热交换系统的制作方法

热交换系统的制作方法
【专利摘要】一种热交换系统，由封闭式子系统和开放式子系统构成，封闭式子系统中的一号热交换器和二号热交换器采用管道并联；开放式子系统中的相变装置内采用隔板和蒸汽百叶窗分隔为冷凝室和汽化室；汽化室的液体出口顺序连接泵和射流器的喷嘴，射流器的负压腔连接冷凝室的汽体出口；汽化室的上方安装液汽喷头，液汽喷头的入口连接加热装置的出口，加热装置的液体入口连接热交换塔；射流器的液汽出口连接非密封式的喷射箱，喷射箱的液体出口连接安装在热交换塔内的液体喷头；一号热交换器安装在冷凝室内，二号热交换器安装在热交换塔内的液体喷头的下房；汽化室内安装有液位传感器，汽化室液位传感器控制加热装置的工作状态。
【专利说明】热交换系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能够充分利用液汽潜热和显热的热交换系统。
【背景技术】
[0002]随着人口数量的不断增长和经济的迅速发展，加剧了矿物能源的消耗和枯竭，同时给环境也带来了较严重污染和破坏。为此，人们正以极大的努力去寻找能源的出路:一是节约能源，二是开发新能源。到目前为止，节能技术一方面以热力学第一定律为基础，从量方面着手，减少各种损失与浪费；另一方面从热力学第二定律出发，从质的方面着手研究，利用低位能源(空气、土地、水、太阳能、工业废热等)代替一部分高位能源(煤、石油、电能)，以节约高位能源。因此，利用低位能源的热泵技术已经引起人们重视。
[0003]热泵的能效比和环境温度是直接的有关系，如果加热相同温度的水，与环境温度成正比，环境温度越高效率也越高，环境温度越低效率也越低，同时制冷剂的充注量的多少，吸气，排气温度都是直接影响能效的主要原因。 利用少量高品位的电能作为驱动能源，从低温热源高效吸收低品位热能并传输给高温热源，达到了 “泵热”的目的。热泵技术也是一种提高能量品位的技术，它不是能量转换的过程，不受能量转换效率极限100%的制约，而是受逆卡诺循环效率的制约。其效率COP是指产热量和输入电能之比较。其理论效率为(工作温度+273)/温升Λ T0当工作温度25°C，Λ T为20°C时，理论制热系数就可以达到COP =15。但是实际当中，电动机效率=0.95，压缩机效率=0.8，换热器效率=0.9，系统效率=0.8，则总效率为 0.95X0.8X0.9X0.8=0.55.COP 实=15X0.55=8.25。这就是说投入IKW的电能来搬运热能，当工作温度25°C，Λ T为20°C时，最高可以搬运8.25KW的热量。
然而，与空气源热泵生产企业快速发展的形势不同，空气源热泵在我国的应用状况并不理想。长久以来，空气源热泵只在我国的广东、福建、浙江、湖南、江西、云南等南方地区得到了一些应用，其在北方地区推广的状况不尽如人意。对此，业内人士指出，在寒冷气候下，空气源热泵的机组盘管上很容易出现结霜的现象，这对整个空气源热泵机组的正常供热极其不利。想要促进空气源热泵在北方地区的应用，必须及时解决空气源热泵机组盘管在低温环境下容易结霜这一问题。但是，目前我国空气源热泵机组中所采用的几种化霜技术的化霜效果大都不太理想。
[0004]据空调制冷大市场的资料了解，目前空气源热泵中所采用的化霜技术主要有三种:四通阀反向化霜、热气旁通化霜、电加热化霜。就应用情况而言，利用四通阀反向化霜这种技术进行化霜的产品相对较多。虽然四通阀反向化霜的化霜效果较好，但利用此种技术进行化霜时，空气源热泵的压缩机停止供热，反向作制冷开始运转，故系统供热量明显受到影响。经有关测试，采用这种技术进行化霜时所造成的热损失约占空气源热泵总能耗损失的10.2%。同时该化霜技术还容易导致“液击”，对压缩机的正常使用十分不利。
[0005]另外，采用热气旁通化霜这种技术的企业也比较多。这种技术虽然对整个空气源热泵系统所造成的冲击比较小，安全性相应较高，但其最大的弊端在于化霜的效果不够彻。
[0006]相对于以上两种技术而言，电加热化霜这种技术的应用率比较低。虽然它的实际化霜效果最为理想，但采用电加热化霜需要使用电加热管，这使得空气源热泵的能耗增大，进而使其节能的优势不复存在。另外，电加热管的使用寿命有限，且存在过热导致起火的可能，在安全性方面还存有隐患。
