一种多重叠水平布列蛇形管翅片逆流换热装置的制作方法

本发明涉及换热设备，具体说是一种多重叠水平布列蛇形管翅片逆流换热装置。

背景技术：

1、能源是社会进步的保证，是可持续发展的基础,而能源的过度开发及消费累计的效应产生了越来越严重的环境污染问题,制约经济发展影响人类的生存条件.根据相关文献在发达国家的能量消耗中,建筑物能耗约占总能耗的40％以上,并一直呈上升趋势。其中用于建筑空调和采暖的能源消耗量占了主要部分。中央空调是现代建筑中不可缺少的能耗运行系统。中央空调系统在给人们提供舒适的生活和工作环境的同时，又消耗掉了大量的能源。据统计，我国建筑物能耗约占能源总消耗量的46％。在有中央空调的建筑物中，中央空调的能耗约占总能耗的70％，而且呈逐年增长的趋势。因此，如何高效利用中央空调系统的能源和节能就成为迫切需要解决的问题，合理高效把空调冷热源散到房间对减少能耗具有实际意义，因此对新型风机盘管及热源塔的研发是很有必要的。

2、与空气换热普遍采用管式翅片换热器，其换热方式基本上采用的是错流换热方式，相比逆流换热要逊色许多，我们知道逆流换热具有三大优势：1.逆流传热平均温差大，意味着热量传递推动力大；2.所需要的传热面积小,可节省许多金属材料；3.进出口温差大,有利于高效换热。在加热介质和被加热介质进、出口温度相同的情况下，逆流传热所需要的传热面积较小，可以节省设备投资费用。可以更有效地提高被加热介质的温度和降低加热介质的温度。翅片管式换热器是在换热管的表面装有径向或轴向的翅片，常用的翅片管可以是整体轧制或浇铸的，也可以用焊接或镶嵌而成的。翅片管式换热器适用于两侧流体的对流给热系数相差较大的场合，比如用饱和蒸汽加热空气及用空气来冷却物料。空气在管外流过，其对流给热系数很小，当管外装有翅片时，既增强了管外空气的湍动程度，又增加了换热管的外表面积，从而使两侧传热能力达到平衡。近年来，用翅片管制成的空气冷却器在化工生产中应用很广，尤其是空调领域的散热与吸热，用空冷代替水冷，对于缺水地区很适用。逆流式高效翅片管换热器的换热能力很强，无需追求湿球温度就可以实现大规模散热目的，它是完全可以替代水冷却方式，并可避免水资源的浪费。换热管的内部也可安装翅片，但翅片高度较小，称低翅片，如螺纹管，用于内侧给热系数较小的场合。翅片管式换热器的三大逆流传热优势在于对数平均温差大，计算表明：在相同的进出口温度下，逆流时的对数平均温差总是比两流体顺流时温差大较多，我们知道温差才是换热唯一动力，因此换热过程能够出现平均温差大的其效率就高，温差越大意味着可节省传热面积。所以，在换热器设计中，设计者总是尽量让冷热流体逆向流动。冷热流体逆流时，在传热面的任一位置上两侧的局部传热温差比较均匀，不会出现传热温差一头过大，一头过小的情况。特别适合热泵蒸发器的应用，不会出现一头结霜非常厉害，而一头没有结霜的情况。另一方面，传热温差比较均匀，意味着单位面积上的传热量也比较均匀，不会出现因某处传热量过大，甚至超出其散热能力，而另一端传热量小，而使传热面积没有得到充分利用的情况。

