一种膨胀式热交换器的制作方法

本发明涉及一种膨胀式热交换器，特别是一种基于混合换热的膨胀式热交换器。

背景技术：

当前，实验室面积紧张,设备老化是高校的普遍现象，实验室即使循环使用和公用安排也变得十分拥挤，相关上下水设施难以为继，已成为奢望。

涉及水操作时，要求使用上下水配置。目前常常利用自来水充当冷却介质，自来水使用后经管路直接排入下水道。如需热源水，往往还需单独加热装置。这种操作方式至少存在如下缺点：需在配置上下水，增加成本和安全隐患；需要在有上下水道的地方附近操作，操作不便；充当冷却介质的自来水一次性使用，造成了水资源的极大浪费；冷热源的直排造成极大的能源浪费和环境热污染。循环供水系统需要热交换以及补水定压和排气的目的，冷热水换热可以进行冷热补偿，热量回收，需要热交换器实现，循环供水系统需要膨胀水箱用于补水、定压和排除系统气体或过盛水。如果热交换器与膨胀水箱分别设立、功能分散，不能提高设备利用率，制造成本高，占用空间大。

目前的表面式水-水热交换设备换热效率低，耗能高。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术的缺陷，提供一种基于混合换热的膨胀式热交换器，适用于不同温区和负荷的循环供水需求。

为实现发明目的，本发明的技术方案是一种膨胀式热交换器，包括膨胀段、供水段、隔板、补水口、进口、出口、直混换热器、配水机构、填料、环形堰板、自动排气阀和液位传感器，所述膨胀式热交换器上部为所述膨胀段，下部为所述供水段，所述膨胀段和所述供水段中间设有所述隔板，所述膨胀式热交换器的顶部布置有所述补水口和所述进口，所述膨胀式热交换器的底部布置有所述出口，所述膨胀段中心悬置所述直混换热器，所述直混换热器顶部为所述配水机构，所述直混换热器底部为孔板，所述直混换热器内置所述填料，所述配水机构连通所述膨胀式热交换器进口，所述配水机构均匀分配冷水和热水至所述直混换热器的所述填料上，所述直混换热器外围设置所述环形堰板，所述环形堰板固定在所述隔板上，所述环形堰板的上沿位置低于所述直混换热器的顶部位置，所述隔板从所述环形堰板外缘至所述膨胀式热交换器壁面部分为环形孔板，所述膨胀段顶部有所述自动排气阀用于系统排气，所述膨胀段和所述供水段设有所述液位传感器。

所述膨胀式热交换器的工作过程如下，冷水和热水经进口进入所述膨胀式热交换器，所述配水机构均匀分配冷水和热水到所述直混换热器的所述填料上，所述填料增大混合表面积并强化传热传质，冷水和热水在所述直混换热器中混合并换热后经底部孔板流出，绕流向上经所述环形堰板漫流向下，经所述隔板的环形孔板进入所述供水段，整个混合流动过程冷水和热水之间以及与环境间换热，冷水和热水温度变化至环境温度进行供水，系统气体聚集在所述膨胀段的上部空间通过所述自动排气阀排气，当所述液位传感器指示所述供水段液位低于设定值，所述补水口打开，开始补水，当所述液位传感器指示所述供水段液位高于设定值，所述补水口关闭，停止补水，所述膨胀式热交换器实现冷热水的混合换热，同时进行补水、定压和排除系统气体或过盛水。

所述供水段和所述膨胀段的容积确定考虑冷水和热水的热负荷以及供水量。

本发明的有益效果是发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：发明把热交换器和膨胀水箱有机结合，结构合理和紧凑，提高设备利用率，降低制造成本与减少占地空间；实现冷热水的混合冷热补偿换热，减少环境换热负荷，同时实现补水、定压和排除系统气体或过盛水；回收冷热源能量，实现能量补偿，回收能量；对冷热用户可实现循环供水，无需上下水，方便灵活；节约用水，循环利用，避免供水一次性使用造成水资源的极大浪费。本发明灵活方便、结构紧凑、节水环保、节约能源，能实现冷热水的混合换热，同时进行补水、定压和排除系统气体或过盛水，广泛适用于不同温度区域和不同热负荷的冷热水供水场合。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图中：1-膨胀段，2-供水段，3-隔板，3a-环形孔板，4-补水口，5-进口，6-出口，7-直混换热器，7a-孔板，8-配水机构，9-填料，10-环形堰板，11-自动排气阀，12-液位传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为实现发明目的，本发明的技术方案是一种膨胀式热交换器，如图1所示，包括膨胀段1、供水段2、隔板3、补水口4、进口5、出口6、直混换热器7、配水机构8、填料9、环形堰板10、自动排气阀11和液位传感器12，膨胀式热交换器为圆筒形不锈钢容器，容积为3升，外部裸露，上部为膨胀段1，容积为2升，下部为供水段2，容积为1升，中部设有隔板3将膨胀段1和供水段2分开，补水口4和进口5布置在膨胀式热交换器顶部，出口6布置在膨胀式热交换器顶部，膨胀段1中心悬置直混换热器7，直混换热器7顶部为配水机构8，配水机构8连通进口1，内置填料9，底部打孔作为孔板7a，配水机构8均匀分配冷热水至直混换热器填料9上，直混换热器7外围设置环形堰板10，环形堰板10固定在隔板3上，环形堰板10的顶部位置低于直混换热器7的顶部位置，隔板3从环形堰板10外缘至膨胀式热交换器的壁面部分打孔作为环形孔板3a，膨胀段1顶部有自动排气阀11用于系统排气，膨胀段1和供水段2设有电磁式液位传感器12。

应用上述膨胀式热交换器的工作过程如下，冷水和热水经进口5进入膨胀式热交换器，配水机构8均匀分配冷水和热水到直混换热器7的填料9上，填料9增大混合表面积并强化传热传质，冷水和热水在直混换热器7中混合并换热后经底部孔板7a流出，绕流向上经环形堰板10漫流向下，经隔板3的环形孔板3a进入供水段，整个混合流动过程冷水和热水之间并与环境换热，冷水和热水温度变化至环境温度，系统气体聚集在膨胀段1的上部空间通过自动排气阀11排气，当液位传感器12指示供水段2液位低于供水段2液位的一半，补水口4打开，开始补水，当液位传感器12指示供水段2液位高于环形堰板10的上沿，补水口4关闭，停止补水，所述膨胀式热交换器实现冷热水的混合换热，同时进行补水、定压和排除系统气体或过盛水。上述膨胀式热交换器能够满足最大1l/min的冷热水流量供应。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种基于混合换热的膨胀式热交换器，包括膨胀段、供水段、隔板、补水口、进口、出口、直混换热器、配水机构、填料、环形堰板、自动排气阀和液位传感器，把热交换器和膨胀水箱有机结合，结构合理和紧凑，提高设备利用率，降低制造成本与减少占地空间；实现冷热水的混合冷热补偿换热，减少环境换热负荷，同时实现补水、定压和排除系统气体或过盛水。本发明灵活方便、结构紧凑、节水环保、节约能源，广泛适用于不同温度区域和不同热负荷的冷热水供水场合。

技术研发人员：郑艺华;其他发明人请求不公开姓名
受保护的技术使用者：青岛大学
技术研发日：2019.01.23
技术公布日：2019.05.10