[0007]除以上技术外，在一些文献中虽然也提出了最大平均供热量控制化霜这一类很有新意的技术，但这些技术目前大多还停留在理论研究阶段，实际应用案例很少。正是由于空气源热泵机组盘管在低温环境下容易结霜这一问题至今也没有得到有效解决，所以，不少空气源热泵的生产厂家对于空气源热泵化霜效果不佳这一问题都遮遮掩掩。因为这一现象与其对外所宣传的空气源热泵节能、环保、安全、可全天候使用的形象相互矛盾。
[0008]据悉，目前一些空气源热泵的生产企业在空气源热泵的化霜方面已经取得了一定的进展，经过改进的空气源热泵产品，已经可以在零下15摄氏度的环境下正常使用，可以适应大部分地区的气候。但这对于冬季极度严寒的北方地区，还略显不足，还有待进一步的改进。总之，化霜效果不够理想已经成为制约空气源热泵在我国大范围推广的重要因素，也是众多生产企业所不得不克服的一个“软肋”。尤其我国部分还停留在利用自然界矿物能源做采暖主要的资源手段，这对于我国治理雾霾天气有很不好的影响，我们怎样另辟蹊径地去解决这一采暖刺手的问题呢，也是治理我国雾霾天气首当其冲的问题。[0009]其实空气中本身就蕴含巨大的热能，尤其是水汽的潜热也不可小觑，我们怎样去开发利用空气能呢，科技工作者也做了大量的尝试，如有一种热源塔，它就是利用空气能进行采暖的，但是现行的热源塔所存在弊端也挺多，不冻液在与空气进行能量交换过程中会不断吸收空气中的水汽，从而使不冻液浓度下降，若不加以浓缩，其凝固点就会升高，甚至会造成无法运行的情况，如果加以浓缩势必增大能耗量，能效比也会下降。有鉴如此，本发明专利采用了即不影响浓缩效果，也不丧失水汽潜热的办法，采用了喷射引射原理让不冻液在较低温度情况下蒸发，并且蒸发了的水汽，又在换热器里冷凝成液态水，其冷凝的潜热又重新反馈给了换热器内部的不冻液，达到了完美吸收空气中水汽潜热目的，而不像现行的热源塔把得来的水汽潜热，在不冻液浓缩过程中又白白地放弃掉了，而且要赔上浓缩的能耗，真是得不偿失呀。
[0010]空气中热源何其多，那是源源不断的，也是取之不尽用之不竭的。只是我们怎样采用非常经济的手段来驱动空气中的热能向高温处转移的问题，这是一个巨大课题，也是值得深究的课题。
[0011]现有热源塔排出的是水汽，其对空气中的水汽潜热是得而复失，未加以充分利用，并且，其对不冻液进行浓缩还要消耗一部分热能；在湿度越大的地方，能耗更多，利用价值越小。

【发明内容】

[0012]本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种液汽潜热能够充分被利用、运行部件少、运行稳定可靠的热交换系统。
[0013]本发明解决其技术问题采用的技术方案是:一种热交换系统，由封闭式子系统和开放式子系统构成，所述封闭式子系统中的一号热交换器和二号热交换器通过管道并联，所述管道的两个端口 A、B与工作站连接；所述开放式子系统中的相变装置为密封式箱体结构，其内采用隔板和蒸汽百叶窗分隔为冷凝室和汽化室，所述隔板位于蒸汽百叶窗的下方；所述汽化室的液体出口顺序连接泵和射流器的喷嘴，所述射流器的负压腔连接冷凝室的汽体出口 ；汽化室的上方安装液汽喷头，液汽喷头的入口连接加热装置的出口，加热装置的液体入口连接热交换塔；射流器的液汽出口连接非密封式的喷射箱，喷射箱的液体出口连接安装在热交换塔内的液体喷头；一号热交换器安装在冷凝室内，二号热交换器安装在热交换塔内的液体喷头的下方；汽化室内安装有液位传感器，当汽化室内的液位传感器检测到汽化室的液位高于设定值时，加热装置工作，反之，加热装置停止工作。
[0014]进一步，所述一号热交换器和二号热交换器的并联入口处安装有液体分流阀。
[0015]进一步，所述冷凝室的上方和下方设置有进气阀和排水阀，冷凝室内安装有冷凝水液位传感器，当冷凝水液位传感器检测到冷凝水的液位高于设定值时，进气阀和排水阀同时打开，进气排液；否则，进气阀和排水阀均处于关闭状态。
[0016]进一步，所述液体喷头的上方安装有抽风机，且热源塔的侧壁上设有通风口。
[0017]与现有技术相比，本发明具有以下优点:(I)系统流程结构简单，投资成本低；(2)运行部件少，运行稳定可靠；(3)质量轻、体积小、安装简单，无须人值守；(4)既没有结霜结露之虞，又可以充分利用空气中水汽的潜热，使其作为热源的重要组成部分，而且不受条件限制，在湿度非常大的地方，更能彰显其优越性；(5)能效比高，比现行空气能热泵更经济更节能；(6)液汽潜热和显热可以充分得到利用。
