一种多级逆流换热系统的制作方法

本发明涉及换热技术领域，特别涉及一种多级逆流换热系统。

背景技术：

随着城市规模的扩大，城市集中供热面积不断增大。请参考图3，在传统的集中供热系统中，热源(如电厂)的余热加热一次管网的回水，升温后的热水经一次管网运送到换热站并加热二次管网的回水，二次管网将加热后的热水供给热用户。二次管网的回水温度依然较高，该水温限制了一次管网回水温度的降低，进而使热源余热得不到充分回收。此外，在开发热能回收装置的过程中，高热效率的装置能够带来良好的经济效益。

技术实现要素：

为了解决现有技术的至少一个缺陷，本发明提供一种多级逆流换热系统，包括n个用管路连接的换热单元，每个换热单元包括一蒸发器、一冷凝器、至少一压缩机以及至少一节流装置，所述蒸发器、冷凝器、压缩机以及节流装置通过管路相连形成制冷剂循环回路，所述蒸发器具有蒸发器进水口和蒸发器出水口，所述冷凝器具有冷凝器进水口和冷凝器出水口，第m-1个换热单元的蒸发器出水口与第m个换热单元的蒸发器进水口通过管路连通，第m个换热单元的冷凝器出水口与第m-1个换热单元的冷凝器进水口通过管路连通，其中m为大于等于2且小于等于n的任意整数，n为大于等于2的整数。

在某些实施方式中，蒸发器为壳管式蒸发器。

在某些实施方式中，蒸发器为板式蒸发器。

在某些实施方式中，冷凝器为壳管式蒸发器或板式蒸发器。

在某些实施方式中，冷凝器为板式蒸发器。

在某些实施方式中，节流装置为节流阀。

在某些实施方式中，n等于2、3或4。

在某些实施方式中，制冷循环回路采用制冷剂为r134a。

在某些实施方式中，对于换热单元，蒸发器和冷凝器并列设置，蒸发器进水口和蒸发器出水口分别位于蒸发器的相对的两端，冷凝器进水口和冷凝器出水口分别位于冷凝器的相对的两端，且蒸发器进水口与冷凝器出水口位于不同端。

本公开的有益效果是：采用了三级换热方式，每级换热单元均配置了制冷剂循环系统，蒸发侧的进出水具有大温差，使蒸发侧具有更低的出水温度，若将本公开的多级逆流换热系统应用到集中供热系统的换热站，先对二次管网的回水降温，能够使一次管网的回水温度具有更大的下降空间。由于本公开采用多级逆流的方式，蒸发侧的水被第1、2…n-1、n个蒸发器依次逐级降温，而冷凝侧的水被第n、n-1…2、1个冷凝器依次逐级升温，因此对于每个换热单元而言，都具有高的热效率，进而多级逆流换热系统整体具有高的热效率。

附图说明

图1为本公开一实施例的换热单元示意图。

图2为本公开一实施例的多级逆流换热系统示意图。

图3为现有的集中供热系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本公开提供一种多级逆流换热系统，该装置包括n个用管路连接的换热单元1，其中n为大于等于2的整数，例如n为2、3、4或5。请参考图1，换热单元1包括一蒸发器11、一冷凝器12、至少一压缩机13以及至少一节流装置14，蒸发器11、冷凝器12、压缩机13以及节流装置14通过管路相连形成制冷剂循环回路。蒸发器11可以为壳管式蒸发器，也可以为板式蒸发器。冷凝器12可以为壳管式冷凝器，也可以为板式冷凝器。蒸发器11具有蒸发器进水口111和蒸发器出水口112。冷凝器12具有冷凝器进水口121和冷凝器出水口122。

