一种水室流程切换装置及其控制方法与流程

本发明涉及换热器，具体涉及一种水室流程切换装置及其控制方法。

背景技术：

1、换热器是利用不同介质间的热交换原理，将热量从一种介质传递到另一种介质的装置。在应用换热器时，需要考虑的因素很多，其中一个重要的指标就是换热器的流程数。

2、换热器流程数是指在一个热交换器中，冷热流体之间的流量路径及次数，通俗地讲，就是热量在热交换器中经过的流程数，如果有折返则流程为双流程。当管程数增加时，管内流体流速也会增加,对流传热系数α=0.023×re0.8×prn,公式中pr为普朗特数，表示温度边界层和流动边界层之间的关系，并反映流体物理性质对对流传热过程的影响的一个无量纲数；re为雷诺数，是一种可以表征流体流动情况的无量纲数，re=ρvd/μ，其中v、ρ、μ分别为流体的流速、密度与黏性系数，d为一特征长度。例如流体流过圆形管道，则d为管道的当量直径。通过公式可以直观地看出re与流速成正比,所以α等价于与v0.8成正比,当管程数由二流程切换至四流程时,对流传热系数增加20.8=1.74。由此可见，当水量一定时，换热器的流程数直接影响着流体的热量传递效率。流程数越大，则流体中的热量交换次数就越多，传热效率也就越高。

3、而目前市面上现有的换热器大多为定流程的换热器，对水源热泵型机组，在冬季和夏季对传热量的需求发生变化时，就要求水的流速也要发生变化，这种定流程设计的换热器在这种工况发生变化的情况下，就很难满足使用需求。

技术实现思路

1、本发明针对现有的技术问题，提供一种水室流程切换装置及其控制方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种水室流程切换装置，包括壳体，所述壳体上设有冷剂进口接管和冷剂出口接管，所述壳体内平行设有多个换热管，所述换热管的一端插装在前管板上，另一端插装在后管板上，所述前管板上设有进出口侧水室，所述后管板上设有回转侧水室，还包括管路切换组件，所述管路切换组件包括进水管一、出水管一、进水分管和切换管路，所述进水管一旁通连接所述进水分管，所述进水分管上设有切换阀一，所述出水管一上设有切换阀三，所述出水管一通过切换管路与所述进水分管连通，所述切换管路上设有切换阀二，所述进出口侧水室内形成有彼此分隔的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第一腔体连通有进水管二，所述进水管二与所述进水管一连通，所述第二腔体连通有进出水管，所述进出水管与所述进水分管连通，所述第三腔体连通有出水管二，所述出水管二与出水管一连通，所述回转侧水室内设有彼此分隔的第四腔体和第五腔体。

4、在上述技术方案的基础上，本发明为了达到使用的方便以及稳定性，还可以对上述的技术方案做出如下的改进：

5、优选的，所述进出口侧水室内设有竖隔板和半横隔板，所述竖隔板和所述半横隔板将所述进出口侧水室分隔为第一腔体、第二腔体和第三腔体。

6、优选的，所述竖隔板与所述半横隔板垂直设置，所述第一腔体的容积与所述第二腔体的容积相等，所述第三腔体的容积为所述第一腔体容积的两倍。

7、优选的，所述回转侧水室内设有横隔板，所述横隔板将所述回转侧水室分隔为第四腔体和第五腔体，所述第四腔体位于所述第五腔体的下方。

8、优选的，所述半横隔板和所述横隔板上均设有泪孔。

9、优选的，所述第一腔体上设有排水阀二，所述第二腔体上设有放气阀二，所述第三腔体上设有放气阀一和排水阀一。

10、优选的，所述第五腔体上设有放气阀三，所述第四腔体上设有排水阀三。

11、本发明的有益效果是：

12、1、通过调节管路切换组件，可以改变流体在壳体内的流动路径，实现流体的流程切换。这有助于提高流体在换热管内的流速，进而调节换热效率，满足冬季及夏季不同的换热需求，实现功能更优化，满足不同情形下的使用需求；

13、2、当水量发生变化时，可通过调节管路切换组件切换流体在壳体内的流程，保证换热管内流速的稳定性，避免出现流速过低而影响换热效果，或者因流速过高造成设备受损或者能量损耗大的问题，该切换装置中管路多为直管，管路弯头数量少，流体进入切换管路后的阻力损失大大降低，流速稳定性好；

14、3、该切换装置结构简单且紧凑，与其连接的进出口侧水室封头上也只需要设置三个接管即可，水室封头上开孔数量少，应力集中程度小，封头强度和稳定性好。同时，接管在封头直径范围内的布置空间大，避免封头开孔超过封头内径的80%，提高了设备的安全性。该装置结构紧凑，占空间小，管路设计简单，降低了制造加工难度和成本，采用的控制阀也可以根据客户需求灵活选用电动控制阀门或手动控制阀门。

15、本发明还公开了一种水室流程切换的控制方法，采用如上所述的切换装置，具体的步骤如下：

16、当需要切换为四流程时，关闭切换阀一和切换阀三，打开切换阀二，流体从进水管一进入进出口侧水室的第一腔体后，按照a流向通过换热管流至回转侧水室，流体在回转侧水室的第四腔体发生第一次回转后，按照b流向再经换热管回到进出口侧水室的第三腔体，流体在进出口侧水室的第三腔体内直接发生第二次回转，按照d流向经换热管再次回到回转侧水室的第五腔体，并在第五腔体内直接发生第三次回转，最后按照c流向经换热管回到进出口侧水室的第二腔体内，并经进出水管及切换管路进入出水管一流出；