【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1为本发明一实施例的结构示意图。
[0019]图中:1-液体分流阀，2-进气阀，3-—号热交换器，4-相变装置，5-冷凝室液位传感器，6-冷凝室，7-排水阀，8-隔板，9-汽化室，10-汽化室液位传感器，11-加热装置，
12-二号热交换器，13-热源塔，14-抽风机，15-液体喷头，16-通风口，17-喷射箱，18-射流器，19-液汽喷头，20-泵，21-蒸汽百叶窗。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
[0021]参照附图:本发明由封闭式子系统和开放式子系统构成；所述封闭式子系统中的一号热交换器3和二号热交换器12采用管道并联，管道的两个端口 A、B与工作站连接；所述开放式子系统中的相变装置4为密封式箱体结构，其内采用隔板8和蒸汽百叶窗21分隔为冷凝室6和汽化室9，隔板8位于蒸汽百叶窗21的下方；汽化室9的液体出口顺序连接泵20和射流器18的喷嘴，射流器18的负压腔连接冷凝室6的汽体出口 ；汽化室9的上方安装液汽喷头19，液汽喷头19的入口连接加热装置11的出口，加热装置11的液体入口连接热源塔13 ;射流器18的液汽出口连接喷射箱17，喷射箱17的液体出口连接安装在热源塔13内的液体喷头15 ;—号热交换器3安装在冷凝室6内，二号热交换器12安装在热交换塔13内的液体喷头15的下方；水汽室9内安装汽化室液位传感器10，当汽化室液位传感器10检测到汽化室9的液位高于设定值时，加热装置11工作，反之，加热装置11停止工作。[0022]所述一号热交换器3和二号热交换器12的并联入口处安装液体分流阀I。
[0023]所述冷凝室6的上方和下方设置进气阀2和排水阀7，冷凝室6内安装冷凝水液位传感器5，当冷凝水液位传感器5检测到冷凝水的液位高于设定值时，进气阀2和排水阀7同时打开，进气排液；否则，进气阀2和排水阀7均处于关闭状态。
[0024]所述液体喷头15的上方安装抽风机14，且热源塔13的侧壁上设置通风口 16。
[0025]所述液体分流阀1、进气阀2、凝室液位传感器5、排水阀7，汽化室液位传感器10、抽风机14、液体喷头15、射流器18、液汽喷头19和泵20采用市售产品。液体分流阀I功能是为一号热交换器3和二号热交换器12分配介质的流量。
[0026]所述一号热交换器3、二号热交换器12采用空气侧带翅片的并且能够实现逆流的换热器进行配套。
[0027]所述端口 A、B连接的工作站，为一个或者一组热能交换器。
[0028]实施例1:
两个子系统:封闭式子系统和开放式子系统。
[0029]封闭式子系统中的一号热交换器3和二号热交换器12采用管道并联，管道的两个端口 A、B与工作站连接。
[0030]开放式子系统中的相变装置4为密封式箱体结构，其内采用隔板8和蒸汽百叶窗21分隔为冷凝室6和汽化室9，隔板8位于蒸汽百叶窗21的下方；汽化室9的液体出口顺序连接泵20和射流器18的喷嘴，射流器18的负压腔连接冷凝室6的汽体出口 ；汽化室9的上方安装液汽喷头19，液汽喷头19的入口连接加热装置11的出口，加热装置11的液体入口连接热源塔13 ;射流器18的液汽出口连接喷射箱17，喷射箱17的液体出口连接安装在热源塔13内的液体喷头15 ;—号热交换器3安装在冷凝室6内，二号热交换器12安装在热源塔13内的液体喷头15的下房；汽化室9内安装有液位传感器10。
[0031]当汽化室液位传感器10检测到汽化室9的液位高于设定值时，加热装置11工作，反之，加热装置11停止工作。
[0032]在封闭式子系统中的端口 B之后安装强制循环泵，让封闭式子系统中的液体介质从端口 A分流进入一号热交换器3和二号热交换器12,然后由端口 B出。在本实施例中，一号热交换器3和二号热交换器12中流过的液体介质没有人为的干预。
[0033]实施例2:
在实施例1的基础上，在一号热交换器3和二号热交换器12的并联入口处安装液体分流阀I。在本实施例中，一号热交换器3和二号热交换器12中流过的液体介质通过液体分流阀I比例分配。
[0034]实施例3、4:
