套管式換熱裝置及具有其的二氧化碳熱泵熱水器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及熱泵領(lǐng)域，特別是涉及一種套管式換熱裝置及具有其的二氧化碳熱泵熱水器。
【背景技術(shù)】
[0002]熱泵熱水器一般性可包括外機(jī)、水箱、水循環(huán)管路和循環(huán)泵，其中外機(jī)主要由壓縮機(jī)、套管式換熱裝置、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器等幾大部件組成，其工作原理是由壓縮機(jī)工作產(chǎn)生高壓高溫的冷媒氣體進(jìn)入套管式換熱裝置后被冷凝降溫，然后到節(jié)流裝置進(jìn)行節(jié)流膨脹，后進(jìn)入蒸發(fā)器吸收空氣的熱量蒸發(fā)成低壓蒸汽，低壓冷媒蒸汽被吸入壓縮機(jī)重新被壓縮成高溫高壓氣體。水循環(huán)管路可配置成將水箱內(nèi)的水引入套管式換熱裝置內(nèi)，被套管式換熱裝置內(nèi)的冷媒加熱后引流返回水箱，以使水箱的冷水由低溫變?yōu)楦邷亍?br>[0003]然而，現(xiàn)有套管式換熱裝置通常采用一根內(nèi)管和一根外管，內(nèi)管和外管同軸設(shè)置，使冷媒與水進(jìn)行熱交換的熱交換面積小，換熱效率比較低，尤其不適用于采用二氧化碳作為冷媒的跨臨界二氧化碳熱泵熱水器中。此外，在家用二氧化碳熱泵熱水器中，由于體積趨向于小型化，熱水器的水流量比較小，結(jié)構(gòu)都較緊湊，套管式換熱裝置進(jìn)一步地被要求在小的空間內(nèi)達(dá)到大的換熱效果，現(xiàn)有的套管式換熱裝置滿足不了該要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型第一方面的一個目的旨在克服現(xiàn)有的套管式換熱裝置的至少一個缺陷，提供一種新穎的套管式換熱裝置，顯著提高了套管式換熱裝置的熱交換系數(shù)。
[0005]本實(shí)用新型第一方面的一個進(jìn)一步的目的是使套管式換熱裝置的結(jié)構(gòu)緊湊。
[0006]本實(shí)用新型第二方面的一個目的是提供一種具有上述套管式換熱裝置的二氧化碳熱泵熱水器。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，本實(shí)用新型提供了一種用于二氧化碳熱泵熱水器的套管式換熱裝置，其包括:
[0008]外管，其兩端分別具有供流體流入流出所述外管的外管進(jìn)口和外管出口 ；和
[0009]在所述外管內(nèi)延伸的多根內(nèi)管，每根所述內(nèi)管的兩端分別具有供流體流入流出該內(nèi)管的內(nèi)管進(jìn)口和內(nèi)管出口，其中
[0010]所述多根內(nèi)管的至少部分管段彼此相互纏繞呈螺旋狀，且
[0011]每根所述內(nèi)管的外壁與所述外管的內(nèi)壁接觸抵靠。
[0012]可選地，所述多根內(nèi)管的纏繞成螺旋狀的管段彼此相互接觸抵靠。
[0013]可選地，所述內(nèi)管為兩根，所述兩根內(nèi)管中一根內(nèi)管的全部管段與另一內(nèi)管的全部管段相互纏繞呈雙螺旋狀。
[0014]可選地，每根所述內(nèi)管的纏繞成螺旋狀的管段的導(dǎo)程角均為55°至70°。
[0015]可選地，每根所述內(nèi)管的內(nèi)管進(jìn)口臨近所述外管的一端，每根所述內(nèi)管的內(nèi)管出口臨近所述外管的另一端，以使多根所述內(nèi)管內(nèi)的流體沿同一方向流動。
[0016]可選地，每根所述內(nèi)管的內(nèi)管進(jìn)口臨近所述外管的外管出口，每根所述內(nèi)管的內(nèi)管出口臨近所述外管的外管進(jìn)口，以使每根所述內(nèi)管內(nèi)的流體與所述外管和每根所述內(nèi)管之間的流體逆向流動換熱。
[0017]可選地，每根所述內(nèi)管內(nèi)流動的流體為二氧化碳；所述外管和每根所述內(nèi)管之間流動的流體為水。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，本實(shí)用新型提供了一種二氧化碳熱泵熱水器，其包括:上述任一種套管式換熱裝置，所述套管式換熱裝置的每根內(nèi)管的內(nèi)管進(jìn)口利用管路連接至所述二氧化碳熱泵熱水器的壓縮機(jī)的冷媒出口，每根所述內(nèi)管的內(nèi)管出口利用管路連接至所述二氧化碳熱泵熱水器的節(jié)流裝置的冷媒進(jìn)口。
[0019]可選地，所述二氧化碳熱泵熱水器還包括:殼體，其具有底板和安裝于所述底板的分隔板，所述分隔板配置成將所述殼體限定的容納空腔分隔成壓縮機(jī)腔和送風(fēng)腔；且所述套管式換熱裝置位于所述送風(fēng)腔內(nèi)，并安裝于所述底板；所述壓縮機(jī)和所述節(jié)流裝置安裝在所述壓縮機(jī)腔內(nèi)。
