专利名称：超低水温蒸发器及具有所述蒸发器的热泵机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水源蒸发换热装置，特别涉及一种可以提取超低水温的热量的低温蒸发器以及具有此蒸发器的热泵机组。
背景技术：
为了节能减排，世界各国都倾力将可再生能源开发利用转向江、河、湖、海水方向上，力求从江、河、湖、海水中提取低温热量，为了有效地提取上述水温中的低温热量，需要一种低水温热泵机组，本专利申请的发明人在2001年申请了一种“低温水源热泵机组”的中国发明专利，专利号为ZL012^5888. 7。此专利所公开的低温水源热泵机组已被大量盗用于国内多个江、河、湖、海水源热泵工程的热泵系统中，然而这些工程都面临一个难题，即当水温低于5°C以下时，上述热泵系统无法正常供热采暖，因此凡是冬季水温低于5°C以下时上述工程全部夭折。就连号称世界海水源热泵最出色的瑞典，也只能将抽取海水管道和取水点延伸至海面几公里深处，抽取> 7°C的海水，对于海水温度低于5°C的情况瑞典专家也束手无策。综上所述，冬季时江、河、湖、海水的水温常常低于5°C，而目前世界上现有技术生产的水源热泵机组均是水温彡5°C的产品，水温低于5°C的水源热泵产品为空白。然而究其关键是世界目前尚没有适应水温低于5°C的蒸发器产品，一旦攻破了适应低于5°C水温的蒸发器，那么适用于低于5°C水温的热泵机组便成为现实。目前，如图1所示，一般的热泵机组包括隔离换热器A、蒸发器B、冷凝器C、制冷压缩机D以及膨胀阀E，本人对“低温水源热泵机组”技术进行长期深入研究和反复试验，发现早先的专利技术只解决了如图1所示的热泵机组的从隔离换热器A二次至蒸发器B—次之间的防冻问题，而没有解决隔离换热器1次与江、河、湖、海水间的防冻问题。换句话说当江、河、湖、海水水温低于5°C以下时，由于一般常规换热器设计标准进出水温差为5°C，当隔离换热器一次进入5°C以下低温水时，由于5°C换热温差即出水也就为0°C，已接近结冰点水温，那么在5°C以下时，比如当进水温度是3°C，那么出水就是-2°C，已经在隔离换热器中结冰了，结冰后热阻无穷大，所以丧失了蒸发换热的作用，这就是目前世界现有技术生产的水源热泵当水源水温低于5°C以下时，无法正常供热的问题所在。从当前所有制冷空调教科书和世界各国换热器厂商所提供的关于蒸发器结构和换热原理可见，导致进出水温差 5°C的原因是水进入蒸发器之后，水被蒸发器内部安装的水程挡水隔板强迫完成多水流程流动换热，其目的是加强换热效果和减小水的流量，最少的流程是2，一般为8流程。经过这样水流程，水在蒸发器换热的过程中水温逐渐降低，以致于在换热管壁上结冰，增加换热阻力，降低换热效果，最终丧失换热功能。
发明内容
本发明针对上述问题，提出一种适应低温水源的超低水温蒸发器以及具有此蒸发器的热泵机组，其可以解决现有的热泵机组在进水温度低于5°C时丧失换热效能的问题。为达到本发明的一个目的，本发明的超低水温蒸发器为一种单一水流程式蒸发换热器，其包括蒸发器外壳体、蒸发换热管、换热管管板、蒸发器封头、挡水板、进水管、出水管、制冷剂供液管以及制冷剂回气管。优选的，本发明的超低水温蒸发器的一种工作方式是水源水经进水管进入蒸发器后，经过挡水板将水均勻分布后，单向经蒸发换热管的管内流向出水管。再优选的，本发明的超低水温蒸发器的另一种工作方式是水源水由进水管进入蒸发器，经挡水板，单向经蒸发换热管的管外流向出水管。再优选的，蒸发器的进水水源水温与出水水温的温差为0. 1 5°C。再优选的，蒸发器的进水水源水温与出水水温的温差为0. 5°C。再优选的，本发明的的超低水温蒸发器的蒸发换热管、蒸发器外壳、换热管管板、 蒸发器封头、挡水板、进水管和出水管由耐盐或其它化学元素腐蚀材料制作，使蒸发器可以用于海水或化工厂污水水源。根据本发明的另一目的，本发明还提出一种热泵机组，包括隔离换热器、冷凝器、 制冷压缩机、膨胀阀以及上述的超低水温蒸发器。本发明的超低水温蒸发器，改变了原有低温蒸发器的多个流程流动换热方式，采用单流程换热，避免了水在蒸发器换热过程中结冰导致丧失换热功能的问题，采用简单的设计达到了使热泵机组能够在低水温的工况下工作，使其应用范围更加广泛，提高了水能源利用的效率。
