專利名稱：制冷循環(huán)系統(tǒng)廢熱再生交換器及其供熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種制冷循環(huán)系統(tǒng)中應(yīng)用的廢熱再生設(shè)備，具體地說是一種使制冷循環(huán)系統(tǒng)廢熱再生的交換器，并涉及應(yīng)用該廢熱再生交換器的供熱裝置。
背景技術(shù)：
任何制冷循環(huán)系統(tǒng)在工作中為了實現(xiàn)熱平衡，都會向大自然排放熱量。制冷循環(huán)系統(tǒng)向大氣中排放的熱量稱之為“廢熱”。循環(huán)系統(tǒng)長期不停地工作，廢熱的數(shù)量就相當(dāng)龐大，會造成環(huán)境污染，并形成溫室效應(yīng)。與此同時，凡是需要制冷系統(tǒng)工作的企業(yè)和工廠，在生產(chǎn)和職工生活中又需要大量的熱水，為此又要消耗大量的煤、油、電等能源來實現(xiàn)。這些能源在使用過程中，相當(dāng)部分又是以廢熱的形式排放到大氣中去了。對人類賴以生存的地球環(huán)境造成極大的破壞。能源短缺、環(huán)境污染、溫室效應(yīng)已成為當(dāng)今社會面臨的世界性難題。人類開發(fā)利用可再生能源具有重要的現(xiàn)實意義和長遠利益。社會迫切需要研制利用一種能使制冷循環(huán)系統(tǒng)廢熱再生，且能用來加熱冷水的熱交換器。這樣不用消耗大量能源，利用廢熱實現(xiàn)定量、恒溫的熱水供應(yīng)。制冷循環(huán)系統(tǒng)廢熱再生交換器技術(shù)和產(chǎn)品是多贏之舉。目前這種技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)品一般采用直接把制冷循環(huán)系統(tǒng)廢熱輸入加熱箱，把冷水也輸入加熱箱，讓他們在加熱箱中進行熱交換，從而加熱冷水。這種方法的缺點:廢熱利用率低；冷水的加熱溫度不高；熱水的生產(chǎn)量較少；熱水的溫度受冷水溫度、外圍環(huán)境影響大，很難保證一年四季穩(wěn)定供應(yīng)熱水；產(chǎn)品采用整體的箱式結(jié)構(gòu)，水垢清洗很困難、維修不方便。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的任務(wù)在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種制冷循環(huán)系統(tǒng)廢熱再生交換器及其供熱裝置，該交換器可使高溫的廢熱與冷水進行最充分地?zé)峤粨Q，并提高廢熱收集的數(shù)量，供熱裝置可實現(xiàn)恒溫?zé)崴?yīng)。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種制冷循環(huán)系統(tǒng)廢熱再生交換器，它包括箱體、雙層螺旋管和儲熱材料，所述箱體內(nèi)置雙層螺旋管，箱體內(nèi)雙層螺旋管周圍填滿相變儲熱材料，箱體內(nèi)表面鍍有保溫層，夕卜表面涂有隔熱層；所述雙層螺旋管的內(nèi)螺旋管為廢熱引入管，外螺旋管為冷水引入管，箱體上設(shè)置有雙層螺旋管的進口和出口。以下是一些改進方案中的具體技術(shù)手段:所述箱體為金屬箱體，金屬箱體上設(shè)置有箱蓋，箱體側(cè)設(shè)有側(cè)門。所述箱體內(nèi)還設(shè)置有雙層螺旋管的的支撐機構(gòu)。所述儲熱材料采用相變恒溫組合儲熱材料。所述相變恒溫組合儲熱材料為石蠟+石墨的混合物。所述箱體內(nèi)表面所鍍保溫層采用金屬鍍涂方法鍍一層銀白色金屬鋁。[0014]所述箱體外表面所涂隔熱層采用耐高溫隔熱保溫涂料。一種制冷循環(huán)系統(tǒng)廢熱再生交換器的供熱裝置，包括上述的制冷循環(huán)系統(tǒng)廢熱再生交換器，還包括熱水儲水箱；所述熱水儲水箱上設(shè)儲水箱蓋，熱水儲水箱和儲水箱蓋內(nèi)表面鍍有保溫層，箱體外表面涂有隔熱層，熱水儲水箱體外側(cè)設(shè)有連接廢熱再生交換器的進水口，儲水箱體下部設(shè)有出水口，儲水箱底部設(shè)有除垢排污口。