基本信息
- 项目名称：
- 三介质复合换热器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 以三介质复合换热器为核心部件的太阳能-空气双热源复合热泵系统是一种新型热泵系统，该系统与常规空气源热泵系统相比，其COP值至少提高40％，具有明显的节能效益。但现有三介质复合换热器的结构在制造方面存在一定缺陷，很难形成生产力，并且容易造成制冷剂流道堵塞和制冷剂泄露。本创作设计了一种新型结构的三介质复合换热器，加工容易，运行安全，便于批量化生产。
- 详细介绍：
- 设计的三介质复合换热器是一种新型太阳能-空气双热源复合热泵系统的核心部件，设计的目的主要是为了解决现有三介质复合换热器由于存在结构缺陷而引起加工制造以及运行安全方面存在的一系列问题。该设计受到了多项省级基础与前沿技术研究计划项目和科技攻关项目的支持。 设计的三介质复合换热器包含有分液管（1）和集液管（2）。分液管（1）由隔板（3）分为第一空腔（10）和第二空腔（11），集液管（2）由隔板（3）分为第三空腔（12）和第四空腔（13），第一空腔（10）和第四空腔（13）由内管（8）连通，第二空腔（11）和第三空腔（12）由外管（5）连通，外管（5）套设在内管（8）外，外管（5）外壁上设有翅片（4），所述分液管（1）和集液管（2）之间设有至少一排外管（5），多排管之间可以是顺排形式或者叉排形式。（具体结构如附图所示）。 新设计的三介质复合换热器构成了三个通道，其中分液管的上部空腔、内管通道及集液管的下部空腔形成的通道I内走低温太阳能热水或地能水，分液管的下部空腔、环形通道及集液管的上部空腔构成的通道II内走制冷剂，外管与翅片间的通道III走空气；通道II内的制冷剂可单独与通道I内的介质或通道III的介质换热，也可同时与通道I内的介质和通道III的介质进行同步换热，实现三种介质同步换热。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计的目的： 目前热泵用三介质复合换热器仅有一种翅片—套管式三介质复合换热器，该换热器可实现液态热源、气态热源与制冷工质的同步换热，但该种结构的换热器存在几个问题：（1）内外套管连接点焊接处外套管为曲面，焊缝不对称，易产生变形，且焊缝在截面突变处，应力集中明显；（2）内外套管连接点处焊缝多为不规则截面，焊接质量不能保证，影响换热器的使用寿命。本创作的目的是设计一种新型结构的三介质复合换热器，使其加工更容易，运行更安全，便于批量化生产。（现有三介质复合换热器的结构如附图所示）。 设计思路 设计的三介质复合换热器包含有分液管（1）和集液管（2）。分液管（1）由隔板（3）分为第一空腔（10）和第二空腔（11），集液管（2）由隔板（3）分为第三空腔（12）和第四空腔（13），第一空腔（10）和第四空腔（13）由内管（8）连通，第二空腔（11）和第三空腔（12）由外管（5）连通，外管（5）套设在内管（8）外，外管（5）外壁上设有翅片（4），所述分液管（1）和集液管（2）之间设有至少一排外管（5），多排管之间可以是顺排形式或者叉排形式（具体结构如附图所示）。 创新点 本设计的创新点是外管和内管都是直管，二者加工过程简单、实现外管和内管的穿套比较容易，直管与分液管、集液管、隔板之间的焊接也较容易实现，与现有技术相比，本发明加工工艺简单，适合批量推广使用。 技术关键 内、外套管与分液管、集液管以及隔板之间焊接的实现质量。
科学性、先进性
- 设计作品彻底回避了现有三介质复合换热器中内外套管非规则曲面焊接带来的诸多弊端，外管和内管采用直管组成套管，二者加工工艺简单，实现外管和内管的穿套比较容易。套管的内外管与分液管、集液管以及隔板之间的焊接较容易实现。与现有技术相比，本发明加工工艺简单，适合批量生产。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年第九届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛省一等奖。
作品所处阶段
- 样品成型阶段。
技术转让方式
- 依托相关企业进行联合开发。
作品可展示的形式
- 实物、图片、图纸
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1、本设计的优势：一，外管和内管采用直管组成套管，二者加工工艺简单；二，套管的内外管与分液管、集液管以及隔板之间的密封容易实现焊接；三，内外套管均为直管，不易结垢，容易清洗。 2、技术关键：内、外套管与分液管、集液管以及隔板之间焊接的实现质量 3、使用范围 该换热器除了用作热泵系统的蒸发器外，还可推广应用于气－液体－液体三介质之间的换热。 4、推广应用前景 新设计的这种三介质复合换热器是太阳能－空气源热泵系统的核心部件，它能进一步提高太阳能热泵的整体能效比，并将系统设备进一步简化，降低了设备初投资，进一步扩大了太阳能热泵应用地域和范围。设计成果得到推广应用后，会大大加快空气源热泵在建筑空调中的推广应用，将产生巨大的经济效益和社会效益，并将推进我国2020年可再生能源在建筑中的应用比例达到20%目标的早日实现，社会效益显著。
同类课题研究水平概述
- 目前国内外关于热泵用三介质复合换热器仅有周光辉课题组研发的翅片——套管式三介质复合换热器。本创作是在周光辉课题组提出的翅片——套管式三介质复合换热器基础上，设计的一种新型结构的三介质复合换热器。该复合换热器能有效解决现有三介质复合换热器结构中存在的一系列问题。目前这种新型结构的三介质复合换热器已经在国内申请了发明专利，该发明专利目前已受理，正在进一步的审查过程中。
