[实用新型]二氧化碳跨临界压缩式热泵用多管束式套管气体冷却器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种二氧化碳跨临界压缩式热泵机组用的制冷剂与水之间的高效换热装置。 

背景技术

传统热泵热水器使用的制冷剂有R22、R134a、R407C等，其对应的冷凝压力分约别为2MPa。和传统制冷剂相比，CO2热泵热水器放热过程的压力达到9～10MPa，比氟利昂热泵制热循环要高5～7倍。系统在这样的高压下运行，必须考虑系统承受高压的性能。由于传统套管换热器承压能力低，换热性能差，故不能直接使用在二氧化碳热泵机组。而且，如果按照常规尺寸的压力容器标准设计高压换热器，会使整个换热器设备笨重、体积大、成本高、传热面积密度小。所以，设计一种适合二氧化碳跨临界压缩式热泵机组的高承压能力、换热效率好、体积小的气体冷却器是业内迫切需要解决的问题。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于二氧化碳跨临界压缩式热泵用多管束式套管气体冷却器，能够承受热泵机组内部高压，提高热泵安全性并进一步提高系统制热效率。 

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：二氧化碳跨临界压缩式热泵用多管束式套管气体冷却器，包括制冷剂铜管接头、分液头、微通道铜管、水管接口、套筒式三通接头和镀锌钢管，所述的微通道铜管置于镀锌钢管内部，二者形成多束套管形式；微通道铜管的外直径介于0.6mm至12.0mm之间，其数量介于10根到200根之间。 

本实用新型通过采用上述结构，能使多管束式套管气体冷却器承受二氧化碳跨临界压缩式热泵机组内部的高压条件，提高整个热泵机组的能效比，并提高热泵的安全性。 

附图说明

图1 是本实用新型所适用的二氧化碳跨临界压缩式热泵的工作原理图。 

图2 是本实用新型的结构示意图。 

图3 是本实用新型的剖面图。 

图4 是现有套管换热器的结构示意图。 

图5是现有套管换热器的剖面图。 

1-制冷剂铜管接头；2-分液头；3-微通道铜管；4-套筒式三通接头；5-水管接口；6-镀锌钢管；7-压缩机；8-回热器；9-节流阀；10-蒸发器；11-贮液器；12-多管束式套管气体冷却器。 

现结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。 

具体实施方式

本实用新型所述的多管束式套管气体冷却器（12），包括制冷剂铜管接头（1）、分液头（2）、微通道铜管（3）、水管接口（4）、套筒式三通接头（5）和镀锌钢管（6）。其中，微通道铜管3置于镀锌钢管6内部，二者形成多束套管形式；微通道铜管3的外直径介于0.6mm至12.0mm之间，其数量介于10根到200根之间。 

下面通过二氧化碳跨临界压缩式热泵机组的工作原理来说明多管束式套管气体冷却器（12）的具体结构和用途。 

二氧化碳（CO2）热泵就是采用CO2作为工质的热泵，与普通热泵一般采用氟利昂作为工质不同，CO2热泵属于超临界循环，即在冷凝器端，CO2是不会被冷凝成液体的，而氟利昂冷媒在冷凝器端是被冷凝成液体再节流的。选用CO2为工质最主要的原因是目前大量使用的氟利昂不仅会破坏臭氧层，而且具有温室效应。作为热泵来说，采用CO2为工质还有一个好处，就是其排气温度较高，而且在低温下的效果也非常好，这就意味着可以加热更高温度的热水，如90℃，也可以在更低环境温度下工作，如-30℃等。 

如图1所示，该二氧化碳跨临界压缩式热泵由压缩机7、多管束式套管气体冷却器12、回热器8、节流阀9、蒸发器10与贮液器11组成封闭回路。整个系统工作的具体原理是，低温、低压的CO2气体在压缩机7中压缩机超临界，然后进入多管束式套管气体冷却器12，被冷却介质（冷却水）所冷却，离开气体冷却器后的高压气体在回热器8中被进一步冷却，然后，CO2气体通过节流阀9降压，经节流后的气体温度下降，部分气体液化，湿蒸气进入蒸发器10中汽化。蒸发器10出口须配置贮液器11，以防压缩机液击和便于压缩机7回油（专用回油管路如图1中虚线所示）也保证了在调节节流阀9时蒸发器10不会被蒸干，同时增大了系统内部容积，避免在高环境温度下怠速时系统内的压力过高。贮液器11出来的低压饱和蒸汽进入回热器的低压侧通道，吸收高压侧通道中超临界流体的热量后，成为过热蒸气进入压缩机7升压，如此周而复始完成循环。