[实用新型]一种高效同轴套管换热器

说明书

本实用新型涉及一种高效同轴套管换热器，包括内管和套设在所述内管外部且一端封闭的外管，所述外管内壁与所述外管外壁之间形成入流通道，所述内管中形成与所述入流通道连通、截面积减小的出流通道；所述外管内壁上设有沿轴向均匀分布的波纹结构。本实用新型套管换热器外管采用内壁设波纹的不锈钢金属管，有利于减少了流体与土壤的传热热阻，强化了外管与土壤的换热，液体工质也不易在管壁上结垢，同时提高了防震性能良好，具有较高的承压能力和抗腐蚀性能。内管内设截面接较小的流体通道有利于增大流体出口速度，减少了换热器内管的热损失。

技术领域

本实用新型涉及套管换热器技术领域，尤其是一种高效同轴套管换热器。

背景技术

套管换热器是地源热泵系统的关键部件，其换热效率的高低直接影响到了整个系统的能效。随着地源热泵的不断推广，对地源热泵系统整体能效的要求越来越苛刻，这就对套管换热器地换热效率、承压能力、抗震能力等各项指标提出了更高地要求。

现有的套管换热器结构包括内管和外管，流体从外层套管流入，与土壤充分换热之后从内管流出。现有换热器的内管多采用导热系数较低的塑料作为材料，但其内部的出流流体在对应于入流流体的位置处的热损失依然很大。外管由于承压、抗震能力有限，难以适应复杂的地形条件，整个换热器很难适应当前应用需求。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种高效同轴套管换热器，以达到减少换热后流体在内管中的热损失的目的。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种高效同轴套管换热器，包括内管和套设在所述内管外部且一端封闭的外管，所述外管内壁与所述外管外壁之间形成入流通道，所述内管中形成与所述入流通道连通、截面积减小的出流通道；所述外管内壁上设有沿轴向均匀分布的波纹结构。

其进一步技术方案为：

所述出流通道平行间隔设置至少两条，所述出流通道的截面积总和小于所述入流通道的截面积。

所述内管为实心软塑料柱状结构，所述出流通道设置在所述柱状结构靠近中心的区域内，出流通道的进、出口分别位于所述内管底部、顶部端面上。

所述外管具有开口端和封闭端，所述封闭端位于所述出流通道的进口位置下方，所述封闭端内壁上设有增加流阻的扰流结构。

所述扰流结构呈波纹状、锯齿状或凸起状。

所述内管外壁敷设有纳米介孔保温材料层。

所述纳米介孔保温材料层采用纳米二氧化硅微颗粒、玻璃纤维毡制备而成。

所述内管底部通过挡块与外管连接；所述挡块沿周向均匀设置至少三个，使所述内管悬空固定，并与所述外管同轴。

所述外管固定在换热介质中，外壁与所述换热介质相接触，同时所述外管的开口端用于向所述入流通道导入需要换热的工质。

所述内管和所述外管之间银钎焊接。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型减少了换热器内管的热损失，强化了外管与土壤的换热同时提升了外管的承压能力。本实用新型具体具有如下优点：

1.本实用新型外管采用内壁设置波纹结构的不锈钢金属管，有利于改变管内工质流体滞留层的状态，提高了换热系数，减少了工质流体与土壤的传热热阻，液体工质也不易在管壁上结垢。同时防震性能良好，具有较高的承压能力。不锈钢材料在与土壤长期接触的过程中也不易腐蚀。

2.本实用新型工质流体通过两个截面积狭小的出流通道流出内管，由于流速增加，与入流流体传热时间较短，且位置远离内管的管壁，可有效减少热量损失。