[实用新型]水下高效换热盘管装置

说明书

所属技术领域

水下高效换热盘管装置涉及一种热量交换装置，尤其是一种制冷空调行业用的地表水换热盘管装置。

背景技术

在冷水机组或水源热泵系统中，根据热源侧的不同，有江河湖海等地表水系统、地下水系统、或者是地埋管系统。在南方地区，地表水丰富，非常适合地表水系统的运用，尤其是江水河水的利用，如长江、湘江等，江水的应用可以是直接利用或者间接利用。

直接利用的地表水应用系统，是直接将江河水通入机组，这种方式虽然换热效率高，但是江河水中的泥沙污屑有可能进入机组而引起堵塞，还有一个问题就是——江河水在丰水季节和枯水季节的水位变化很大，取水头的位置很难确定。如果取水头位置较高，则枯水季节可能不能取水；如果取水头位置较低，则丰水季节可能会有大量泥沙进入取水头，实际设计中这个位置很难确定。间接利用的地表水应用系统，需要使用水下换热盘管进行换热，机组中的循环水和江河水在水下换热盘管中进行热交换，这样完全解决了机组可能堵塞的问题，而且，也可以避免丰水和枯水季节水位变化带来的一系列问题。

目前，国内外对水下换热盘管的研究很少，可供借鉴的技术资料也不多。仅有零星使用的，也是用铝管、无缝钢管或镀锌管等材料做成的，沉浸在江河水中，要么在水流的冲击下变形开裂损坏，要么就是氧化严重，锈迹斑斑。

发明内容

湖南凌天科技有限公司一直致力于地表水系统的应用，为了研究地表水水流特性对水下换热盘管换热性能的影响，攻克提高水下换热盘管的耐水流冲击、耐腐蚀和易清污等能力的新技术、新工艺，并设计出实用的水下高效换热盘管装置，在2009年4月、2009年7月、2009年9月、2010年1月，李明、陈晓、李大鹏、彭军、陈旭、李强等人在湖南湘潭段的湘江，分别进行了水下换热盘管的春季、夏季、秋季、冬季等四个工况的换热测试。

从我们多次现场测试的结果来看，发现了很多严重影响使用的问题，如：水下换热盘管长期浸泡在水中，容易粘附大量的浮屑，尤其是在涨水季节，更是如此，大量浮屑粘附在管道上面，既增大了水流的冲击力，也影响了管道的换热效果；水下换热盘管长期受到水流的冲击，管道很容易因变形而损坏；水下换热盘管长期受枯水丰水的交替变换，使用金属的管道很容易氧化生锈。

2009年7月份湘江流域发洪水，我们做测试的水下换热盘管多次受损折断，导致不能正常进行测试，为此我们投入了大量的人力物力，集中力量对水下换热盘管的材质、结构形式做了大量的分析对比试验，并对缠绕在水下盘管上的浮屑的种类、成因、避免方式等进行了深入研究......最终，研发设计完成了水下高效换热盘管装置，并在2010年4月底5月初，在重庆长江大桥附近的长江江面上，进行了测试验证，达到了我们的预定目标。

在江河流水中使用的水下高效换热盘管装置，最主要的问题是如何保证正常使用，不至于在流水常年累月地冲击下而变形损坏。我们先后对比测试了给水薄壁不锈钢管、给水铜管、无缝钢管、镀锌钢管以及高密度聚乙烯管(HDPE)、中密度聚乙烯管(MDPE)和低密度聚乙烯管(LDPE)、聚丙烯管(PP.R)、硬质聚氯乙烯管(UPV-C)、交联聚丁烯管(PB)等多种材料，优选出PE、PB等柔性管材做水下换热材料。经过现场试验验证，柔性材料允许有一定的变形，在水流的冲击下，只是轻微地晃动；而刚性材料管材，在水流的冲击下，应力集中在节点等焊接部位，很容易产生疲劳而破裂。所以，本实用新型解决其技术问题所采用的首要技术方案是：使用柔性管材作为换热材料。

在江河流水中使用的水下高效换热盘管装置，另一个重要的问题是如何减少浮屑的影响，浮屑随水流对换热盘管进行冲击，有可能损坏水下换热盘管装置，也可能因为粘附大量的浮屑而使换热效果大幅度降低。根据我们的研究资料证明：涨水的时候才有大量浮屑，浮屑主要集中在上层的流水中，浮屑以枯树竹枝、水草以及生活垃圾等为主，浮屑的多少大小随机性很强......水下换热盘管装置越小，越靠近水底，则粘附浮屑的几率越小，经过对多种结构形式的比较，我们选择了由柔性水管缠绕、相互重叠而成的线圈形状的换热盘管结构，这种把换热管材盘成圆盘状的结构在流水中，管与管之间的热干扰不是很大，但是大大减小了换热装置的外形体积，能够尽可能地减少粘附浮屑的可能。