[实用新型]一种采用微通道平行流降膜冷凝器的热泵热水装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种采用微通道平行流降膜冷凝器的热泵热水装置，属于微通道平行流换热和热泵热水机组技术领域。 

背景技术

目前空调制冷主机、中小型热泵热水器等采用的冷凝器的换热元件往往采用铜、不锈钢等材料制成，但其价格较高且长期趋势上行，同时，常规冷凝器采用的冷凝技术的换热强度不高，需通过增大管材面积来满足换热量的需要，又会进一步导致成本上升或人工性能不高，因此采用热工性能更好、成本更低的冷凝技术和材料具有紧迫性和实用价值。 

铝制微通道平行流技术是一种先进实用的换热技术，在汽车空调行业已经大规模推广，而在家用及商用热泵热水机组还存在着一些特殊问题，目前突出的问题包括阻力损失较大、分液不均匀、冷凝换热强度不高等问题。 

如何强化冷凝器的换热能力一直是热泵领域理论和应用方面的主要关注点之一，近年来随着人们对于冷凝器内发生的复杂的两相流换热过程进行了更为深入的理论和实验研究，对其换热特点及其优化措施也进行了更多的探讨，并获得了一些重要成果和进展。例如，考察冷凝换热中的复杂的两相流的发展特点，随着凝结液的增多，换热管截面上反映蒸汽所占比例的空泡率逐渐降低，在湿蒸汽与管壁间的液膜也逐渐增厚，其在传热热阻中所占比例越来越多，并成为主要矛盾，导致冷凝器换热能力下降，而许多厂家为节省成本选配尽可能小的换热器，带来热泵制热能力及其能效比(COP)的降低。如果采取措施将换热截面当地的空泡率提高，其液膜厚度减薄，从而有效降低凝结换热热阻，提高换热能力，就可获得更好的冷凝效果，有效降低冷凝器成本。这一理论也为某些最新研究成果所证实，例如专利号为02130914.0、200520124971.3等即是采用等流速强化凝结过程的方法解决大中型冷水机组的冷凝器强化换热问题，但是用于微通道平行流换热中还存在很大问题，影响热泵等的热工性能指标。为此，有必要寻求可控性更好的降膜冷凝方法。 

实用新型内容

本实用新型的目的和任务是，针对上述存在的问题，采用最新凝结换热两相流理论、微通道平行流理论和实践成果，在微通道冷凝器中采用变截面与及时排液相结合，增强冷凝过程的每一个阶段的换热强度，特别是降低凝结过程中换热管表面的凝结液膜厚度以大幅改善凝结换热强度，从而大幅增强冷凝器整体换热效果，同时有效降低冷凝过程的阻力损 失，实现分液均匀，为大幅提升热泵等的整机性能或降低冷凝器成本提供技术基础。 

本实用新型的具体描述是：一种采用微通道平行流降膜冷凝器的热泵热水装置，由室外机和外绕换热管的储水箱组成，其中外绕于储水箱(12)的换热器采用铝制微通道平行流降膜冷凝器(3)的结构，该微通道平行流降膜冷凝器(3)的集分流管(1)或(4)的隔板(7)之间的区段的下部与集分流管底部的集分液管(6)之间设置有疏水器(5)。 

微通道平行流降膜冷凝器的两个集分流管(1)与(4)之间通过微通道扁管(2)相连，集分流管(1)或(4)的上端与过热蒸汽进口(A)相连，底端与过冷液出口(B)相连，集分流管(1、4)内部设置有隔板(7)，相邻两个隔板之间的空间的上部为集流部分，下部为分流部分，集分流管(1、4)内部隔板(7)的间距从上到下逐渐减少，集分流管(1、4)的底部一段为集分液管(6)，集分流管(1)或(4)的隔板之间的分流部分的下部与集分液管(6)之间设置有疏水器(5)。 

每一个疏水器(5)可采用多种结构，包括一个或一组设置于集分流管(1、4)外部的毛细管结构或微通道扁管结构，或者在集分流管内部隔板上开设的一个或一组孔口结构。 

微通道扁管(2)、集分流管(1、4)和疏水器(5)的材料为铝或铝合金。 

本实用新型所采用的微通道平行流降膜冷凝器既可应用于热泵热水器、空调热水器及其它采用外绕换热器的各类中小型制冷机，用于通过间隔壁面加热储水箱内的冷水，也可用于加热周围空气、其它流体等，均可进行灵活设计，具有很强的适应性。 

本实用新型在每个阶段均采用不同结构，实现了保持凝结过程的高空泡率并使凝结液膜厚度得到有效降低，从而获得最佳凝结换热强度，并在过热蒸汽或过冷液阶段也均实现高效换热，从而达到大幅增强冷凝器整体传热系数的效果，大幅降低所需传热面积，可节省换热管材料30～40％以上。该装置实现了冷凝换热过程的根本性调整，大幅提升冷凝器性能，生产工艺简单可靠，具有良好的可实施性。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，图2是其微通道平行流降膜冷凝器的结构示意图。 

图1、2中各部件编号与名称如下：