3、制冷系数是指单位功耗所能获得的冷量，这与制冷剂的性质无关，仅取决于被冷却流体的温度t0和冷却剂温度tk，t0越高制冷系数就越高。所以空调系统制冷机的实际运行过程中不要使冷冻水温度太低，冷却水温度也不要太高，否则制冷系数就会较低，那么产生单位冷量所需消耗的功率就多，耗电量也就会高，从而增加了建筑的能耗占比。提高制冷效率可采取提高冷冻水温度的办法，如果按水的流量为1立方/小时，出水温度提高1℃时，大约可节能0.29～0.38度/小时，这是理论上的计算。从空调主机本身来说，主机出水温度每升高一度，制冷量升高幅度大概在4％左右；再加上空调房间内实际温度的升高，室内外温度差就变小，也会使冷量损失变小，这也可以起到节省一部分电能的作用，总体上可节省的能耗大概在5％左右。由于冷冻水温度越高，冷机的制冷效率就越高。冷冻水供水温度提高1℃，冷机的制冷系数可提高3％左右，所以在日常运行中不要盲目降低冷冻水的温度。为了满足用户体验舒适度要求，须保持房间25℃恒定温度要求，那么冷冻水一般要保持在10℃～12℃左右，那么风机盘管出来的冷风一般可以在19℃左右，若冷冻水提高到14℃时，此时要想吹出19℃的冷风就不可能了，除非把风量变成很小，却又满足不了冷量的需求，这样难以维持房间25℃舒适度的要求了，只有采用高效逆流换热方式，且换热流程较长的翅片蛇形管换热器才能够实现，若换热流程太长其风阻会很大，不仅导致噪音大，风扇功率也会增大许多。目前风机盘管的翅片管换热器都是蛇形管上下垂直布列的，然后把3～6组蛇管前后安排再用翅片连接为整体，像风机盘管是八跟铜管为一组蛇形管，显然迎风面不算翅片的遮挡面积只是也是八根铜管横向截面积，且只能实现错流换热，其出风温度只能高于冷冻水回流温度5℃以上。若是逆流方式其出风温度是可以接近冷冻水回流的温度，那么冷冻水温度提高2℃情况下，那么同等风量情况下错流换热用12℃冷冻水与逆流方式用14℃冷冻水吹出来的冷风会是一样的温度，这就等于节能6％左右，依然还能够保持出风温度19℃来满足冷量需求，并能维持房间25℃空气的温度。所以现行的错流换热风机盘管是很难做到这种节能效果的。假若采用逆流翅片管散热塔去代替水冷，就无需追求湿球温度一样可以实现大规模的散热。显然，冷凝温度越高其效率就越差，另一方面，若冷凝温度降低，其冷机的制冷系数就会提高。如冷却水的供水温度每上升1℃，冷机的cop会下降近4％。因此改善翅片管换热性能就可以提高制冷效率。若用于热泵机组末端的散热就可以降低暖媒水温度2℃用于采暖，那么43℃暖媒水可达到45℃暖媒水相同的出风温度效果，这就是逆流式翅片管换热器优势所在。若用作室外蒸发器或热源塔的换热器，在相同的环境温度情况下蒸发温度可以提高1℃～2℃，这节能量也是相当可观的。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种实现装置介质与外界空气逆流式换热、提高换热效率、缩小设备体积、降低装置投资成本的多重叠水平布列蛇形管翅片逆流换热装置。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种多重叠水平布列蛇形管翅片逆流换热装置，包括多组水平布列的蛇形管且呈上下间距重叠，还包括一组导热翅片，所述导热翅片嵌套于多组水平布列的蛇形管上并形成整体，每一组所述蛇形管迎风面的另一端作为换热介质f流入端，每一组蛇形管的换热介质f流入端均与分流总管相连通，每一组蛇形管的换热介质f流出端均与汇流总管相连通，所述分流总管下端为换热介质f入口，所述汇流总管上端为换热介质f出口，外界空气与翅片逆流换热装置内的换热介质f形成逆流换热。

3、作为优选，所述导热翅片采用纵向波纹翅片。

4、作为优选，所述分流总管下端的换热介质f入口连接有加热器，所述加热器里的加热流体r和换热介质f形成逆流换热。

5、作为优选，所述加热器为套管式加热器或者板式加热器。

6、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

7、1、本发明换热过程中吸热流体与放热流体平均温差大，那么换热动力就强，把现有的蛇形管上下纵向布列改为水平布列，多个蛇形管不是前后重叠，而是上下间距重叠，然后再用导热翅片嵌套连接起来形成整体，导热翅片采用纵向波纹以增强空气扰动，从而提高换热效果，同时还可以减少翅片上集灰，也不会存留霜水或凝结水，减少换热过程的阻力，还可以适当增大翅片间距离来减少风阻，提高轴流风扇效率，并可延长增益结霜的时间，同时减小噪音；

8、2、本发明换热均匀性强，每一个换热面积都发挥较大作用，各组蛇形管的进出口分别与对应的分流总管或汇流总管相连，其面对迎风面的蛇形管另一端作为换热介质f流入端，每一组蛇形管的换热介质f流入端均与分流总管相连通，分流总管下端为换热介质f入口；而蛇形管的换热介质f流出端均与汇流总管联通，汇流总管上端为换热介质f出口，由此可遵循换热介质f先进者先出，后进者后出原则，可实现换热均匀性，这样会有利于提高蛇形管翅片逆流换热装置的换热性能，同时本发明中所需换热面积比顺流和错流少，从而节约金属材料和投资成本；

9、3、本发明中的加热器可用作空调蒸发器使用时的化霜器件，用加热流体r来加热翅片管内换热介质f从而达到融化翅片侧霜层的目的，适合各种空气能热泵及热源塔；

10、4、本发明出风温度可以逼近流体介质回流温度，可以起到节能作用。