一种箱体式水凝固热交换器

本技术涉及热交换器，特别是涉及一种箱体式水凝固热交换器。

背景技术：

1、我国部分地区湖泊、江河等地表水资源相对较为丰富，约占据我国全部水资源的96％，其内含有巨量的低位热能，是一种具有潜力的可再生能源。根据相关不完全调查统计，我国的地表水可以为42％的建筑物提供低位热能进行供暖。而在冬季，受自然规律限制，我国东北、西北、华北等地区的地表水温度接近冰点0℃，单位质量的地表水所提供显热有限，不足以向建筑物进行供热。相对于有限显热，环境水中还存在着巨大凝固潜热，水释放的凝固热可达相同水量降温1℃放热量的80倍，提取一吨水的凝固热，大约可获得燃烧27kg煤的有效热能，并减排二氧化碳80kg。

2、在提取水凝固热的过程中，水凝固后的冰层会附着在换热管外壁，导致换热热阻增大，换热效率下降。因此要持续、高效提取水的凝固潜热，就需要采用便捷、可靠、高效的除冰的方法。现有的除冰方式主要有机械刮冰以及热熔冰两类。机械刮冰系统结构复杂，长久以往刮片极易磨损，需要频繁更换刮片，而且除冰效率会大大下降。热熔冰除冰方式，主要是安装定时加热避免装置与融冰换热器，但是除冰需要提供的热量较大，其成本过高，而且除冰时整个热泵系统需暂停运行，进而影响热交换器效率。

3、基于上述情况，在常规提取水源中显热的基础之上，继续深入挖掘水源之中的巨量凝固热，将临近冰点的水源之中的显热与潜热相结合，并且使用高效的除冰方式，无论从环保角度或是节能角度来看，此类技术相比于传统的方式更具优势，其未来的研究前景也会愈发的得到更多的关注。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中的不足，本实用新型的目的是提供一种箱体式水凝固热交换器，该热交换器结构简单，采用换热管外走低温热源，管内走冷媒的方式，使冰层在管外形成并通过超声波及时清除，从而解决除冰困难的问题。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

3、提供了一种箱体式水凝固热交换器，包括：

4、热交换器本体，其内部空间为热交换腔；

5、第一端盖，其连接在所述热交换器本体的一侧，且内部空间为冷媒进入腔；

6、第二端盖，其连接在所述热交换器本体的另一侧，且内部空间为冷媒流出腔；

7、换热管束，其连接在所述热交换腔中，且所述换热管束的两端分别与冷媒进入腔及冷媒流出腔连通；

8、还包括连通所述热交换腔的低温热源进口及低温热源出口、分别连通所述冷媒进入腔及冷媒流出腔的冷媒入口及冷媒出口；

9、所述热交换器本体的外围设有振动发生装置。

10、进一步的，所述热交换腔与冷媒进入腔之间设有第一挡板，所述热交换腔与冷媒流出腔之间设有第二挡板，所述换热管束的一端连接在第一挡板上并与冷媒进入腔连通，另一端连接在所述第二挡板上并与冷媒流出腔连通。

11、进一步的，所述换热管束为内部设有螺纹的铜管。

12、进一步的，所述换热管束为蛇形弯管。

13、进一步的，所述换热管束设有多个且呈矩阵分布。

14、进一步的，所述振动发生装置为超声波换能器振子。

15、进一步的，所述超声波换能器振子设有多个且上下交错分布。

16、进一步的，所述超声波换能器振子通过导线串联，且所述导线连接有变频控制器。

17、与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

18、1、本实用新型示例的箱体式水凝固热交换器，该热交换器可以高效的提取低温热源水凝固所释放的潜热，极大的降低了热交换器对低温热源水的温度限制，极大的扩宽了热交换器在采暖及供暖的应用地域范围，在水资源丰富且不结冰的地区，都可以简单、便捷的使用该热交换器进行采暖、供热；

19、2、本实用新型示例的箱体式水凝固热交换器，采用换热管外走低温热源，管内走冷媒的方式，且配合使用超声波换能器振子，使低温热源在管外结冰并可通过超声波换能器振子及时清理换热管外的冰层，提高热交换效率；

20、3、本实用新型示例的箱体式水凝固热交换器，超声波换能器振子还可阻止悬浮物和杂质等附着在换热管表面，避免异物堵塞换热器的可能，提高了热交换器运行的可靠性；

21、4、本实用新型示例的箱体式水凝固热交换器，换热管束为内部设有螺纹结构的蛇形弯管，螺纹的结构可以增加铜管与冷媒的接触面积，提高换热效率，蛇形弯管结构可以利用流体在管内换热处于入口段温度边界层较薄，因此热交换很强的特点，从而强化换热，当流体流过弯管时，由于离心力，在横截面上产生二次环流，增加了扰动，从而强化了换热，同时，蛇形弯管结构可以增大冷媒流量，增大换热面积，从而强化换热。

技术特征：

1.一种箱体式水凝固热交换器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种箱体式水凝固热交换器，其特征在于，所述热交换腔(5)与冷媒进入腔(4)之间设有第一挡板(14)，所述热交换腔(5)与冷媒流出腔(6)之间设有第二挡板(15)，所述换热管束(13)的一端连接在第一挡板(14)上并与冷媒进入腔(4)连通，另一端连接在所述第二挡板(15)上并与冷媒流出腔(6)连通。

3.根据权利要求1所述的一种箱体式水凝固热交换器，其特征在于，所述换热管束(13)为内部设有螺纹的铜管。

4.根据权利要求1所述的一种箱体式水凝固热交换器，其特征在于，所述换热管束(13)为蛇形弯管。

5.根据权利要求1所述的一种箱体式水凝固热交换器，其特征在于，所述换热管束(13)设有多个且呈矩阵分布。

6.根据权利要求1所述的一种箱体式水凝固热交换器，其特征在于，所述振动发生装置为超声波换能器振子(11)。

7.根据权利要求6所述的一种箱体式水凝固热交换器，其特征在于，所述超声波换能器振子(11)设有多个且上下交错分布。

8.根据权利要求6所述的一种箱体式水凝固热交换器，其特征在于，所述超声波换能器振子(11)通过导线串联，且所述导线连接有变频控制器(12)。

技术总结本技术公开了一种箱体式水凝固热交换器，属于热交换器技术领域，包括：热交换器本体，其内部空间为热交换腔；第一端盖，其连接在热交换器本体的一侧，且内部空间为冷媒进入腔；第二端盖，其连接在热交换器本体的另一侧，且内部空间为冷媒流出腔；换热管束，其连接在热交换腔中，且换热管束的两端分别与冷媒进入腔及冷媒流出腔连通；还包括连通热交换腔的低温热源进口及低温热源出口、分别连通冷媒进入腔及冷媒流出腔的冷媒入口及冷媒出口；热交换器本体的外围设有振动发生装置。本技术示例的箱体式水凝固热交换器，该热交换器结构简单，采用换热管外走低温热源，管内走冷媒的方式，使冰层在管外形成并通过超声波及时清除，从而解决除冰困难的问题。技术研发人员：陈玉英,毛伟,巴宗华,韩森,周文和,李昂受保护的技术使用者：兰州交通大学技术研发日：20240110技术公布日：2024/9/19