剖面图

图9-图8中i处示意图

图10-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置a-a剖面图

图11-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置b-b剖面图

图12-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置c-c剖面图

图13-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置除冰装置组合图

图14-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置连接板示意图

图15-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置除冰体示意图

图16-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置除冰体换热管组合示意图

图17-本实用新型一种提取冷水凝固热的换热装置局部爆炸图

附图图面说明

图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17，1-壳体；2-工质出口；3-后管箱；4-冰水出口；5-底座；6-工质进口；7-前管箱；8-液压缸；9-冷水进水口；10-换热管；11-连杆；12-刮冰体；13-连接板；14-液压杆；15-刮冰体过水通道；16-连接板过水通道。

具体实施方式

1、如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图13、图15、图16、图17所示，本实用新型的一种提取冷水凝固热的换热装置由壳体(1)、工质出口(2)、后管箱(3)、冰水出口(4)、底座(5)、工质进口(6)、前管箱(7)、液压缸(8)、冷水进水口(9)、换热管(10)、连杆(11)、刮冰体(12)、连接板(13)、液压杆(14)、刮冰体过水通道(15)、连接板过水通道(16)组成，壳体(1)上设有工质出口(2)和工质进口(6)，前管箱(7)设有冷水进水口(9)，后管箱(3)设有冰水出口(4)，液压缸(8)布置在前管箱(7)一端，液压缸(8)的液压杆(14)与连接板(13)连接，连接板(13)与n根连杆(11)连接，连杆(11)杆体上设有n个刮冰体(12)，相邻两个刮冰体(12)之间的间距为200-400mm，刮冰体(12)外圆周锯齿状波纹与换热管(10)内表面紧密接触。

2、如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图13、图15、图16、图17所示，本实用新型的一种提取冷水凝固热的换热装置，冷水换热流程为冷水由冷水进水口(9)进入前管箱(7)，由前管箱(7)分配进入换热管(10)管内，与换热管(10)管外工质进行热交换，冷水沿换热管(10)向冰水出口(4)方向流动时，冷水不断释放热量自身冷却，部分冷水达到冰点时，在换热管(10)内表壁结冰，由刮冰体(12)将换热管(10)内表壁冰层剥离，与未结冰的冷水混合成冰水混合物，由冰水出口(4)流出，完成冷水取热过程；工质换热流程为液态工质由工质进口(6)进入壳体(1)内，与换热管(10)管内的冷水进行换热，自身吸收冷水的热量，不断蒸发变为气态，随着持续的换热，在壳体(1)顶部的工质出口(2)处，全部变为过热气体，由工质出口(2)流出，工质的蒸发温度为-3℃到-5℃可调；除冰流程为：换热管(10)管外工质不断蒸发吸热，换热管(10)内冷水不断释放热量，部分冷水过到冰点时，在换热管(10)内表面结冰，液压缸(8)的液压杆(14)带动连接板(13)、连杆(11)往复移动，连杆(11)上的刮冰体(12)外表面与换热管(10)内表面紧密接触，连杆(11))带动刮冰体(12)往复运行，换热管(10)内表面的冰层被刮冰体(12)的往复运动剥离换热管(10)，混合在未结冰的冷水中，形成冰水混合物由冰水出口(4)流出。

3、如图14、图15所示，本实用新型的一种提取冷水凝固热的换热装置，连接板(13)上设有连接板过水通道(16)，刮冰体(12)上设有刮冰体过水通道(15)，冷水可由连接板过水通道(16)进入换热管(10)，可通过刮冰体过水通道(15)在换热管(10)中流动。

4、如图8、图9、图10所示，本实用新型的一种提取冷水凝固热的换热装置，液压缸(8)的液压杆(14)伸出的长度和缩回的长度相等，液压杆(14)行程≥两个相邻刮冰体(12)之间的距离，当相邻两个刮冰体(12)伸缩刮冰时，运动方向后方的刮冰体(12)，可达到前方刮冰体(12)的初始位置，保证刮冰体(12)的剥冰区域可覆盖整个换热管(10)。

5、如图8、图9、图10所示，本实用新型的一种提取冷水凝固热的换热装置，一根换热管(10)分隔成n段，一根连杆(11)分成相同段数，刮冰体(12)数量为n个。

6、如图8所示，本实用新型的一种提取冷水凝固热的换热装置，冷水可多流程配置，第一台冰水出口(4)与第二台冷水进水口(9)连接，第二台冰水出口(4)与第三台冷水进水口(9)连接，按流程需要，达到合理的配置。