专利名称：水下高效换热盘管装置的制作方法
技术领域：
水下高效换热盘管装置涉及一种热量交换装置，尤其是一种制冷空调行业用的 地表水换热盘管装置。
背景技术：
在冷水机组或水源热泵系统中，根据热源侧的不同，有江河湖海等地表水系 统、地下水系统、或者是地埋管系统。在南方地区，地表水丰富，非常适合地表水系统 的运用，尤其是江水河水的利用，如长江、湘江等，江水的应用可以是直接利用或者间 接利用。直接利用的地表水应用系统，是直接将江河水通入机组，这种方式虽然换热效 率高，但是江河水中的泥沙污屑有可能进入机组而引起堵塞，还有一个问题就是——江 河水在丰水季节和枯水季节的水位变化很大，取水头的位置很难确定。如果取水头位置 较高，则枯水季节可能不能取水；如果取水头位置较低，则丰水季节可能会有大量泥沙 进入取水头，实际设计中这个位置很难确定。间接利用的地表水应用系统，需要使用水 下换热盘管进行换热，机组中的循环水和江河水在水下换热盘管中进行热交换，这样完 全解决了机组可能堵塞的问题，而且，也可以避免丰水和枯水季节水位变化带来的一系 列问题。目前，国内外对水下换热盘管的研究很少，可供借鉴的技术资料也不多。仅有 零星使用的，也是用铝管、无缝钢管或镀锌管等材料做成的，沉浸在江河水中，要么在 水流的冲击下变形开裂损坏，要么就是氧化严重，锈迹斑斑。
发明内容湖南凌天科技有限公司一直致力于地表水系统的应用，为了研究地表水水流特 性对水下换热盘管换热性能的影响，攻克提高水下换热盘管的耐水流冲击、耐腐蚀和易 清污等能力的新技术、新工艺，并设计出实用的水下高效换热盘管装置，在2009年4 月、2009年7月、2009年9月、2010年1月，李明、陈晓、李大鹏、彭军、陈旭、李强 等人在湖南湘潭段的湘江，分别进行了水下换热盘管的春季、夏季、秋季、冬季等四个 工况的换热测试。从我们多次现场测试的结果来看，发现了很多严重影响使用的问题，如水下 换热盘管长期浸泡在水中，容易粘附大量的浮屑，尤其是在涨水季节，更是如此，大量 浮屑粘附在管道上面，既增大了水流的冲击力，也影响了管道的换热效果；水下换热盘 管长期受到水流的冲击，管道很容易因变形而损坏；水下换热盘管长期受枯水丰水的交 替变换，使用金属的管道很容易氧化生锈。2009年7月份湘江流域发洪水，我们做测试的水下换热盘管多次受损折断，导 致不能正常进行测试，为此我们投入了大量的人力物力，集中力量对水下换热盘管的材 质、结构形式做了大量的分析对比试验，并对缠绕在水下盘管上的浮屑的种类、成因、避免方式等进行了深入研究......最终，研发设计完成了水下高效换热盘管装置，并在
2010年4月底5月初，在重庆长江大桥附近的长江江面上，进行了测试验证，达到了我们 的预定目标。在江河流水中使用的水下高效换热盘管装置，最主要的问题是如何保证正常使 用，不至于在流水常年累月地冲击下而变形损坏。我们先后对比测试了给水薄壁不锈 钢管、给水铜管、无缝钢管、镀锌钢管以及高密度聚乙烯管(HDPE)、中密度聚乙烯管 (MDPE)和低密度聚乙烯管(LDPE)、聚丙烯管(PP.R)、硬质聚氯乙烯管(UPV_C)、交 联聚丁烯管(PB)等多种材料，优选出PE、PB等柔性管材做水下换热材料。经过现场试 验验证，柔性材料允许有一定的变形，在水流的冲击下，只是轻微地晃动；而刚性材料 管材，在水流的冲击下，应力集中在节点等焊接部位，很容易产生疲劳而破裂。所以， 本实用新型解决其技术问题所采用的首要技术方案是使用柔性管材作为换热材料。在江河流水中使用的水下高效换热盘管装置，另一个重要的问题是如何减少浮 屑的影响，浮屑随水流对换热盘管进行冲击，有可能损坏水下换热盘管装置，也可能因 为粘附大量的浮屑而使换热效果大幅度降低。根据我们的研究资料证明涨水的时候才 有大量浮屑，浮屑主要集中在上层的流水中，浮屑以枯树竹枝、水草以及生活垃圾等为 主，浮屑的多少大小随机性很强......水下换热盘管装置越小，越靠近水底，则粘附浮屑
