一種沉箱式海水源熱泵換熱器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種沉箱式海水源熱泵換熱器，包括換熱管、超疏水涂層、傳熱介質、進液聯箱、出液聯箱、隔板部分；換熱管外側表面涂有超疏水涂層，換熱管內部為換熱介質，外部接觸流體為海水；換熱管兩端分別與進液聯箱與出液聯箱連接，進液聯箱與出液聯箱中分別設隔板。本實用新型專利技術換熱器采用導熱性能良好的金屬管作為制作材質，克服原有的鈦、鎳合金造價高、經濟性差及聚乙烯管傳熱性能差的等缺點。新型換熱器表面的超疏水涂層結構既提供寒冷地區冬季抗結冰性能，又能起到防腐蝕的作用。新型換熱器形式上由管束與進液聯箱和出液聯箱構成，本實用新型專利技術專利僅對換熱器的形式及管外表層進行處理，制作方法簡單，便于工程實際中應用。

A caisson type heat pump exchanger with sea water source

The utility model discloses a caisson type sea water source heat pump heat exchanger, which includes a heat exchange tube, a superhydrophobic coating, a heat transfer medium, a liquid inlet coupling box, a liquid outlet coupling box and a partition plate part, a superhydrophobic coating on the outer surface of the heat exchange tube, the heat transfer medium inside the heat exchange tube, and the external contact flow body as sea water, and the two ends of the heat exchange tube are respectively entered into the inlet and the inlet of the heat exchange tube. The liquid coupling box is connected with the liquid outlet joint box, and a partition board is arranged in the liquid inlet joint box and the liquid outlet joint box. The utility model heat exchanger adopts a metal tube with good thermal conductivity as material, and overcomes the shortcomings of the original titanium, nickel alloy, high cost, poor economy and poor heat transfer performance of the polyethylene pipe. The super hydrophobic coating structure on the surface of the new heat exchanger not only provides anti icing performance in winter, but also plays an anti-corrosive role in cold regions. The new type of heat exchanger is made up of a pipe bundle, an inlet joint box and a liquid outlet combined box. The utility model only deals with the form of the heat exchanger and the outer layer of the tube, and the production method is simple and is convenient for application in the engineering practice.