進一步，所述熱水儲水箱和儲水箱蓋內(nèi)表面所鍍保溫層采用金屬鍍涂方法鍍一層銀白色金屬鋁。所述熱水儲水箱和儲水箱蓋外表面所涂隔熱層采用耐高溫隔熱保溫涂料。本實用新型的有益效果是:(I)制冷循環(huán)系統(tǒng)廢熱再生交換器能接入各種制冷系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，使用、檢修、維護方便，便于操作，價格便宜；(2)可與其它供熱裝置配套制成廢熱再生熱交換器的系列產(chǎn)品；(3)廢熱再生交換器系列產(chǎn)品廢熱利用率比較高，可節(jié)省大量熱水生產(chǎn)的費用經(jīng)濟效益就十分可觀；(4)廢熱再生交換器明顯地減少廢熱向自然環(huán)境的排放量，對于削減溫室效應(yīng)，保護環(huán)境起著重大作用；(5)，廢熱再生交換器使用可以有效提高制冷循環(huán)系統(tǒng)機組的效率。機組壓縮機的大部分熱量經(jīng)過交換器吸收后，原冷凝器的熱負荷減少，冷凝效率提高，制冷機組的效率提高，相對耗電量有所減少(在使用交換器后耗電量大約下降6%)。系統(tǒng)壓縮機、冷油器及機組壽命得到延長，節(jié)約制冷系統(tǒng)的運行成本。

圖1為安裝有本實用新型的單級壓縮制冷系統(tǒng)原理圖；圖2為安裝有本實用新型的供熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的A部分局部放大圖；圖4為圖2的B部分局部放大圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖介紹本實用新型的實施例:圖1為安裝有本實用新型的單級壓縮制冷系統(tǒng)原理圖，圖中箭頭表示制冷劑循環(huán)流動方向。上述單級壓縮制冷系統(tǒng)工作原理:廢熱再生交換器53安裝在制冷系統(tǒng)的壓縮機51和冷凝器55之間。制冷系統(tǒng)的壓縮機51從該系統(tǒng)的蒸發(fā)器57吸入低壓、低溫制冷劑液體蒸氣，經(jīng)過壓縮機51壓縮，使其壓力和溫度升高后排入廢熱再生交換器53，在高溫狀態(tài)下自動向冷卻水放出熱量，其壓力不變；經(jīng)制冷系統(tǒng)的冷凝器55被冷凝成高壓液體；高壓液體制冷劑經(jīng)制冷系統(tǒng)的節(jié)流裝置56，壓力降低進入蒸發(fā)器57，低壓、低溫制冷劑混合物在蒸發(fā)器57內(nèi)，壓力不變，不斷吸熱(制冷過程)；制冷劑蒸氣又進入壓縮機51。這樣制冷劑便在系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過壓縮、交換器、冷凝器、節(jié)流、蒸發(fā)等五個過程完成了一個制冷循環(huán)。在交換器內(nèi)把冷水加熱。圖中，廢熱再生交換器53 —側(cè)為接冷水儲水箱管道52，另一側(cè)為接熱水儲水箱管道54。圖2、圖3、圖4所示，該制冷循環(huán)系統(tǒng)廢熱再生交換器為立式結(jié)構(gòu)，它包括金屬箱體2、雙層螺旋管13和相變儲熱材料3，金屬箱體2上設(shè)置有箱蓋16、箱體側(cè)設(shè)有側(cè)門；箱體2內(nèi)安裝雙層螺旋管13，該雙層螺旋管13周圍填滿相變儲熱材料3，并有固定支座14支撐，雙層螺旋管13上部通過固定座18固定在金屬箱蓋16上；箱體2包括箱蓋16內(nèi)表面鍍有保溫層15，外表面涂有隔熱層17 ;該交換器整體安裝在底座4上。雙層螺旋管13的內(nèi)螺旋管為廢熱引入管21，外螺旋管為冷水引入管19，箱體2上設(shè)置有雙層螺旋管的進口 I (包括廢熱進口 22和冷水進口 20)，以及雙層螺旋管13的廢熱冷凝劑和熱水的出口 5。如圖4所示，出口 5中包括廢熱冷凝劑引入管支架底座31、廢熱引入管支架32、廢熱引入管廢熱出口 33、廢熱引入管34、交換器熱水管出口 35和熱水儲水箱熱水入口 36 。