一种具有变曲率螺旋翅片盘管换热器的高效热回收系统的制作方法

本实用新型涉及纺织技术，具体涉及一种适用于空气压缩机的具有变曲率螺旋翅片盘管换热器的高效热回收系统。

背景技术：

随着现代纺织技术的不断发展，压缩空气在纺织工业得到了广泛应用。空气压缩机是将原动机的机械能转换成气体压力能的装置。在机械能转换为气体压力能的过程中，空气被强烈地压缩，温度骤升，产生大量的热量,同时空压机机械部件高速运转也会产生大量的摩擦热，温度可以达到80℃～100℃。这些热能普遍采用风冷或水冷方式被排入大气中，使热量被浪费，这些热量有80%是可以被利用的。

现有的空气压缩机热回收系统，多采用风冷系统或者水冷系统。夏季高温风冷工作模式下环境温度高，回收的热风利用率不大，而且夏季温度高，换热效果差导致的热量集聚从而引起空气压缩机故障。冬季低温水冷工作模式下易结冰，把系统中的水放掉造成能源浪费，环境温度低，系统工作效率差。空气压缩机对于运行环境温度有较高要求，即运行环境温度一般需控制在0~45 ℃，当环境温度在20 ℃左右时，空气压缩机将会在最佳状态运转，能在最大程度上保证压缩空气的出气品质。而在北方地区，尤其是到了冬季，若空压站房没有供暖设备，一年中将可能有90d，甚至更多时间空压机周围温度会降至0℃以下，这对于空压机运行是十分不利的。空气压缩机热回收系统核心部件为换热器，换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，因此又称热交换器。早期螺旋盘管换热器大多为单管换热器，依靠单盘管的壁面换热，而且壁面均为光滑壁面，换热面积小，导致传热面积有限，热交换率不高。而现有螺旋盘管换热器螺旋结构复杂，阻力大，耗能多，容易结垢，不易清洗，多为定曲率螺旋盘管换热器，管外流体沿换热器轴向直线流过，造成短路。定曲率螺旋盘管换热器，后方管路被前方管路遮挡，降低换热器的换热效率。现有换热器管外流体入口开设于壳体顶部，出口开设于壳体底部，流体在重力的作用下自上而下直接流出，在壳体内停留时间较短，换热不充分，换热效率低，因此有必要改进。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是现有空气压缩机热回收系统冬季采用水冷系统易结冰，夏季采用风冷系统冷却效果差，现有换热器换热效率低等，提供一种适用于空气压缩机的具有变曲率螺旋翅片盘管换热器的高效热回收系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案：一种具有变曲率螺旋翅片盘管换热器的高效热回收系统，包括油路系统、水冷系统、风冷系统和变曲率螺旋翅片盘管换热器，所述的油路系统通过变曲率螺旋翅片盘管换热器分别与水冷系统或风冷系统进行换热。

所述的油路系统包括空气压缩主机，所述空气压缩主机出口依次与油气分离器、储油罐、变曲率螺旋翅片盘管换热器和油过滤器连接，油过滤器的出口与空气压缩主机的进口连接。

所述的油路系统中设有与变曲率螺旋翅片盘管换热器并联连接的油冷却器。

所述的水冷系统包括蓄热水箱，蓄热水箱的出口依次与三通电磁阀I、变曲率螺旋翅片盘管换热器、三通电磁阀II、循环水泵的进水口连接，循环水泵的出水口与蓄热水箱的进口连接。

所述的风冷系统包括风机，所述风机的出口依次与电磁阀、三通电磁阀I、变曲率螺旋翅片盘管换热器、三通电磁阀II、风道连接；水冷系统和风冷系统通过三通电磁阀I和三通电磁阀II进行转换。

所述蓄热水箱的出口处设有温度调节阀，蓄热水箱内还设有浮球阀和温度感应器。

变曲率螺旋翅片盘管换热器的进口管道和出口管道上、蓄热水箱上均安装有保温层。避免热量流失。

还包括补水冷系统，所述的补水冷系统包括自来水管道，自来水管道通过电磁阀分别与蓄热水箱的出口和蓄热水箱的进口连通。

所述的变曲率螺旋翅片盘管换热器包括换热器壳体、换热器壳程，所述的换热器壳体和换热器壳程通过法兰盘连接，所述的换热器壳体内设有变曲率螺旋翅片盘管，变曲率螺旋翅片盘管通过支撑体固定在换热器壳体上；所述的换热器壳体的侧壁上设有管内流体入口和管内流体出口，换热器壳程的两端设有管外流体入口和管外流体出口。所述的变曲率螺旋翅片盘管的缠绕角度、螺距、圈数、管径等可根据具体换热量的要求加工。所述管外流体入口和管外流体出口设置于换热器壳程偏上位置，管外流体进出口和管内流体进出口呈逆流换热。

