一种基于改良式换热器的新型热泵制蒸汽装置

本技术涉及热泵蒸汽机，具体是一种基于改良式换热器的新型热泵制蒸汽装置。

背景技术：

1、目前可利用的蒸汽主要是依靠锅炉加热生成，不管是使用哪种燃料(石油、燃气，煤等)，能源利用效率都比较低，而且还存在大气污染的问题。而采用电蒸汽发生器制取蒸汽也是常见的方法，其工作原理是通过将自来水导入电蒸汽锅炉中，持续对自来水进行加热从而形成蒸汽。但是由于蒸汽和自来水往往存在较大的温度差，电蒸汽发生器需要消耗大量的功率和时间才能实现蒸汽的制备，存在制备效率低、消耗功率高等缺点。因此，和以上方法相比，高温热泵制蒸汽是一种节能环保，并具有市场前景的新型热泵产品。

2、高温热泵技术用作高温热产物生产，被广泛应用于工业生产、生活供暖等各个领域，并且由于其本身的原理，可以将工业中产生的废热进行回收和利用，做到废热利用绿色环保。

3、现如今随着热泵技术应用愈发广泛，人们希望将其用于蒸汽生产领域关于蒸汽的制取，主流的制取方式主要为闪蒸器对进行闪蒸。原理是利用负压降低水的沸点后将热水转化为饱和气态的蒸汽并进行进行储存。但是使用闪蒸器制蒸汽存在热力学效率相对较低，能耗较高的问题，制得的闪蒸蒸汽不易保存。并且闪蒸罐体积较大，对于中小型的热泵来说使用不方便且成本较高。

4、于是我们便想设计一种以基于改良式换热器的新型制蒸汽装置，以翅片式换热器为基体，我们将冷凝器端换出来的热水通入到含有改良换热器的保温箱中，并在入口连接节流装置用以控制换热器铜管内密闭的同时可以让水定量的进入到换热器内；在出口连接蒸汽压缩机可以让换热器管内造成负压。我们观察到一般的节流装置需要手动进行开关和控制开度的大小，且开度不能够确定，从而影响了控制水流量的精准度。由于普通翅片式换热器的铜管结构是多管串联成长通道，导致内部储水量的大小不能控制且容易有积水留存于管内，并且由于铜管内部不可视，令我们在使用时并不清楚换热器中的储水量的多少。如果储水量过多会导致蒸汽携带水进入到储气罐中；过少则会导致水无法和换热器铜管充分接触，导致换热效率的降低。使得制得蒸汽的难度大，制蒸汽量少，制蒸汽效率低。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种基于改良式换热器的新型热泵制蒸汽装置，改良了换热器的结构使其可以精准定量的控制进水量的大小，且采用了特殊结构的铜管用来构建换热器，通过加装毛细吸水芯可以大大提高吸水能力和增大整体的换热面积。除此以外，巧用连通器原理使换热器内部变得可视化，方便观察和操作，解决了以上问题的同时提高了制蒸汽的效率。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种基于改良式换热器的新型热泵制蒸汽装置，包括热泵装置，通过热泵装置的冷凝器进行换热产生热水，冷凝器通过出口连接到保温桶；保温桶的底部通过进水口和冷凝器连接；所述保温桶内部有改良式换热器，其特征在于，所述换热器的底端和顶端分别由铜管联通实现并联，所述换热器内部铜管为椭圆形，内壁设有亲水沟槽和烧结铜粉层组成毛细亲水芯；所述改良式换热器上分别设置有第二温度传感器和第二压力传感器；

4、所述改良式换热器出水端固定连接一阀门，后面链接蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机固定连接有储气罐。