以壳管式蒸发器和壳管式冷凝器为例说明换热单元1的工作原理。制冷剂循环回路的管路、蒸发器的壳层以及制冷剂的壳层中具有制冷剂，制冷剂可以选择本领域技术人员习知的制冷剂，如r134a型制冷剂，r134a对臭氧层不起破坏作用，具有良好的安全性能。热水从蒸发器11的蒸发器进水口111进入蒸发器11的管层，冷却水从冷凝器12的冷凝器进水口121进入冷凝器12的管层。当压缩机13工作时，压缩机13吸入从蒸发器11出来的低压气态制冷剂，经压缩机13压缩，制冷剂的温度和压力升高，并被送入冷凝器12。在冷凝器12内，高温高压的气态制冷剂把热量传递给冷凝器12管层内的水，使冷凝器12管层内的水升温，同时气态制冷剂凝结为液态制冷剂。液态制冷剂流经节流装置14后变成低压液态制冷剂，并被送入蒸发器，其中，节流装置14可为节流阀。在蒸发器中，低温低压的液体制冷剂吸收蒸发器11管层内水的热量，从而完成制冷循环。通过制冷循环将蒸发侧水的热量换热到冷凝侧水。板式蒸发器和板式冷凝器的制冷循环原理也是如此。

在本公开中，第m-1个换热单元1的蒸发器出水口112与第m个换热单元1的蒸发器进水口111通过管路连通，第m个换热单元1的冷凝器出水口122与第m-1个换热单元1的冷凝器进水口121通过管路连通，其中m为大于等于2且小于等于n的任意整数。以n＝3为例具体说明，请参考图2，分别将三个换热单元1命名为换热单元1a、换热单元1b和换热单元1c。换热单元1a包括蒸发器11a和冷凝器12a，蒸发器11a包括蒸发器进水口111a和蒸发器出水口112a，冷凝器12a包括冷凝器进水口121a和冷凝器出水口122a。换热单元1b包括蒸发器11b和冷凝器12b，蒸发器11b包括蒸发器进水口111b和蒸发器出水口112b，冷凝器12b包括冷凝器进水口121b和冷凝器出水口122b。换热单元1c包括蒸发器11c和冷凝器12c，蒸发器11c包括蒸发器进水口111c和蒸发器出水口112c，冷凝器12c包括冷凝器进水口121c和冷凝器出水口122c。蒸发器出水口112a与蒸发器进水口111b通过管路连通，蒸发器出水口112b与蒸发器进水口111c通过管路连通。冷凝器出水口122c与冷凝器进水口121b通过管路连通，冷凝器出水口122b与冷凝器进水口121a通过管路连通。在图1所示的实施例中，蒸发器11和冷凝器12并列设置，蒸发器进水口111和蒸发器出水口112分别位于蒸发器11的相对的两端，冷凝器进水口121和冷凝器出水口122分别位于冷凝器12的相对的两端，且蒸发器进水口111与冷凝器出水口122位于不同端，可节约连接换热单元1的管路长度。蒸发器11和冷凝器12的相对位置以及进出水口的设置位置包括但不限于图1所示的情形。n个换热单元1的空间布局并不限于图2所示的一字形，还可根据使用现场的空间限制进行合理布置，例如可为一字型、l形、方块形等方式布局，但并不限于所列举的布局形式。

n个蒸发器11构成本公开的多级逆流换热系统的蒸发侧，n个冷凝器12构成本公开的多级逆流换热系统的冷凝侧。继续以n＝3为例，应用本公开的多级逆流换热系统时，蒸发侧的水从蒸发器进水口111a进入，经蒸发器11a、蒸发器11b和蒸发器11c时被逐级冷却而降温，并从蒸发器出水口112c流出，而冷凝侧的水从冷凝器进水口121c进入，冷凝侧的水流经冷凝器12c、冷凝器12b和冷凝器12a被逐级加热而升温，并从冷凝器出水口122a流出，因此蒸发侧的水流向与冷凝侧的水流向相反，构成多级逆流式换热系统。在图2所示的实施例中，采用了三级换热方式，每级换热单元均配置了制冷剂循环系统，蒸发侧的进出水具有大温差，使蒸发侧具有更低的出水温度。在传统的集中供热系统中，热源余热(例如电厂余热)加热一次管网的回水，升温后的热水经一次管网运送到换热站并加热二次管网的回水，二次管网将加热后的热水供给热用户。若将本公开的多级逆流换热系统应用到集中供热系统的换热站，先对二次管网的回水降温，能够使一次管网的回水温度具有更大的下降空间。

由于本公开采用多级逆流的方式，蒸发侧的水被第1、2…n-1、n个蒸发器逐级降温，而冷凝侧的水被第n、n-1…2、1个冷凝器逐级升温，因此对于每个换热单元1而言，都具有高的热效率，进而多级逆流换热系统整体具有高的热效率。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。