所述的变曲率螺旋翅片盘管为中间粗两端细的纺锤形结构。

所述的变曲率螺旋翅片盘管外设有翅片。所述翅片的形状可以为圆环、锥形等多种结构，翅片的厚度、高度、间距可根据具体情况加工。

本实用新型提供一种具有变曲率螺旋翅片盘管换热器的高效热回收系统，冬天采用风冷系统，避免水冷系统结冰造成机器损坏，换热所得热空气用于加热空气压缩站房的环境温度，提高设备周围温度，保持空气压缩机高效运转；夏天采用水冷系统，换热所得热水，满足用户热水需求。本实用新型采用一种适用于空气压缩机的高效热回收系统的换热器，变曲率螺旋翅片盘管换热器。采用变曲率螺旋盘管和翅片结合的形式。变曲率螺旋盘管两端盘管曲率逐渐变大，有效的避免前方管道对后方管道的遮挡，防止管外流体沿换热器轴向直接流过，使大部分流体需经过每个螺旋盘管，增大管外流体和管内流体的换热面积，使管外流体和管内流体充分接触。在螺旋盘管上加入翅片，进一步增大了换热面积，而且翅片具有导流作用，强化了管外流体的换热，达到高效换热的目的。变曲率螺旋翅片盘管拓展的换热表面，极大的提高了换热效率，在满足换热量的同时，可缩小设备体积。管外流体进出口和管内流体进出口呈逆流换热，管外流体进出口设置在壳程两侧偏上位置，延长管外流体在壳体内的时间，换热更加充分。壳体和壳程采用法兰盘连接，可拆卸，方便日常清洗和检修。

附图说明

图1是本实用新型空气压缩机高效热回收系统流程图；

图2是本实用新型空气压缩机高效热回收水冷系统流程图；

图3是本实用新型为空气压缩机高效热回收风冷系统流程图；

图4是本实用新型变曲率螺旋翅片盘管的结构示意图。

图中标号：1、空气压缩主机；2、油气分离器；3、储油罐；4、变曲率螺旋翅片盘管换热器；5、油冷却器；6、油过滤器；7、蓄热水箱；8、风道；9、风机；10、温控阀；11、12、温度感应器；13、蓄热水箱热水出水口；14、循环水泵；15、温度调节阀；18、三通电磁阀II、19、三通电磁阀I；21、浮球阀；

41、换热器壳体；42、换热器壳程；43、变曲率螺旋翅片盘管；44、管内流体入口；45、管内流体出口；46、管外流体侧入口；47、管外流体出口；48、支撑体；49、法兰盘。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图4所示，一种具有变曲率螺旋翅片盘管换热器的高效热回收系统，包括油路系统、水冷系统、风冷系统和变曲率螺旋翅片盘管换热器4，所述的油路系统通过变曲率螺旋翅片盘管换热器4分别与水冷系统或风冷系统进行换热。

所述的油路系统包括空气压缩主机1，所述空气压缩主机1出口依次与油气分离器2、储油罐3、变曲率螺旋翅片盘管换热器4和油过滤器6连接，油过滤器6的出口与空气压缩主机1的进口连接。

所述的油路系统中设有与变曲率螺旋翅片盘管换热器4并联连接的油冷却器5。

所述的水冷系统包括蓄热水箱7，蓄热水箱7的出口依次与三通电磁阀I19、变曲率螺旋翅片盘管换热器4、三通电磁阀II18、循环水泵14的进水口连接，循环水泵14的出水口与蓄热水箱7的进口连接。

所述的风冷系统包括风机9，所述风机9的出口依次与电磁阀III17、三通电磁阀I19、变曲率螺旋翅片盘管换热器4、三通电磁阀II18、风道8连接；水冷系统和风冷系统通过三通电磁阀I19和三通电磁阀II18进行转换。

所述蓄热水箱7的出口处设有温度调节阀15，蓄热水箱7内还设有浮球阀21和温度感应器12。

变曲率螺旋翅片盘管换热器4的进口管道和出口管道上、蓄热水箱7上均安装有保温层。避免热量流失。

还包括补水冷系统，所述的补水冷系统包括自来水管道，自来水管道通过电磁阀IV16分别与蓄热水箱7的出口和蓄热水箱7的进口连通。

所述的变曲率螺旋翅片盘管换热器4包括换热器壳体41、换热器壳程42，所述的换热器壳体41和换热器壳程42通过法兰盘49连接，所述的换热器壳体41内设有变曲率螺旋翅片盘管43，变曲率螺旋翅片盘管43通过支撑体48固定在换热器壳体41上；所述的换热器壳体41的侧壁上设有管内流体入口44和管内流体出口45，换热器壳程42的两端设有管外流体入口46和管外流体出口47。所述的变曲率螺旋翅片盘管43的缠绕角度、螺距、圈数、管径等可根据具体换热量的要求加工。所述管外流体入口46和管外流体出口47设置于换热器壳程42偏上位置，管外流体进出口和管内流体进出口呈逆流换热。

