专利名称：一种可调负荷的高精度换热器的制作方法
技术领域：
本发明属于制冷与空调产品试验装置技术领域，具体涉及一种可调负荷的高精度换热器。
背景技术：
随着经济的快速发展和人民生活质量的不断改善，我国的家电行业发展迅速，其中冰箱行业涌现出大量的小型压缩机产品，需要不断地完善冰箱的设计、生产和试验检测手段。由于冰箱的试验手段能对其设计和生产的全过程进行一种客观的反应，因此业界对冰箱压缩机的试验装置有了越来越高标准的追求。以往的小冷量换热器，需要的换热面积很小，制作精度要求高，工期长，成本也较高。使用时，对配置的风路或者水路配件要求很高。以水换热器为例，其需要的调节阀或者水泵很小，对管路、阀体、水泵的漏热和蓄热量要求很高，这就需要使用很高档的金属材料。 如果使用水浴等换热环境，不但使用时控制调节过程漫长，大大降低了试验的效率，而且试验成本更是直线飙高。由于小冷量换热的要求较高，因此现有装置中的调节阀、水泵或是换热器基本依赖进口，价格不菲，且适应性和通用性都不强，不易于大面积的推广和使用。进一步的，对于应用于试验装置中的换热器，由于冷凝器和过冷器及量热器的要求不同，所以需要进行非标的再设计和改造，给工程带来了不少麻烦。所以国内的制冷空调试验装置领域亟切期盼一种控制方便、调节简单快捷、用途广泛且价格低廉的小冷量换热器问世。
发明内容
本发明的目的是提供一种可调负荷的高精度换热器，本高精度换热器结构简单， 换热量小，调节稳定，能够使小换热量的调节精度大大提高，确保了试验系统的准确性和可靠性。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种可调负荷的高精度换热器，包括封闭的筒体，所述筒体中设置有换热盘管，且筒体中充填有导热介质，所述换热盘管的进口管路和出口管路均伸出在筒体的外侧；所述筒体中还设置有对导热介质进行加热的电加热器。本高精度换热器还可以通过以下方式得以进一步实现所述导热介质为R123或R11。所述电加热器浸没在导热介质中，换热盘管设置在导热介质的液面上侧。所述筒体的上部设置有压力保护装置。所述压力保护装置包括设置在筒体上顶面处的用于检测换热器内部压力的压力开关，压力开关与设置在筒体外侧的压力显示装置和/或报警装置电连接。所述压力保护装置还包括设置在筒体上顶面处的压力安全阀。所述筒体的上部还设置有向筒体内部输送导热介质的输送管，所述输送管上设置有阀门。所述换热盘管的上侧设置有冷却盘管，冷却盘管通过冷却管路与设置在筒体外侧的制冷装置相连通并构成冷却回路。所述制冷装置为压缩冷凝机组。所述筒体的主体为Φ 159或Φ 189或Φ 219的无缝钢管，无缝钢管的底部和顶部均焊接有密封板。本发明和现有技术相比具有以下有益效果1)、本发明尤其适用于微小换热量的调节，当换热管路中的制冷剂为R22时，下限流量约^g/h。2)、本发明可以作为加热换热器或者冷却换热器，通用性很强，便于推广使用。3)、相较于传统的换热器，本发明调节精度高，跨度更大，受外界影响很小。4)、本高精度换热器中没有传统的水管路或是风机等部件，空间不受影响和限制， 尤其便于应用于移动式的系统产品中；适于模块化和产品化。5)、本高精度换热器调节效率高，操作简单且换热速度快。
图1是本高精度换热器的结构示意图。图中标记的含义如下10-筒体 20-导热介质30-换热盘管31-进口管路32-出口管路40-电加热器50-制冷装置51-冷却盘管60-压力开关70-压力显示装置80-压力安全阀90-阀门
具体实施例方式如图1所示，一种可调负荷的高精度换热器，包括封闭的筒体10，所述筒体10中设置有换热盘管30，且筒体10中充填有导热介质20，所述换热盘管30的进口管路31和出口管路32均伸出在筒体10的外侧；所述筒体10中还设置有对导热介质20进行加热的电加热器40。导热介质20 —般选择为低沸点、物理性质稳定的液体，以确保换热器能够安全稳定的工作，本发明中的导热介质20优选为R123或R11。进一步的，如图1所示，所述电加热器40浸没在导热介质20中；换热盘管30设置在导热介质20的液面上侧，或者换热盘管30的一部分浸没在导热介质20中。当电加热器40通电加热时，由于电加热器40浸没在导热介质20中，因此导热介质20被电加热器40加热后变为低压蒸汽，低压蒸汽上升至筒体10顶部时又因温度降低而被冷却为低压液体，然后滴落在载有循环制冷剂的换热盘管30上，此低压液体又与换热盘管30内部的循环制冷剂进行换热，从而实现了对制冷剂的降温作用。在上述技术方案中，也即在调节换热盘管30内部循环制冷剂温度的部件仅为电加热器40的情况下，本发明可以用作压缩机试验装置上常用的量热器，只需要精确的测量电加热器40也即电加热管的功率即可满足量热器的高标准要求。