通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中图1所示为现有技术的的热泵机组的组成架构图；图2所示为本发明的超低水温蒸发器的一个实施方式的结构示意图；以及图3所示为本发明的超低水温蒸发器的另一实施方式的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明的具体结构、实施方式以及功效进行详细说明。如图2所示，本发明的一个实施例的超低水温蒸发器包括由蒸发器外壳体1，在壳体内水平设置的蒸发换热管2，蒸发换热管2固定焊接或涨接在外壳体1两端的换热管管板 3中，在蒸发器外壳体1的两端焊接或法兰连接固定安装封头4，在封头4上装配有水源进水管6和出水管7，在进水管6侧和封头4内安装有挡水板5，在外壳体1下部设有制冷剂供液管8，在其上方配置有制冷剂回气管9。图2所示的超低水温蒸发器的工作原理是水源水由进水管6进入蒸发器之后，先经挡水板5将水束档住防止水短路，并将水分散成均勻水流，单向经每个蒸发换热管2的管内流向出水管7，再由出水管7流出蒸发器。制冷剂液体由供液管8进入蒸发器，经蒸发换热管2外壁与管内水源水蒸发换热，蒸发形成的制冷剂气体由制冷剂回气管9排出并被压缩机吸入。本实施例应用于海水热量提取时，根据海水的流速和蒸发换热管长度，海水的进水温度为-2. 5°C，出水口海水的温度为-3. 0°C，即本实施例的进、出口的水源水的温差为 0. 5°C。如此，在温度较低的江、河、湖、海水源热泵运行中就可以有效地防止水源水结冰的现象发生。图3所示为本发明的另一实施例的超低水温蒸发器的结构示意图。与图2所不同的是，蒸发换热管2'组成U形管结构，水源水由进水管6进入后经蒸发换热管2'的管外形成水流，制冷剂液体由供液管8进入蒸发换热管2'内，管外的水流与管内的制冷剂蒸发换热，出水由出水管7排出。上述实施例的蒸发器的换热管为水平式结构，应当理解的是上述蒸发换热管也可以制作成立式结构或其他结构，而水源水从下方注入或从上端流进也可以，具体就不叙述了。本发明的另一实施例提出一种热泵机组，包括隔离换热器、冷凝器、制冷压缩机、 膨胀阀以及上述的超低水温蒸发器。所述热泵机组可被广泛应用于江、河、湖、海等的水源水温的热量提取利用工程项目上。本发明的超低水温蒸发器以及应用此蒸发器的热泵机组，可以处理的水源水温没有最低限制温度值，只要是液态的非结冰液态的水源，无论水温多低，均可有效地提取其低
温热量。本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。
权利要求
1.一种应用于热泵机组的超低水温蒸发器，其包括蒸发器外壳体(1)、蒸发换热管 (2)、换热管管板(3)、蒸发器封头(4)、挡水板(5)、进水管(6)、出水管(7)、制冷剂供液管 (8)以及制冷剂回气管(9)，其特征在于，当所述蒸发器工作时，水源水由进水管(6)进入蒸发器之后，经挡水板(5)，单一方向水流程经蒸发换热管( 流向出水管(7)。
2.根据权利要求1所述的超低水温蒸发器，其特征在于，所述水源水由进水管(6)进入蒸发器，经挡水板(5)，单一方向水流程经蒸发换热管O)的管内流向出水管(7)。
3.根据权利要求2所述的超低水温蒸发器，其特征在于，所述蒸发器所需的制冷剂液体由供液管(8)进入蒸发器，经蒸发换热管( 外壁与管内水源水蒸发换热，蒸发形成的制冷剂气体由制冷剂回气管(9)排出并被压缩机吸入。
4.根据权利要求1所述的超低水温蒸发器，其特征在于，所述蒸发换热管O)为U形管结构，水源水由进水管(6)进入后经蒸发换热管O)的管外形成水流，与蒸发换热管(2) 内的制冷剂蒸发换热，并由出水管(7)排出。
5.根据权利要求1所述的超低水温蒸发器，其特征在于，所述蒸发器的进水水源水温与出水水温的温差为0. 1 5°C。
6.根据权利要求5所述的超低水温蒸发器，其特征在于，所述蒸发器的进水水源水温与出水水温的温差为0.5°C。
7.根据权利要求1所述的超低水温蒸发器，其特征在于，所述蒸发器外壳(1)、蒸发换热管O)、换热管管板(3)、蒸发器封头G)、挡水板(5)、进水管(6)和出水管(7)由耐盐或其它化学元素腐蚀材料制作，可用于海水水源或化工厂等污水水源。
8.一种热泵机组，用于提取水源水温的热量，其包括隔离换热器、蒸发器、冷凝器、制冷压缩机以及膨胀阀，其特征在于，所述蒸发器为如权利要求1至6项任一项所述的超低水温蒸发器。
全文摘要
本发明提出一种超低水温蒸发器以及具有此蒸发器的热泵机组，所述热泵机组用于提取低温水源中的热量。其中所述超低水温蒸发器包括蒸发器外壳体、蒸发换热管、换热管管板、蒸发器封头、挡水板、进水管、出水管、制冷剂供液管以及制冷剂回气管，所述蒸发器工作时，水源水由进水管进入蒸发器之后，经挡水板，单一方向水流程经蒸发换热管流向出水管。本发明的超低水温蒸发器，改变了原有低温蒸发器的多个流程流动换热方式，采用单流程换热，避免了水在蒸发器换热过程中结冰导致丧失换热功能的问题，采用简单的设计达到了使具有此蒸发器的热泵机组能够在低水温的环境下工作，使其应用范围更加广泛，提高了水能源利用的效率。
文档编号F25B30/06GK102338508SQ20111023721
公开日2012年2月1日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者王全龄 申请人:王全龄