所述的变曲率螺旋翅片盘管为中间粗两端细的纺锤形结构。纺锤形结构的设置，使得流体由管外流体入口46流入换热器壳体内时，先在变曲率螺旋翅片盘管的阻挡下分散开来，增加了流体在换热器壳体内的运动路径，增大流体与变曲率螺旋翅片盘管的接触面积和接触时间，再在管外流体出口47处汇合流出，换热效果更好。

所述的变曲率螺旋翅片盘管43外设有翅片。所述翅片的形状可以为圆环、锥形等多种结构，翅片的厚度、高度、间距可根据具体情况加工。

本实用新型空气压缩机高效热回收系统流程如图1所示。油路系统为：油气混合物从空气压缩主机1中流出，进入油气分离器2使二者分离，分离出的油流入储油罐3，经变曲率螺旋翅片盘管换热器4进行换热，流入油过滤器6，流回空气压缩机。空气压缩机系统通过在原有系统的基础上接入变曲率螺旋翅片盘管换热器4来实现热回收，空气压缩机热回收系统与原有的油冷却器5并联，提高安全系数。油温可以设定一个数值，当油温低于设定值时，温控阀10与变曲率螺旋翅片盘管换热器4联通的阀门打开，油进入变曲率螺旋翅片盘管换热器4，与变曲率螺旋翅片盘管外流体换热，降低油的温度，换热后的低温油进入油过滤器6，流回空气压缩机。当油温高于设定值时，温控阀10与油冷却器5和变曲率螺旋翅片盘管换热器4联通的阀门打开，一部分油进入变曲率螺旋翅片盘管换热器4，一部分进入油冷却器5，换热之后的低温油进入油过滤器6，流回空气压缩机。

本实用新型空气压缩机高效热回收水冷系统流程如图2所示。水冷系统为：冷水从蓄热水箱7和自来水处流出，进入变曲率螺旋翅片盘管换热器4，与高温油在变曲率螺旋翅片盘管换热器4中换热，热水流出变曲率螺旋翅片盘管换热器4经过循环水泵14，流回蓄热水箱7，热水通过热水出水口送至热网。蓄热水箱里水的温度可以设定一个数值，当水温低于设定值时，温度调节阀15打开，蓄热水箱7中的水与油进行换热。当水温高于设定值时，温度感应器12连锁电磁阀IV16，增大电磁阀IV16的开度，使自来水的流量增大，降低水温。水位控制方面，当系统水位低于设定值时，由浮球阀21连锁电磁阀IV16进行补水。当系统高于设定值时，由浮球阀21连锁电磁阀IV16和20，关闭电磁阀IV16和20，高温油通过油冷却器5进行冷却。热水通过蓄热水箱热水出水口13供至用户端。

本实用新型空气压缩机高效热回收风冷系统流程如图3所示。风冷系统为：冷风通过风机9进入系统管路，进入变曲率螺旋翅片盘管换热器4，与高温油在变曲率螺旋翅片盘管换热器4中换热，热风流出变曲率螺旋翅片盘管换热器4进入风道，送至空压站房内。风道中风的温度可以设定为一个数值，当温度低于设定值时，温度感应器11连锁电磁阀III17，使电磁阀III17的开度关小。当温度高于设定值时，温度感应器11连锁电磁阀III17，使电磁阀III17的开度增大。

本实用新型实施例中，水冷系统和风冷系统连接处，安装有三通电磁阀。冬天使用风冷系统，三通电磁阀II18的 a、c端打开， b端关闭，三通电磁阀I19的 f、e端打开d端关闭。风从风机进入管道系统，经过三通电磁阀I19的f端进e端出，进入变曲率螺旋翅片盘管换热器4，经过三通电磁阀II18的c端进a端出，流入风道为空压站房供暖。夏天使用水冷系统，三通电磁阀II18的 b、c端打开a端关闭，三通电磁阀I19 的d、e端打开f端关闭。水从蓄热水箱7流出，经过三通电磁阀I19的d端进e端出，进入变曲率螺旋翅片盘管换热器4，经过三通电磁阀II18 的c端进b端出，流回蓄热水箱7，热水从蓄热水箱热水出水口13流出为用户端提供热水。