的几率越小，经过对多种结构形式的比较，我们选择了由柔性水管缠绕、相互重叠而成 的线圈形状的换热盘管结构，这种把换热管材盘成圆盘状的结构在流水中，管与管之间 的热干扰不是很大，但是大大减小了换热装置的外形体积，能够尽可能地减少粘附浮屑 的可能。本实用新型解决粘附浮屑问题所采用的另一个技术方案是在江河等流水中使 用的水下换热装置的迎水面安装了除浮屑装置，这个除浮屑的装置是一个不锈钢的椭圆 状壳体，壳体外侧端部为迎水面，壳体内侧为水下换热盘管装置。当流水中的浮屑碰到 壳体外侧的迎水面，浮屑马上在流水的作用下沿着壳体而冲开了，既不会冲击坏水下换 热盘管，也不会粘附到水下换热盘管装置上而影响换热。2010年4月底5月初，正是浮屑较多的涨水季节，我们在重庆长江大桥附近的长 江江面上，将一台水下换热盘管装置挂在船尾进行自动清除浮屑的实验，如果不加除屑 装置，一个晚上，就能看到水下换热盘管和支架上面都粘附了一些浮屑；而加了除屑装 置的水下换热盘管装置，连续运行五昼夜后，观察水下换热盘管自动清除浮屑的效果， 从测试验证结果可以看到除了连接轮船的绳索上挂有浮屑外，盘管和除屑装置上几乎 没有粘附浮屑，由此可以证明设备清除浮屑的功能基本符合要求，达到了我们的预定 目标。在湖水等静止水域中的水下换热盘管装置，由于几乎没有浮屑冲击的影响，换 热装置当然可以不安装除浮屑装置。在江河水中，枯水季节和丰水季节的水位，相差在10-20米左右，本实用新型 既能常年在水下使用，进行水_水之间的热量交换，也能在水面或者完全暴露在空气中 使用，此时就成了水_气之间进行的热量交换了。如果是钢铁、铜等金属材料，在这种 情况下很容易氧化生锈，导致损坏，而本实用新型使用的柔性材料不会氧化生锈，所以 不用考虑这个问题。以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的侧视图，图2是本实用新型的俯视图，图3是本实用新型的 后视图。图中1.水下换热盘管支架，2.水下换热盘管，3.除浮屑装置具体实施方式
在
图1、图2、图3所示实施例中，柔性的水下换热盘管(2)卷成线圈状，固定 在水下换热盘管支架(1)中间，就构成了在湖水中使用的水下换热盘管装置；如果是在 江河水中使用，则必须加上除浮屑装置(3)，除浮屑装置(3)固定在水下换热盘管支架 (1)上，包覆在水下换热盘管(2)的外面。当流水中的浮屑碰到壳体外侧的迎水面，浮屑 马上被流水沿着壳体冲开了，既不会冲击损坏水下换热盘管，也不会粘附到水下换热盘 管装置上而影响换热。我们结合地表水水流特性对水下换热盘管换热性能的影响，对提高水下换热盘 管的耐腐蚀和耐浮屑等能力以及水下换热盘管的材料、型式和布置方式进行了深入研 究，开发出了适合长江流域等南方地区地表水水源热泵系统的水下高效换热盘管，也开 发研制出了实用、简洁、耐腐蚀、并能够清除浮屑的高效水下换热盘管装置。
权利要求1.水下高效换热盘管装置，其特征在于换热盘管装置的换热材料是一种柔性材料。
2.根据权利要求1所述的水下高效换热盘管装置，其特征在于换热装置的管材盘 成圆盘状。
3.根据权利要求1所述的水下高效换热盘管装置，其特征在于在江河等流水中使 用的水下换热装置的迎水面安装除浮屑装置。
专利摘要本实用新型涉及一种适合长江流域等地表水水源热泵系统的水下高效换热盘管装置，我们先后对比测试了十余种材料，优选出PE、PB等柔性管材做水下换热材料。并且开发出了由柔性水管缠绕、相互重叠而成的线圈形状的换热盘管结构，也开发研制出了实用、简洁、耐腐蚀、并能够清除浮屑的水下高效换热盘管装置，这种在江河等流水中使用的水下换热装置的迎水面安装了除浮屑装置，当流水中的浮屑碰到壳体外侧的迎水面，浮屑马上在流水的作用下沿着壳体而冲开了，既不会冲击损坏水下换热盘管，也不会粘附到水下换热盘管装置上而影响换热。当这种水下高效换热盘管装置用于湖水等静止水域时，不必要使用除浮屑装置。
文档编号F28F19/00GK201795698SQ20102020114
公开日2011年4月13日 申请日期2010年5月25日 优先权日2010年5月25日
发明者李安, 李明, 林汉柱, 黄若文 申请人:湖南凌天科技有限公司