分别在实施例1、2的基础上，在冷凝室6的上方和下方设置进气阀2和排水阀7，冷凝室6内安装冷凝水液位传感器5，当冷凝水液位传感器5检测到冷凝水的液位高于设定值时，进气阀2和排水阀7同时打开，进气排液；否则，进气阀2和排水阀7均处于关闭状态。
[0035]实施例5-8:
分别在实施例1-4的基础上，在液体喷头15的上方安装抽风机14，且热源塔3的侧壁上设置通风口 16。
[0036]本发明系统适用于采暖、制卫生热水。[0037]本发明的系统理论基础:将一个子系统的潜热或/和显热的热能传递给另外一个子系统，接受热能的子系统以显热方式工作。
[0038]工作原理:加热装置11工作时，其产生的热不冻液或/和蒸汽由液汽喷头19进入汽化室9，部分热不冻液在汽化室9内汽化，汽化室9内的蒸汽通过蒸汽百叶窗21进入冷凝室6，将高温热能以潜热的形式传递给一号热交换器3 ;泵20将汽化室9内未汽化的不冻液送入射流器18的喷嘴，冷凝室6的蒸汽通过管道连接到射流器18的负压腔，射流器18的喷嘴喷射不冻液时，射流器18的负压腔的负压将冷凝室6造成一定真空环境，其目的就是为了利用压差使汽化室所产生的水汽向冷凝室6流去；射流器18的液汽出口将液汽喷射到喷射箱17内，喷射箱17的液体出口连接安装在热源塔13内的液体喷头15 ;用喷射箱17内的不冻液喷淋至二号热交换器12的外壁，即:两个系统均以显热的方式传递热能。
[0039]本发明与现有热源塔的显著区别于:本发明不仅没有结霜结露之虞，还可以充分利用空气中水汽的潜热，使其作为热源的重要组成部分，这样，便可以得到廉价的空气能热源，不论在哪里空气能到处会有，而且不受条件限制，在湿度非常大的地方，本发明更能彰显其优越性。
【权利要求】
1.一种热交换系统，其特征在于:由封闭式子系统和开放式子系统构成，所述封闭式子系统中的一号热交换器(3)和二号热交换器(12)通过管道并联，所述管道的两个端口A、B与工作站连接；所述开放式子系统中的相变装置(4)为密封式箱体结构，其内采用隔板(8)和蒸汽百叶窗(21)分隔为冷凝室(6)和汽化室(9)，隔板(8)位于蒸汽百叶窗(21)的下方；所述汽化室(9)的液体出口顺序连接泵(20)和射流器(18)的喷嘴，射流器(18)的负压腔连接冷凝室(6 )的汽体出口 ；汽化室(9 )的上方安装有液汽喷头(19 )，所述液汽喷头(19 )的入口连接加热装置(11)的出口，所述加热装置(11)的液体入口连接热源塔(13);所述射流器(18)的液汽出口连接喷射箱(17)，所述喷射箱(17)的液体出口连接安装在热交换塔(13)内的液体喷头(15);所述一号热交换器(3)安装在冷凝室(6)内，二号热交换器(12)安装在热源塔(13)内的液体喷头(15)的下方；所述汽化室(9)内安装有汽化室液位传感器(10)，当汽化室液位传感器(10)检测到汽化室(9)的液位高于设定值时，所述加热装置(11)工作，反之，所述加热装置(11)停止工作。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于:所述一号热交换器(3)和二号热交换器(12)的并联入口处安装有液体分流阀(I)。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于:所述冷凝室(6)的上方和下方分别设置进气阀(2 )和排水阀(7 )，所述冷凝室(6 )内安装有冷凝水液位传感器(5 )，当冷凝水液位传感器(5)检测到冷凝水的液位高于设定值时，所述进气阀(2)和排水阀(7)同时打开，进气排液；否则，所述进气阀(2)和排水阀(7)均处于关闭状态。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于:所述液体喷头(15)的上方安装有抽风机(14)，且热源塔(13)的侧壁上设置通风口( 16)。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于:所述液体喷头(15)的上方安装有抽风机(14)，且热源塔(13)的侧壁上设置通风口(16)。
【文档编号】F25B30/06GK103673396SQ201310710441
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】刘赟, 刘小江 申请人:湖南创化低碳环保科技有限公司