本發(fā)明涉及冷能空調(diào)制冷，尤其涉及一種冷能空調(diào)用組合式高效換熱器。

背景技術(shù)：

1、隨著我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的深入轉(zhuǎn)型，天然氣以環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，正在成為汽車燃料的主要替代能源之一，尤其是lng(液化天然氣)，以其安全、清潔、可裝載率高、使用成本低等優(yōu)點(diǎn)逐漸被商用車所使用，不僅推動了我國能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，同時還有效減少了燃燒廢氣排放所造成的環(huán)境污染。

2、作為車用燃料的lng是天然氣的液態(tài)形式，儲存在溫度為-162℃，壓力為0.1mpa的低溫氣瓶內(nèi)。lng有利于儲存和運(yùn)輸，但最終被利用時的狀態(tài)往往是氣態(tài)，因此，lng在被利用之前要先經(jīng)過汽化。汽車燃?xì)庀到y(tǒng)在使用lng燃料時，lng汽化時放出的大量冷量，即lng汽化過程伴隨大量的可用冷能釋放，造成了冷量的浪費(fèi)，回收這部分冷能，可以有效利用能源。

3、目前，一些高校、科研院所的專家和學(xué)者提出基于lng冷能回收的汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)，但是這些制冷系統(tǒng)的換熱器均采用載冷劑與lng直接換熱的方法，由于兩者之間存在較大的換熱溫差，導(dǎo)致lng空調(diào)制冷系統(tǒng)容易出現(xiàn)載冷劑冰堵和換熱不良的問題，致使無法持續(xù)、穩(wěn)定的運(yùn)行，而且冷能回收利用效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中冷能空調(diào)制冷系統(tǒng)出現(xiàn)的載冷劑冰堵和換熱效率低的問題，而提出的一種冷能空調(diào)用組合式高效換熱器。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種冷能空調(diào)用組合式高效換熱器，包括外儲罐、第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、連通管道和固定支架；

4、所述外儲罐用于存儲蓄冷劑，所述蓄冷劑具有氣液轉(zhuǎn)換特性且其凝固點(diǎn)的溫度低于lng的溫度，所述外儲罐內(nèi)部的蓄冷劑呈現(xiàn)氣態(tài)的蓄冷劑蒸發(fā)氣和液態(tài)的液相蓄冷劑兩種狀態(tài)共存，所述外儲罐的圓筒形側(cè)壁形成外筒體，所述外儲罐的兩端分別焊接有左封頭和右封頭，所述左封頭和右封頭分別通過左分配頭和右分配頭進(jìn)行密封；

5、所述第一換熱器用于輸送lng，所述第一換熱器包括lng集流器、數(shù)根并列的扁管a、數(shù)片換熱翅片a和ng集流器，所述第一換熱器設(shè)置在外儲罐內(nèi)部且浸沒在蓄冷劑蒸發(fā)氣中，所述第一換熱器與左分配頭、第二換熱器通過連通管道連接；

6、所述第二換熱器用于輸送ng(lng蒸發(fā)氣)和載冷劑，所述第二換熱器包括ng換熱通道和載冷劑換熱通道，所述第二換熱器設(shè)置在外儲罐內(nèi)部且浸沒在液相蓄冷劑中，所述第二換熱器在第一換熱器的下部，所述第二換熱器與第一換熱器、第三換熱器、右分配頭通過連通管道連接；

7、所述第三換熱器用于輸送載冷劑，所述第三換熱器包括載冷劑進(jìn)出集流器、數(shù)根并列的扁管b、數(shù)片換熱翅片b和載冷劑中間集流器，所述第三換熱器設(shè)置在外儲罐內(nèi)部，所述第三換熱器在第一換熱器、第二換熱器的下部且浸沒在液相蓄冷劑底部，所述第三換熱器與第二換熱器、左分配頭通過連通管道連接。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述固定支架包括固定板a、固定板b、固定板c和固定板d，所述第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器于上中下固定連接在固定支架上，所述固定支架固定連接在外筒體上。