5、作为上述方案的进一步改进，所述换热器侧面增加有玻璃管，两端分别和改良式换热器上下两端相连实现连通器的原理。

6、作为上述方案的进一步改进，所述改良式换热器进水端包括节流装置和毛细管；热水首先通过毛细管进行一级节流，通过此次预节流来提高节流的效率和稳定性，之后通过节流装置进行二级节流；所述节流装置和改良式换热器相连，通过第二压力传感器来调节节流装置的开度，实现自动化控制，连续并稳定地制取蒸汽。

7、作为上述方案的进一步改进，所述储气罐罐体安装有防爆泄压口、第一温度传感器、第一压力传感器。

8、作为上述方案的进一步改进，所述进水口上设有补水口，为装置运行补充水量。

9、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

10、本实用新型中换热器内部铜管为椭圆形，铜管内壁有亲水沟槽及铜粉烧结层组成的毛细亲水芯，具备很强的毛细力，具有效增大换热面积，提高换热速率的优点。

11、利用毛细管及节流装置的相互配合，实现二级节流，合理控制换热器内进水流量，提高节流稳定性和效率，同时还可通过玻璃管精确掌握换热器内水位，提高换热过程的稳定性。

12、对储气罐加装防爆泄压口，防止储气罐内压强过大、温度过高发生爆炸，提高装置整体的安全性。

13、本装置不仅对保温桶内热水用于制蒸汽，可有效降低热泵装置的冷凝温度，进而提高热泵装置的制热效率，更大程度利用热量。

技术特征：

1.一种基于改良式换热器的新型热泵制蒸汽装置，包括热泵装置(1)，通过热泵装置(1)的冷凝器(2)进行换热产生热水，冷凝器(2)通过出水口连接到保温桶(17)内；保温桶(17)的底部通过进水口(13)和冷凝器(2)进水端连接；所述保温桶(17)内部有改良式换热器(12)，其特征在于，所述换热器(12)的底端和顶端分别由铜管(14)联通实现并联，所述换热器(12)内部铜管为椭圆形，内壁设有亲水沟槽(15)和烧结铜粉层(16)组成毛细亲水芯；所述改良式换热器(12)上分别设置有第二温度传感器(10)和第二压力传感器(11)；

2.根据权利要求1所述的一种基于改良式换热器的新型热泵制蒸汽装置，其特征在于，所述换热器(12)侧面增加有玻璃管(18)，两端分别和改良式换热器(12)上下两端相连实现连通器的原理。

3.根据权利要求2所述的一种基于改良式换热器的新型热泵制蒸汽装置，其特征在于，所述改良式换热器(12)进水端包括节流装置(4)和毛细管(3)。

4.根据权利要求3所述的一种基于改良式换热器的新型热泵制蒸汽装置，其特征在于，所述储气罐(9)罐体安装有防爆泄压口(8)、第一温度传感器(7)、第一压力传感器(6)。

5.根据权利要求4所述的一种基于改良式换热器的新型热泵制蒸汽装置，其特征在于，所述进水口(13)上设有补水口(20)，为装置运行补充水量。

技术总结
本技术公开了一种基于改良式换热器的新型热泵制蒸汽装置，涉及涉及热泵蒸汽机技术领域，包括热泵装置，通过热泵系统的冷凝器进行换热产生热水，冷凝器通过出口连接到保温桶；所述保温桶内部有改良式换热器，其特征在于，所述换热器的底端和顶端分别由铜管联通实现并联，所述换热器内部铜管为椭圆形，内壁设有亲水沟槽和烧结铜粉层组成毛细亲水芯；所述改良式换热器上分别设置有第二温度传感器和第二压力传感器。本技术中换热器内部铜管为椭圆形，铜管内壁有亲水沟槽及铜粉烧结层组成的毛细亲水芯，具备很强的毛细力，具有效增大换热面积，提高换热速率的优点。

技术研发人员：田岩,冯业,屈星宇,苏阳,陈杨,狄帅康,郑炜华,张梓煜,吴承右,刘定铭,姚硕,庄智成,张永
受保护的技术使用者：河南科技大学
技术研发日：20221209
技术公布日：2024/1/12