[0020]可選地，所述套管式換熱裝置的外管的外管進(jìn)口利用管路連接至自來水管網(wǎng)，所述套管式換熱裝置的外管的外管出口利用管路連接至用戶用水管網(wǎng)或儲存所述套管式換熱裝置加熱后的水的水箱；或，所述二氧化碳熱泵熱水器還包括儲存所述套管式換熱裝置加熱后的水的水箱，所述水箱的下部利用管路經(jīng)由循環(huán)泵連接至所述套管式換熱裝置的外管的外管進(jìn)口，所述套管式換熱裝置的外管的外管出口利用管路連接至所述水箱的上部。
[0021]本實(shí)用新型的套管式換熱裝置及具有其的二氧化碳熱泵熱水器中因?yàn)槊扛鶅?nèi)管具有螺旋延伸段，且每根內(nèi)管和外管接觸抵靠，顯著提高了內(nèi)管內(nèi)的流體與外管內(nèi)的流體之間的進(jìn)行熱交換的換熱面積，進(jìn)而提高了套管式換熱裝置的內(nèi)管內(nèi)的流體與外管內(nèi)的流體之間的進(jìn)行熱交換的熱交換系數(shù)。
[0022]進(jìn)一步地，由于本實(shí)用新型的套管式換熱裝置及具有其的二氧化碳熱泵熱水器中，每根內(nèi)管具有螺旋延伸段，可加速每根內(nèi)管外側(cè)流體流動時的擾動，減薄流體流動的平流層，進(jìn)一步提高了套管式換熱裝置的熱交換系數(shù)。
[0023]進(jìn)一步地，由于本實(shí)用新型的套管式換熱裝置及具有其的二氧化碳熱泵熱水器中，多根內(nèi)管的至少部分管段彼此相互纏繞呈螺旋狀，顯著地減小了套管式換熱裝置的體積，可使套管式換熱裝置的結(jié)構(gòu)緊湊。
[0024]根據(jù)下文結(jié)合附圖對本實(shí)用新型具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會更加明了本實(shí)用新型的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。
【附圖說明】
[0025]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本實(shí)用新型的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0026]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的套管式換熱裝置橫截面的示意性結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的套管式換熱裝置縱切面的示意性局部結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖3是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的二氧化碳熱泵熱水器的示意性結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的二氧化碳熱泵熱水器的示意性結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的套管式換熱裝置橫截面的示意性結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示并參考圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種套管式換熱裝置20，其具有較高的熱交換系數(shù)，至少比現(xiàn)有的套管式換熱裝置的熱交換系數(shù)提高12%，特別適用于二氧化碳熱泵熱水器。該套管式換熱裝置20包括外管21和在外管21內(nèi)延伸的多根內(nèi)管22。外管21的兩端分別具有供流體流入流出外管21的外管進(jìn)口和外管出口，即外管21的一端設(shè)置有外管進(jìn)口，外管21的另一端設(shè)置有外管出口，以使流體從外管進(jìn)口流入外管21并在外管21和內(nèi)管22之間流動并與內(nèi)管22內(nèi)的流體進(jìn)行熱交換后從外管出口流出。每根內(nèi)管22的兩端分別具有供流體流入流出該內(nèi)管22的內(nèi)管進(jìn)口和內(nèi)管出口。特別地，多根內(nèi)管22的至少部分管段彼此相互纏繞呈螺旋狀，且每根內(nèi)管22的外壁與外管21的內(nèi)壁接觸抵靠。優(yōu)選地，多根內(nèi)管22的纏繞成螺旋狀的管段彼此相互接觸抵靠。
[0031]具體地，內(nèi)管22為兩根，兩根內(nèi)管22中一根內(nèi)管22的全部管段與另一內(nèi)管22的全部管段相互纏繞呈雙螺旋狀。
[0032]由于該套管式換熱裝置20的多根內(nèi)管22基本占據(jù)了外管21的較大內(nèi)部空間，為了保證外管21和每根內(nèi)管22之間的流體流動的通暢，將每根內(nèi)管22的纏繞成螺旋狀的管段的導(dǎo)程角配置為55°至70°。也就是說，每根內(nèi)管22的纏繞成螺旋狀的管段