为了提高本高精度换热器在工作时的安全性和稳定性，所述筒体10的上部设置有压力保护装置。压力保护装置有多种实现方案，优选的，如图1所示，所述压力保护装置包括设置在筒体10上顶面处的用于检测换热器内部压力的压力开关60，压力开关60与设置在筒体 10外侧的压力显示装置70和/或报警装置电连接，则当本高精度换热器内部的压力异常时，压力开关60通过压力显示装置70显示压力的同时，还通过报警装置发出声光报警，以提醒操作人员的注意。进一步的，如图1所示，所述压力保护装置还包括设置在筒体10上顶面处的压力安全阀80，从而确保了本高精度换热器的安全性能。导热介质20的充填方式也有多种选择，比如在筒体10上开设一灌装孔，通过此灌装孔将导热介质20充填到筒体10内部，再用堵头将灌装孔堵死即可。优选的，如图1所示，所述筒体10的上部还设置有向筒体10内部输送导热介质20 的输送管，所述输送管上设置有阀门90。则当需要向筒体10的内部充填导热介质20时，可以打开阀门90，通过输送管灌入导热介质20即可，操作简便且便于控制。作为本发明的优选方案，如图1所示，所述换热盘管30的上侧设置有冷却盘管51， 冷却盘管51通过冷却管路与设置在筒体10外侧的制冷装置50相连通并构成冷却回路。进一步的，所述制冷装置50为压缩冷凝机组。更进一步的，所述筒体10的主体为Φ 159或Φ 189或Φ 219的无缝钢管，无缝钢管的底部和顶部均焊接有密封板。下面结合图1对本发明的工作过程做进一步说明。如图1所示，所述换热器筒体10由Φ 159无缝钢管制成，无缝钢管的底部和顶部均焊接密封板，且筒体10的底部处设有电加热管接头，用于安装电加热管也即电加热器 40 ；筒体10的上部装有冷却盘管51，冷却盘管51与设置在筒体10外侧的制冷装置50也即压缩冷凝机组相连接并构成冷却回路。所述制冷装置50也即压缩冷凝机组作为换热器的冷源，用于冷却设置在换热盘管30中的循环制冷剂。设置在筒体10下部的并浸没在导热介质20中的电加热器40也即电加热管作为换热器的热源，主要用于加热设置在换热盘管30中的循环制冷剂。筒体10 的中部为换热盘管30，换热盘管30内部流过的循环制冷剂通过导热介质20、冷源及热源换热。所述导热介质20 —般为低沸点、物理性质稳定的液体，优选为R123或R11。导热介质20被电加热器40加热后变为低压蒸汽，低压蒸汽升至筒体10上部的冷却盘管51处， 通过对流换热被冷却盘管51的冷量冷凝为低压液体，然后滴落在中部的设置有循环制冷剂的换热盘管30上，又与换热盘管30内部的循环制冷剂进行换热，从而实现了循环制冷剂的加热和降温。在上述换热过程中，由于筒体10的体积很小，热容量有限，所以其和外界的热量交换很小，从而为小换热量提供了良好的先决条件。与此同时，对换热盘管30内的循环制冷剂进行加热或是冷却，取决于制冷装置50也即压缩冷凝机组的冷量和电加热器40热量的差值；单一的冷量和热量难以做到很小的程度，但是冷量和热量的差值可以做得很小，而且由于换热器整体的漏热和蓄热很少，从而确保了本发明能够进行高精度的微小流量的加热或冷却。实验证明，以制冷剂R22为例，实现加热或是冷却稳定调节的最小制冷剂流量为 2kg/h0本换热器中制冷装置50也即压缩冷凝机组的冷量相对固定，操作人员的调节对象是电加热器40也即电加热管，并通过加热导热介质20进行换热。传统的制冷剂系统中常用的水换热器或风换热器，由于换热量主要通过控制水量或是风量来调节，容易受到水温波动，水温分层或是风速波动、风量干扰的影响而产生波动，进而产生测量和计算上的误差。