[发明专利]热泵型涡流管以及带有该涡流管的换热系统

说明书

技术领域

本发明涉及涡流管能量分离领域，具体是涉及一种热泵型涡流管以及带有该涡流管的换热系统。

背景技术

涡流管是一种结构简单的能量分离装置，通常由涡流室，喷射通道，热端管，冷孔板，热端调节阀，冷端调节阀组成。高压流体进入涡流管后，在涡流室内高速旋转，在涡流管冷端成为低温流体，在涡流管热端成为高温流体。通常，利用涡流管能量分离的特性，将涡流管应用于制冷或制热等场合。例如，将涡流管安装在压缩机后部，经压缩机出来后的高压高温流体进入涡流管，形成更高温度的流体。利用这样的高温流体，通入换热器中，可加热水或其它工质，受热后的水或其它工质可以供给用户。传统的涡流管中，喷射通道通常是一个渐缩喷管，流体进入喷管后，会减压增速，与此同时，流体温度随之降低，这样限制了涡流管的制热性能的充分发挥，并且还会使得喷射通道处流体发生冰堵。除此之外，通常涡流管制热系统直接将涡流管热端的高温气体通入换热器传热，温度降低后的流体直接送回压缩机系统，其实，从换热器流出的工质通常温度相对较高。例如，当温度为80℃的空气进入涡流管喷射通道流通时，温度降低50℃，降温后的流体进入涡流室进行高速旋转，由于涡流管能量分离效应，在热端获得高温流体，温度达到120℃。按照涡流管性能定义，热端温升为热端出口流体温度与进口流体温度之差，此时涡流管热端温升为40℃。但在实际运行中，涡流室中能量分离特性产生的热端温升，即涡流管热端出口流体温度与喷射通道出口流体温度差值，为70℃。对比可以发现，由于涡流管能量分离效应产生的实际温升较大，流体在涡流管喷射通道中流动产生的温降，限制了涡流管能量分离效应，造成热端温度升高较少。如果，能通过适当的措施，使得流体在喷射通道中温度降低值减小，那么，可以提高涡流管热端出口流体的温度。

申请号为CN200810011256.7的专利文献公开了一种热管式涡流管，热管式涡流管的热流出口管向下安放，围绕其管外增加了重力式热管换热器，利用涡流管延长段和热流出口管的一段管壁和套封外壳围成一段外夹套，形成环形截面的空腔作为热管的蒸发室，内盛可蒸发的工质，将涡流管热股流体通过热管的高效传热循环，传递到涡流管喷射通道流道的壁面进行加热。利用该热管式涡流管可以将涡流管热端的高温流体的热量，利用热管中的工质，传递到喷射通道处，将喷射通道温度升高。利用热管将涡流管热端的热量传递到喷射通道处进行回热，虽然喷射通道温度升高，但涡流管热端热流体温度会降低，从而不利于其进行制热工况的应用，并且，该涡流管主要应用于天然气等含有冷冻组分的压力气体的节流减压场合，代替节流阀节流减压而不会产生冰堵，不利用于涡流管制热工况的使用。

发明内容

本发明提供了一种热泵型涡流管，该涡流管通过在涡旋分离器处的喷射通道中加入回热装置，利用外部的热源对涡旋分离器内的喷射流体进行回热，提高了涡流管热端高温流体的出口温度，提高其制热特性。

一种热泵型涡流管，包括涡流室以及设置在涡流室两侧壁的冷流出口和热端管，所述涡流室内设有筒状的涡旋分离器，该涡旋分离器的侧壁开有若干喷射通道，喷射通道内设有喷嘴，所述涡旋分离器的侧壁中开有回热流道，所述涡流室的室壁上开有与所述回热流道连通的回热介质入口和回热介质出口；所述回热流道沿涡旋分离器的圆周向依次穿过各个喷射通道，同时包围其中的喷嘴的外壁进行换热。

为降低回热流道的加工难度，作为优选，所述回热流道由多段依次衔接的子通道构成，各个子通道均沿涡旋分离器的切向布置。所述个子通道均具有延伸至所述涡旋分离器的侧壁端口，该端口内密封设置有挡板。实际加工时，按照要求首先确定侧壁端口的位置，根据预定的尺寸直接在涡旋分离器外壁上进行加工通道即可，加工通道完成后，将预制的管路置入到通道内即可。

为便于与外部热源连接，作为优选：所述回热流道具有处在涡旋分离器外壁的进口和出口；所述涡流室的内壁上开有回热介质入口的部位与所述回热流道的进口密封对接；所述涡流室的内壁上开有回热介质出口的部位与所述回热流道的出口密封对接。实际安装过程中，直接将回热介质入口和回热介质出口与外部换热介质管道连通即可。

为保证回热介质入口与回热流道的进口的密封固定，作为优选：所述回热流道的进口部位设有内螺纹；所述回热介质入口中穿设有第一紧固螺栓，该第一紧固螺栓的螺纹部分与所述回热流道的进口的内螺纹相配合；所述回热介质入口的内壁设有第一限位台阶，所述第一紧固螺栓的头部靠近螺纹部分的一侧抵接在第一限位台阶上；所述第一紧固螺栓带有若干轴向的通孔，分别与回热流道和回热介质入口连通。