圖2所示的供熱水部分主要包括熱水儲水箱9，熱水儲水箱9上設(shè)儲水箱蓋11，二者之間有鉸鏈10連接，熱水儲水箱9和儲水箱蓋11內(nèi)壁用金屬鍍涂方法鍍一層銀白色金屬鋁保溫層，儲水箱9和儲水箱蓋11外層刷涂有北京志盛威華公司的ZS-1型耐高溫隔熱保溫涂料，儲水箱9箱體外側(cè)設(shè)有連接廢熱再生交換器的進水口 12，箱體下部設(shè)有出水口8，底部設(shè)有除垢排污口 6，儲水箱9整體坐落在熱水箱地基7上。廢熱再生交換器內(nèi)如何實現(xiàn)熱交換？雙層螺旋管13的內(nèi)管21與制冷系統(tǒng)的壓縮機51管相連，外管19冷水進口 20與冷水儲水箱冷水出口管相連，當(dāng)冷水進入外管中，制冷循環(huán)系統(tǒng)的制冷劑高溫高壓蒸汽進入內(nèi)管中，即可實現(xiàn)高溫高壓蒸汽放熱對冷水進行首次加熱；水的溫度穩(wěn)定升高到55°C時，再繼續(xù)加熱，多余的熱量會轉(zhuǎn)移給再生交換器內(nèi)相變恒溫組合儲熱材料3，儲熱材料就會吸熱融化產(chǎn)生相變，把溫度儲存起來，達到55°C以上的溫度；這樣，可以對新進入冷水管道的冷水從外圍進行二次加熱；控制進入冷水的流動速度，以及冷水在交換器箱內(nèi)的停留時間，就可以保證冷水溫度達到生活用水的溫度55°C以上；從而保持廢熱再生交換器能生產(chǎn)恒溫?zé)崴?，熱水不斷?jīng)冷凝劑和熱水的出口及數(shù)據(jù)表閥門5、交換器熱水進水口及閥門12，把廢熱再生交換器已經(jīng)加熱的熱水引入熱水儲水箱46保存；最后工廠企業(yè)生產(chǎn)和日常生活用熱水可以通過熱水控制大閥門44、熱水儲水箱熱水出水管45、放熱水的水龍頭裝置43放出，滿足需求。也可將自來水先進入太陽能裝置，把水初步保溫或經(jīng)太陽能加熱裝置(冬季必須的)預(yù)熱后，再進入冷水儲水箱保存，進而作為冷水進入廢熱再生交換器進行交換。雙層、中空的特種金屬螺旋管13為廢熱熱再生交換器進行熱交換的最主要部件。它的結(jié)構(gòu)形式是外管與內(nèi)管之間的空隙中通過冷水，內(nèi)管中間的管道通過冷凝器內(nèi)的高溫氣態(tài)制冷劑，利用兩管相套，繞成內(nèi)直徑較大(D內(nèi)大于400mm)螺旋狀，既便于加工，又盡量擴大高低溫度的接觸面積和時間，進行充分、高效地?zé)峤粨Q。金屬螺旋管的直徑(內(nèi)管dmm、外管D內(nèi)mm)可根據(jù)熱水供應(yīng)量、熱水溫度用實驗方法選擇確定。相變恒溫組合儲熱技術(shù)是交換器的關(guān)鍵技術(shù)。廢熱再生交換器中相變儲熱材料3采用相變恒溫組合儲熱材料，可選用石蠟+石墨的混合物。以石蠟為相變恒溫材料的低品位熱源和高品位熱源回收裝置，具有性能穩(wěn)定、無毒、無腐蝕、相變潛熱大、無過冷現(xiàn)象、價格低廉等優(yōu)點，當(dāng)制冷循環(huán)系統(tǒng)運行時，冷凝器內(nèi)高溫氣態(tài)制冷劑的熱量和管外冷水發(fā)生熱交換，水溫上升到設(shè)定目標后，多余的熱量則被儲熱相變材料吸收并由固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，將超過目標溫度外的多余熱量吸收儲存；當(dāng)水溫低于目標溫度時，相變儲熱材料將由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，放出的熱量傳遞給低溫水，進行加熱，保持廢熱再生交換器能夠持續(xù)的工作，熱水供應(yīng)效果很好。交換器金屬箱體采用隔熱保溫技術(shù)，箱體2內(nèi)表面所鍍保溫層15采用金屬鍍涂方法鍍一層銀白色金屬鋁，可以阻止箱體內(nèi)熱量向外傳遞；箱體2外表面所涂隔熱層17采用耐高溫隔熱保溫涂料，如北京志盛威華公司的ZS-1型耐高溫隔熱保溫涂料，導(dǎo)熱系數(shù)為0.03ff/m.K，可抑制高溫物體熱量的散失，并保持70%以上的熱量不損失。涂料直接涂刷在交換器箱體外層和各個管道外層，降低保溫箱和管道表面溫度，施工方便，隔熱保溫效果好。廢熱再生交換器后端的熱水儲水箱46也采用上述隔熱保溫技術(shù)。熱水儲水箱9和儲水箱蓋11內(nèi)壁鍍涂銀白色金屬鋁保溫層，阻止箱體內(nèi)熱量向外傳遞，外層刷涂北京志盛威華公司的ZS-1型耐高溫隔熱保溫涂料，抑制高溫物體熱量散失，保持70%以上的熱量不損失。