【技術實現步驟摘要】
一種沉箱式海水源熱泵換熱器
本技術涉及海水源熱泵領域，具體是一種適用于海水源熱泵系統且能減緩結冰的沉箱式換熱器。
技術介紹
海水源熱泵系統是利用海水吸收太陽能和地熱能而形成的低位熱能，根據熱泵運行原理，通過較少高位電能輸入，實現低位熱能向高位熱能的轉化，冬季為建筑物提供熱量的一種系統。海水源熱泵技術用于冬季供暖可替代傳統燃煤等供暖方式，是一種利用清潔能源供暖的方式，可大大降低污染物的排放。海水源熱泵因海水溫度常高于空氣溫度，在冬季供暖季節系統性能優于空氣源熱泵，提高供暖能源利用率。國內外學者研究表明，海水源熱泵系統應用中亟需解決從海水中取熱的問題。目前，對于海水源熱泵開式系統或是閉式系統，其主要問題集中在海水側換熱器的材質選擇和傳熱性能方面。一是由于海水具有一定的腐蝕性，常采用鈦、鎳合金等金屬材質的換熱器造價較高，經濟性較差；采用的聚乙烯等塑料材質的換熱器，導熱性能不佳，換熱效果差，造成換熱器體積較大。二是由于寒冷地區冬季海水溫度較低，接近海水冰點溫度，換熱器從海水中取熱常產生結冰情況，導致海水源熱泵系統運行效率低，甚至無法正常運行。海水源熱泵系統中，海水源換熱器為系統的關鍵設備，基于海水源換熱器現存在的問題，其應具備良好的傳熱性能、抗腐蝕性、良好經濟性及應用于用寒冷地區冬季供暖時的抗結冰性能。
技術實現思路
為了解決現有技術中存在的問題，本技術提供一種沉箱式海水源熱泵換熱器，解決現有技術中海水側換熱器的材質選擇造價高、經濟性差及聚乙烯管傳熱性能差的問題。本技術的技術方案是：一種沉箱式海水源熱泵換熱器，包括換熱管、超疏水涂層、傳熱介質、進液聯箱、出液聯箱、隔板部分；換熱管外側表面涂有超疏水涂層，換熱管內部為換熱介質，外部接觸流體為海水；換熱管兩端分別與進液聯箱與出液聯箱連接，進液聯箱與出液聯箱中分別設隔板。所述換熱管材質為銅管或不銹鋼管，其管橫截面為圓型或橢圓型，其管束為直管管束或螺旋管束形式。所述傳熱介質為乙二醇或丙二醇溶液。所述換熱管與進液聯箱、出液聯箱連接為焊接，并根據不同金屬的焊接性能，應用不同的焊接方法。所述隔板分割形式采用豎直或根據來流方向形式設置。本技術的有益效果為：1、本技術的沉箱式換熱器中換熱管可按照叉排式排列成管束，可靈活根據工程實際負荷及熱泵機組蒸發溫度要求確定管排數目以及換熱管的長度，沉箱式換熱器置于海水中，換熱管與海水換熱，較傳統拋管式換熱器冬季供暖不宜形成成片冰層而降低取熱效果，更有利于冬季從海水中取熱。2、換熱管外側表面涂有超疏水涂層，用以冬季吸收海水熱量時降低冰層的厚度，并具有抗腐蝕效果。冬季海水源換熱器吸收海水熱量易在換熱管外側結冰，降低由海水向換熱介質的熱量。相較于不具備超疏水材料涂層的傳統換熱器，一方面具備抗海水腐蝕效果，可改善換熱管的管壁材質，提高其導熱系數；另一方面冬季吸熱情況可降低換熱管外側結冰程度，降低冰層傳熱熱阻。綜上，含有超疏水涂層海水換熱器相較于傳統換熱器可大大提高換熱器的換熱效率，且可縮小換熱器體積。3、換熱器兩端的進液聯箱與出液聯箱中可設隔板，可根據實際工況要求靈活設置換熱介質的流程。由于開始進入換熱器的換熱介質的溫度較低，換熱介質開始經過的換熱管較后面經過的換熱管易在管外形成冰層，可利用隔板將開始經過的換熱管設置在海水來流方向最前面，利于利用海水流動的沖刷作用，減少冰層的產生。本技術換熱器采用導熱性能良好的金屬管作為制作材質，克服原有的鈦、鎳合金造價高、經濟性差及聚乙烯管傳熱性能差的等缺點。換熱器表面的超疏水涂層結構既提供寒冷地區冬季抗結冰性能，又能起到防腐蝕的作用。換熱器形式上由管束與進液聯箱和出液聯箱構成，本技術專利僅對換熱器的形式及管外表層進行處理，制作方法簡單，便于工程實際中應用。附圖說明圖1為本技術提出的海水源熱泵系統沉箱式換熱器示意圖；圖2為換熱器換熱管的剖面圖；圖3為換熱器的進液聯箱的A-A剖面圖與出液聯箱的B-B剖面圖，并給出了隔板形式舉例：(a)進液聯箱豎直型；(b)出液聯箱豎直型；(c)進液聯箱順流型；(d)出液聯箱順流型；(e)進液聯箱折線型；(f)出液聯箱折線型；圖4為換熱器的進液聯箱與出液聯箱(豎直型隔板)的C-C剖面圖；其中：1.換熱管；2.超疏水涂層；3.傳熱介質；4.進液聯箱；5.出液聯箱；6.隔板。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本技術做詳細說明。如圖1所示，本技術的沉箱式海水源熱泵換熱器，包括換熱管1、超疏水涂層2、傳熱介質3、進液聯箱4、出液聯箱5、隔板6幾部分；換熱管1外側表面涂有超疏水涂層2，換熱管1內部為換熱介質3，外部接觸流體為海水；換熱管1兩端分別與進液聯箱4與出液聯箱5連接，進液聯箱4與出液聯箱5中分別設隔板6。本技術換熱器用于海水源熱泵的閉式系統，直接置于海水中，傳熱介質3通過換熱管1與海水進行換熱，可防止海水進入系統腐蝕且在換熱器中結垢，便于利用海水的波動進行換熱，可有效吸收海水熱量。如圖2所示，換熱管1外表面涂有超疏水涂層2，用以防止海水對換熱管1管壁的腐蝕，管壁材質可選擇導熱性能好的金屬材料，如銅管或不銹鋼管，其管橫截面為圓型或橢圓型，其管束為直管管束或螺旋管束形式，可提高換熱器的換熱能力，減小設備的體積。超疏水涂層2還具備疏水功能，可增加海水與換熱管1表面的接觸角，減弱北方冬季海水源熱泵供暖系統運行時換熱管結冰的產生，降低管外的冰層厚度，可提高傳熱介質3與海水的換熱。換熱管1一方面冬季可吸收海水吸收太陽熱能而蘊藏的免費熱量用于制熱，另一方面夏季可將熱量傳至海水中，靠海浪的運動將熱量釋放。如圖3所示，進液聯箱4和出液聯箱5的三種隔板形式，如豎直型、順流型、折線型，隔板的形式可改變傳熱介質3流過管束的順序，換熱管束冬季吸熱工況下，可有效利用海水流動對換熱管管壁外側結冰的沖刷作用，降低管外壁的結冰厚度，減小冰層熱阻，強化海水源熱泵換熱器的換熱性能。如圖4所示，進液聯箱4和出液聯箱5的隔板設置改變傳熱介質3的流程，換熱管1與進液聯箱4和出液聯箱5進行焊接。盡管上面結合附圖對本技術進行了描述，但是本技術并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本技術的啟示下，在不脫離本技術宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種沉箱式海水源熱泵換熱器，其特征在于，包括換熱管(1)、超疏水涂層(2)、傳熱介質(3)、進液聯箱(4)、出液聯箱(5)、隔板(6)部分；換熱管(1)外側表面涂有超疏水涂層(2)，換熱管(1)內部為換熱介質(3)，外部接觸流體為海水；換熱管(1)兩端分別與進液聯箱(4)與出液聯箱(5)連接，進液聯箱(4)與出液聯箱(5)中分別設隔板(6)。

【技術特征摘要】
1.一種沉箱式海水源熱泵換熱器，其特征在于，包括換熱管(1)、超疏水涂層(2)、傳熱介質(3)、進液聯箱(4)、出液聯箱(5)、隔板(6)部分；換熱管(1)外側表面涂有超疏水涂層(2)，換熱管(1)內部為換熱介質(3)，外部接觸流體為海水；換熱管(1)兩端分別與進液聯箱(4)與出液聯箱(5)連接，進液聯箱(4)與出液聯箱(5)中分別設隔板(6)。2.根據權利要求1所述沉箱式海水源熱泵換熱器，其特征在于，所述換熱管(1)材質為銅管或不銹...

【專利技術屬性】
技術研發人員：由世俊，武振菁，鄭萬冬，張歡，郭晉，夏軍寶，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：新型
國別省市：天津,12