17、当需要切换为二流程时，打开切换阀一和切换阀三，关闭切换阀二，流体从进水管一和进水分管分别进入进出口侧水室的第一腔体和第二腔体后，第一腔体流出的流体按照a’流向通过换热管流至回转侧水室的第四腔体，流体在回转侧水室的第四腔体内直接发生回转后，按照b’流向再次经换热管回到进出口侧水室的第三腔体中，然后经出水管二及出水管一流出；第二腔体流出的流体按照c’流向通过换热管流至回转侧水室的第五腔体，流体在回转侧水室的第五腔体内直接发生回转后，按照d’流向再次经换热管回到进出口侧水室的第三腔体中，然后经出水管二及出水管一流出。

18、优选的，还包括以下步骤：

19、当蒸发温度过高或者冷凝温度过低时，需要将换热面积进一步减半时，切换为单个二流程，打开切换阀三，关闭切换阀一和切换阀二，流体从进水管一进入进出口侧水室的第一腔体后，按照a流向通过换热管流至回转侧水室的第四腔体，流体在回转侧水室的第四腔体直接发生回转后，按照b流向经换热管回到进出口侧水室的第三腔体内，并经出水管一流出。

20、本发明的有益效果是：通过调节管路切换组件上各个切换阀的状态，实现对流体在换热管内的流程进行快速切换，在换热面积不变的情况下，能够实现二流程和四流程之间的灵活切换，从而保证机组稳定的运行。在恶劣环境运行工况下，如出现蒸发温度过高或者冷凝温度过低的情况下，通过调节管路切换组件上的各个阀门，可以使流体仅通过换热器下半部分的换热管，进一步减小换热面积，达到降低蒸发温度或者提高冷凝温度的目的，保证机组运行过程中的稳定性，扩大机组的运行范围，实现不同的换热效率，提高适用性且操作简单。

技术特征：

1.一种水室流程切换装置，包括壳体（4），所述壳体（4）上设有冷剂进口接管（7）和冷剂出口接管（8），所述壳体（4）内平行设有多个换热管（5），所述换热管（5）的一端插装在前管板（3）上，另一端插装在后管板（6）上，所述前管板（3）上设有进出口侧水室（2），所述后管板（6）上设有回转侧水室（9），其特征在于，还包括管路切换组件（1），所述管路切换组件（1）包括进水管一（101）、出水管一（102）、进水分管（103）和切换管路（104），所述进水管一（101）旁通连接所述进水分管（103），所述进水分管（103）上设有切换阀一（105），所述出水管一（102）上设有切换阀三（107），所述出水管一（102）通过切换管路（104）与所述进水分管（103）连通，所述切换管路（104）上设有切换阀二（106），所述进出口侧水室（2）内形成有彼此分隔的第一腔体（10）、第二腔体（11）和第三腔体（12），所述第一腔体（10）连通有进水管二（203），所述进水管二（203）与所述进水管一（101）连通，所述第二腔体（11）连通有进出水管（202），所述进出水管（202）与所述进水分管（103）连通，所述第三腔体（12）连通有出水管二（201），所述出水管二（201）与出水管一（102）连通，所述回转侧水室（9）内设有彼此分隔的第四腔体（13）和第五腔体（14）。

2.根据权利要求1所述的水室流程切换装置，其特征在于，所述进出口侧水室（2）内设有竖隔板（205）和半横隔板（206），所述竖隔板（205）和所述半横隔板（206）将所述进出口侧水室（2）分隔为第一腔体（10）、第二腔体（11）和第三腔体（12）。

3.根据权利要求2所述的水室流程切换装置，其特征在于，所述竖隔板（205）与所述半横隔板（206）垂直设置，所述第一腔体（10）的容积与所述第二腔体（11）的容积相等，所述第三腔体（12）的容积为所述第一腔体（10）容积的两倍。

4.根据权利要求2所述的水室流程切换装置，其特征在于，所述回转侧水室（9）内设有横隔板（902），所述横隔板（902）将所述回转侧水室（9）分隔为第四腔体（13）和第五腔体（14），所述第四腔体（13）位于所述第五腔体（14）的下方。

5.根据权利要求4所述的水室流程切换装置，其特征在于，所述半横隔板（206）和所述横隔板（902）上均设有泪孔。

6.根据权利要求1或2所述的水室流程切换装置，其特征在于，所述第一腔体（10）上设有排水阀二（210），所述第二腔体（11）上设有放气阀二（208），所述第三腔体（12）上设有放气阀一（207）和排水阀一（209）。

7.根据权利要求1或3所述的水室流程切换装置，其特征在于，所述第五腔体（14）上设有放气阀三（903），所述第四腔体（13）上设有排水阀三（904）。

8.一种水室流程切换的控制方法，采用权利要求1至7任一项所述的水室流程切换装置，其特征在于，具体的步骤如下：

9.根据权利要求8所述的水室流程切换的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及换热器技术领域，公开了一种水室流程切换装置及其控制方法，水室流程切换装置包括壳体，还包括管路切换组件，管路切换组件包括进水管一、出水管一、进水分管和切换管路，进水管一旁通连接所述进水分管，出水管一通过切换管路与进水分管连通，进出口侧水室内形成有彼此分隔的第一腔体、第二腔体和第三腔体，第一腔体连通有进水管二，进水管二与进水管一连通，第二腔体连通有进出水管，进出水管与进水分管连通，第三腔体连通有出水管二，出水管二与出水管一连通，回转侧水室内设有彼此分隔的第四腔体和第五腔体。通过调节管路切换组件对流体在壳体内的流程进行切换，提高流体在换热管内的流速，调节换热效率。

技术研发人员：高文英,赵金龙,李在清,万新友
受保护的技术使用者：荏原冷热系统（中国）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5