9、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述連通管道包括lng進(jìn)液管、載冷劑出液管b和ng進(jìn)氣管，所述左分配頭和第一換熱器通過lng進(jìn)液管連接，所述左分配頭和第三換熱器通過載冷劑出液管b連接，所述第一換熱器和第二換熱器通過ng進(jìn)氣管連接。

10、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述連通管道還包括ng出氣管、載冷劑進(jìn)液管和載冷劑出液管a，所述右分配頭與第二換熱器通過ng出氣管和載冷劑進(jìn)液管連接，所述第二換熱器和第三換熱器通過載冷劑出液管a連接。

11、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述蓄冷劑蒸發(fā)氣在第一換熱器表面吸收冷量液化，且液相蓄冷劑在第三換熱器表面吸收熱量汽化，實(shí)現(xiàn)能量的持續(xù)轉(zhuǎn)換。

12、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述右分配頭上開設(shè)有與外儲罐內(nèi)部相連通的蓄冷劑加注口，所述右分配頭上開設(shè)有ng出氣口和載冷劑進(jìn)液口，所述右分配頭中部安裝有充裝堵頭。

13、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述左分配頭上開設(shè)有l(wèi)ng進(jìn)液口和載冷劑出液口。

14、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述扁管a和換熱翅片a外部設(shè)置有支撐板a，所述第一換熱器上開設(shè)有天然氣進(jìn)液口和天然氣出氣口。

15、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述第二換熱器外部設(shè)有第二換熱器殼體，所述第二換熱器上開設(shè)有ng進(jìn)氣口、ng排出口、載冷劑進(jìn)液口a和載冷劑出液口a。

16、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述扁管b和換熱翅片b外部設(shè)置有支撐板b，所述第三換熱器上開設(shè)有載冷劑進(jìn)液口b和載冷劑出液口b。

17、本發(fā)明的有益效果為：

18、1.冷能空調(diào)用組合式高效換熱器能夠?qū)崿F(xiàn)低溫lng通過能量轉(zhuǎn)化被加熱汽化成氣態(tài)并過熱到較高的溫度，再與載冷劑進(jìn)行換熱，避免了載冷劑直接與低溫lng換熱可能造成的冰堵問題。

19、2.液態(tài)蓄冷劑吸收載冷劑熱量汽化過程中產(chǎn)生大量氣泡，在其內(nèi)部形成對流擾動，強(qiáng)化與換熱壁面的換熱，特別是用于lng汽車空調(diào)時，發(fā)動機(jī)震動或汽車行駛時的晃動更是加劇了蓄冷劑的擾動，可大幅提高換熱器的換熱效率。

20、3.由于采用了三個換熱器進(jìn)行不同狀態(tài)下的換熱，lng與蓄冷劑蒸發(fā)氣、低溫天然氣與載冷劑、載冷劑與蓄冷劑間的換熱面積大大提高，通過換熱翅片有效提高換熱器的換熱效率，使換熱器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，盡可能地減小對汽車載重量的影響，使lng汽車空調(diào)系統(tǒng)與lng汽車的集成配套更為方便靈活。