權(quán)利要求1.一種制冷循環(huán)系統(tǒng)廢熱再生交換器，其特征在于:它包括箱體、雙層螺旋管和儲熱材料，所述箱體內(nèi)置雙層螺旋管，箱體內(nèi)雙層螺旋管周圍填滿相變儲熱材料，箱體內(nèi)表面鍍有保溫層，外表面涂有隔熱層；所述雙層螺旋管的內(nèi)螺旋管為廢熱引入管，外螺旋管為冷水引入管，箱體上設(shè)置有雙層螺旋管的進口和出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述廢熱再生交換器，其特征在于:所述箱體為金屬箱體，金屬箱體上設(shè)置有箱蓋，箱體側(cè)設(shè)有側(cè)門。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述廢熱再生交換器，其特征在于:所述箱體內(nèi)還設(shè)置有雙層螺旋管的的支撐機構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述廢熱再生交換器，其特征在于:所述儲熱材料采用相變恒溫組合儲熱材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述廢熱再生交換器，其特征在于:所述箱體內(nèi)表面所鍍保溫層是由銀白色金屬鋁鍍涂而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述廢熱再生交換器，其特征在于:所述箱體外表面所涂隔熱層采用耐高溫隔熱保溫涂料。
7.一種制冷循環(huán)系統(tǒng)廢熱再生交換器的供熱裝置，其特征在于:包括權(quán)利要求1所述的廢熱再生交換器，還包括熱水儲水箱；所述熱水儲水箱上設(shè)儲水箱蓋，熱水儲水箱和儲水箱蓋內(nèi)表面鍍有保溫層，外表面涂有隔熱層，熱水儲水箱體外側(cè)設(shè)有連接廢熱再生交換器的進水口，儲水箱下部設(shè)有出水口，儲水箱底部設(shè)有除垢排污口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的廢熱再生交換器的供熱裝置，其特征在于:所述熱水儲水箱和儲水箱蓋內(nèi)表面所鍍保溫層是由銀白色金屬鋁鍍涂而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的廢熱再生交換器的供熱裝置，其特征在于:所述熱水儲水箱和儲水箱蓋外表面所涂隔熱層采用耐高溫隔熱保溫涂料。
專利摘要本實用新型公開了一種制冷循環(huán)系統(tǒng)廢熱再生交換器及其供熱裝置，包括箱體、雙層螺旋管和儲熱材料，所述箱體內(nèi)置雙層螺旋管，箱體內(nèi)雙層螺旋管周圍填滿相變儲熱材料，箱體內(nèi)表面鍍有保溫層，外表面涂有隔熱層，箱體上設(shè)置有箱蓋、箱體側(cè)有側(cè)門；所述雙層螺旋管的內(nèi)螺旋管為廢熱引入管，外螺旋管為冷水引入管，箱體上設(shè)置有雙層螺旋管的進口和出口。廢熱再生交換器能接入各種制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用維護方便，便于操作，價格便宜；該交換器廢熱利用率比較高，可節(jié)省大量熱水生產(chǎn)的費用經(jīng)濟效益就十分可觀；該交換器明顯地減少廢熱向自然環(huán)境的排放量，對于削減溫室效應(yīng)，保護環(huán)境起著重大作用；交換器使用還可有效提高制冷循環(huán)系統(tǒng)機組的效率，節(jié)約系統(tǒng)運行成本。
文檔編號F25B41/00GK203024633SQ20132000255
公開日2013年6月26日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者崔國榮, 崔澍, 崔濤, 葛水河, 頓新興 申請人:漯河食品職業(yè)學(xué)院