[发明专利]一种兼具蒸发换热与冷凝换热功能的水与制冷剂换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种水与制冷剂换热器，具体涉及一种兼具蒸发换热与冷凝换热功能的水与制冷剂高效换热器。

背景技术

水源热泵系统的冬夏季工况切换方式包括两类：一种是利用介质水管路上的阀门组的启闭组合来改变介质水的流向实现工况切换；一种是利用四通换向阀来改变制冷剂的流向实现工况切换。在利用四通换向阀来改变制冷剂的流向实现工况切换的水源热泵系统中，水与制冷剂换热器必须具有蒸发器和冷凝器的双重功能，即在冬季作为蒸发器的换热器在夏季必须具有冷凝器的功能，在冬季作为冷凝器的另一个换热器在夏季则必须具有蒸发器的功能。在实际运行过程中，由于蒸发换热与冷凝换热的机理和特点显著不同，常规的蒸发器或冷凝器用于实现另外一种换热功能时，会出现以下几个问题：一、对于普遍使用的满液式蒸发器，在实际运行中受到制冷剂液柱高度的影响，下部分换热管的传热效果会受到削弱，而且满液式蒸发器还存在制冷剂充注量较大等问题。二、不论是壳管式蒸发器还是冷凝器，其上部分换热管由于与气态制冷剂相接触，传热系数较小，导致该部分换热面积利用率偏低，应当设法予以提高。三、由于现有的满液式蒸发器换热排管集中布置于设备筒体中下部，上部空间被浪费，当满液式蒸发器切换为冷凝换热功能时，本应起到过热蒸汽遇冷的筒体上部空间却没有布置换热管，而且上部换热管与过热蒸汽进行无相变换热，下部换热管与液态制冷剂进行无相变换热，总体换热效果差，导致冷凝换热量与蒸发换热量相差悬殊。四、现有的壳管式冷凝器换热排管集中于设备筒体的中上部，下部空间被浪费，当壳管式冷凝器切换为蒸发换热功能时，上部换热管将与制冷剂蒸汽相接触，换热效果差，而且容易造成过热度增加。而换热效果本应很好的筒体下部分空间却没有布置换热管，也将导致冷凝换热量与蒸发换热量相差悬殊。

综上所述，现有的热泵系统中蒸发-冷凝两用换热器运行过程中主要存在换热面积利用率低，换热效果较差，蒸发与冷凝工况的换热量相差悬殊的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的热泵系统中蒸发-冷凝两用换热器运行过程中存在换热面积利用率低，换热效果较差，蒸发与冷凝工况的换热量相差悬殊的问题，进而提供一种兼具蒸发换热与冷凝换热功能的水与制冷剂高效换热器。

本发明的技术方案是：一种兼具蒸发换热与冷凝换热功能的水与制冷剂换热器包括筒体、第一管腔体、第二管腔体和多根换热管，第一管腔体和第二管腔体分别固接在筒体的左右两端，介质水入口和介质水出口设置在第一管腔体或者第二管腔体上，制冷剂入口和第一气态制冷剂管口设置在筒体的上端，液态制冷剂管口设置在筒体的下端，多根换热管由上至下依次平行设置在筒体内，并连通第一管腔体和第二管腔体，所述水与制冷剂换热器还包括第一隔板和第一降膜器，第一降膜器设置在筒体内的制冷剂入口的下端口上，第一降膜器的下端上设有多个第一通孔，在所述换热器作为蒸发器时，制冷剂液体通过制冷剂入口流入第一降膜器中，通过第一降膜器上的多个第一通孔形成喷洒，与换热管进行降膜换热，第一隔板设置在筒体内的中部，将筒体的内部分成上下两个腔室，在所述换热器作为蒸发器时，上腔室采用降膜式蒸发，下腔室采用满液式蒸发。

本发明与现有技术相比具有以下效果：1.本发明通过第一隔板将筒体的内部分成上下两个腔室，下腔室采用满液式蒸发，有效的降低了满液式蒸发的制冷剂液面高度，减轻了蒸发中制冷剂静液柱的影响，同时也降低了制冷剂的充注量。2.本发明采用第一隔板将筒体的内部分成上下两个腔室，上腔室采用降膜式蒸发，传热系数比无相变蒸汽换热要提高100倍，而常规满液式蒸发器的上部分换热管进行的是制冷剂蒸汽无相变换热；下腔室采用满液式蒸发，将降膜式蒸发中未充分蒸发的制冷剂液体进行进一步的蒸发，整个换热器的平均传热系数可提高20%到50%，有效的解决了常规换热器在切换为蒸发换热功能时换热面积利用率低的问题。3.本发明采用第一隔板将筒体的内部分成上下两个腔室，上腔室的容积比原来筒体容积要小，使得本发明在作为冷凝器使用时，制冷剂气体在上腔室中流动速度加快，有效地提高了上部分换热管的传热系数，解决了常规换热器在切换为冷凝换热功能时换热面积利用率低的问题。4.本发明的筒体空间利用率高，上部空间和下部空间均布置换热管，而且换热管的传热系数均得到了强化。5.本发明用作蒸发器或冷凝器时的传热系数相当，换热面积利用率相当，因此冷凝换热量与蒸发换热量相等。

附图说明