而本发明中的电加热管热量的调节通过可控硅实现，控制精度更高，测量和计算更加准确。更重要的是换热过程几乎不受外界环境影响；特别适用于高精度的控制和测量系统，例如制冷空调产品的试验装置领域。在上述技术方案中，由于操作人员控制的是冷源和热源之间的热量差值，所以调节的跨度理论上从O 100%都可以覆盖，从实际使用情况来看，在5 100%的范围内都可以精确调节控制，调节换热量的跨度可以达到20倍。而传统的制冷剂系统中常用的水换热器或风换热器，换热量主要通过控制水量或是风量来调节，依靠的设备是变频器或是流量控制阀门，变频器的理论可调范围在10 100%之间，但在实际使用中，由于传统换热器受到低水流速的影响，换热系数大大降低，实际的可调范围在15 100%，调节跨度不到7 倍；而风换热器中不确定的因素影响更多，调节范围基本也在7倍左右。所以使用了本发明的制冷空调产品的试验装置，综合其他设备，其理论上可调的跨度达到了 10倍左右。能够大大提升试验装置的适用性，也间接地降低了建设方的成本投入。
权利要求
1.一种可调负荷的高精度换热器，包括封闭的筒体(10)，其特征在于所述筒体(10) 中设置有换热盘管(30)，且筒体(10)中充填有导热介质(20)，所述换热盘管(30)的进口管路(31)和出口管路(3 均伸出在筒体(10)的外侧；所述筒体(10)中还设置有对导热介质00)进行加热的电加热器00)。
2.根据权利要求1所述的可调负荷的高精度换热器，其特征在于所述导热介质00) 为 R123 或 R11。
3.根据权利要求1所述的可调负荷的高精度换热器，其特征在于所述电加热器GO) 浸没在导热介质O0)中，换热盘管(30)设置在导热介质O0)的液面上侧。
4.根据权利要求3所述的可调负荷的高精度换热器，其特征在于所述筒体(10)的上部设置有压力保护装置。
5.根据权利要求4所述的可调负荷的高精度换热器，其特征在于所述压力保护装置包括设置在筒体(10)上顶面处的用于检测换热器内部压力的压力开关(60)，压力开关 (60)与设置在筒体(10)外侧的压力显示装置(70)和/或报警装置电连接。
6.根据权利要求5所述的可调负荷的高精度换热器，其特征在于所述压力保护装置还包括设置在筒体(10)上顶面处的压力安全阀(80)。
7.根据权利要求1 6任一项所述的可调负荷的高精度换热器，其特征在于所述筒体(10)的上部还设置有向筒体(10)内部输送导热介质O0)的输送管，所述输送管上设置有阀门(90)。
8.根据权利要求3 6任一项所述的可调负荷的高精度换热器，其特征在于所述换热盘管(30)的上侧设置有冷却盘管(51)，冷却盘管(51)通过冷却管路与设置在筒体(10) 外侧的制冷装置(50)相连通并构成冷却回路。
9.根据权利要求8所述的可调负荷的高精度换热器，其特征在于所述制冷装置(50) 为压缩冷凝机组。
10.根据权利要求9所述的可调负荷的高精度换热器，其特征在于所述筒体(10)的主体为Φ 159或Φ 189或Φ 219的无缝钢管，无缝钢管的底部和顶部均焊接有密封板。
全文摘要
本发明属于制冷与空调产品试验装置技术领域，具体涉及一种可调负荷的高精度换热器。本高精度换热器包括封闭的筒体，所述筒体中设置有换热盘管，且筒体中充填有导热介质，所述换热盘管的进口管路和出口管路均伸出在筒体的外侧；所述筒体中还设置有对导热介质进行加热的电加热器。所述换热盘管的上侧设置有冷却盘管，冷却盘管通过冷却管路与设置在筒体外侧的制冷装置相连通并构成冷却回路。本发明尤其适用于微小换热量的调节，且本发明可以作为加热换热器或者冷却换热器，通用性很强，便于推广使用。本发明调节精度高，跨度更大，受外界影响很小，且本发明尤其便于应用于移动式的系统产品中，适于模块化和产品化。
文档编号G01K17/00GK102563965SQ201210002508
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者周全, 李涛, 杨厚太, 王博, 王晓光, 蔡松素, 许敬德 申请人:合肥通用机械研究院