技術(shù)特征：

1.一種冷能空調(diào)用組合式高效換熱器，其特征在于，包括：外儲罐(100)、第一換熱器(200)、第二換熱器(300)、第三換熱器(400)、連通管道和固定支架(500)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷能空調(diào)用組合式高效換熱器，其特征在于，所述固定支架(500)包括固定板a(501)、固定板b(502)、固定板c(503)和固定板d(504)，所述第一換熱器(200)、第二換熱器(300)、第三換熱器(400)于上中下固定連接在固定支架(500)上，所述固定支架(500)固定連接在外筒體(110)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種冷能空調(diào)用組合式高效換熱器，其特征在于，所述連通管道包括lng進(jìn)液管(204)、載冷劑出液管b(404)和ng進(jìn)氣管(302)，所述左分配頭(102)和第一換熱器(200)通過lng進(jìn)液管(204)連接，所述左分配頭(102)和第三換熱器(400)通過載冷劑出液管b(404)連接，所述第一換熱器(200)和第二換熱器(300)通過ng進(jìn)氣管(302)連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種冷能空調(diào)用組合式高效換熱器，其特征在于，所述連通管道還包括ng出氣管(303)、載冷劑進(jìn)液管(304)和載冷劑出液管a(305)，所述右分配頭(104)與第二換熱器(300)通過ng出氣管(303)和載冷劑進(jìn)液管(304)連接，所述第二換熱器(300)和第三換熱器(400)通過載冷劑出液管a(305)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種冷能空調(diào)用組合式高效換熱器，其特征在于，所述蓄冷劑蒸發(fā)氣(601)在第一換熱器(200)表面吸收冷量液化，且液相蓄冷劑在第三換熱器(400)表面吸收熱量汽化，實(shí)現(xiàn)能量的持續(xù)轉(zhuǎn)換。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種冷能空調(diào)用組合式高效換熱器，其特征在于，所述右分配頭(104)上開設(shè)有與外儲罐(100)內(nèi)部相連通的蓄冷劑加注口，所述右分配頭(104)上開設(shè)有ng出氣口(107)和載冷劑進(jìn)液口(108)，所述右分配頭(104)中部安裝有充裝堵頭(105)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種冷能空調(diào)用組合式高效換熱器，其特征在于，所述左分配頭(102)上開設(shè)有l(wèi)ng進(jìn)液口(106)和載冷劑出液口(109)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種冷能空調(diào)用組合式高效換熱器，其特征在于，所述扁管a(202)和換熱翅片a(206)外部設(shè)置有支撐板a(205)，所述第一換熱器(200)上開設(shè)有天然氣進(jìn)液口(207)和天然氣出氣口(208)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種冷能空調(diào)用組合式高效換熱器，其特征在于，所述第二換熱器(300)外部設(shè)有第二換熱器殼體(301)，所述第二換熱器(300)上開設(shè)有ng進(jìn)氣口(306)、ng排出口(307)、載冷劑進(jìn)液口a(308)和載冷劑出液口a(309)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種冷能空調(diào)用組合式高效換熱器，其特征在于，所述扁管b(402)和換熱翅片b(406)外部設(shè)置有支撐板b(405)，所述第三換熱器(400)上開設(shè)有載冷劑進(jìn)液口b(407)和載冷劑出液口b(408)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種冷能空調(diào)用組合式高效換熱器，包括外儲罐、第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、連通管道和固定支架；外儲罐用于存儲蓄冷劑，第一換熱器包括LNG集流器、數(shù)根并列扁管、換熱翅片和NG集流器；第二換熱器包括NG換熱通道和載冷劑換熱通道；第三換熱器包括載冷劑進(jìn)出集流器、數(shù)根并列扁管、換熱翅片和載冷劑中間集流器；蓄冷劑包括呈現(xiàn)氣態(tài)的蓄冷劑蒸發(fā)氣和呈現(xiàn)液態(tài)的液相蓄冷劑。本發(fā)明采用蓄冷劑作為中間換熱介質(zhì)，并采用三個換熱器相組合實(shí)現(xiàn)三種介質(zhì)兩兩換熱的目的，既能解決高溫差換熱時載冷劑冰堵和換熱不良問題，同時該結(jié)構(gòu)傳熱面積大、傳熱系數(shù)高、布局緊湊，便于小型化設(shè)計與制造，還能滿足冷能空調(diào)蓄冷的功能。

技術(shù)研發(fā)人員：馬建磊,李施明,陳愷,凌煥,陳榴娜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)常州工業(yè)技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8