一种钛管换热器及具有其的热泵系统的制作方法

本技术涉及泳池热泵，具体涉及一种钛管换热器及具有其的热泵系统。

背景技术：

1、热泵热水机、泳池恒温机等热交换设备广泛采用管壳式换热器以实现热量传递。其中，金属钛因其卓越的耐腐蚀性能，尤其是在应对海水、高氯离子含量等苛刻水质条件时表现优异，使得钛管换热器成为上述应用场景中的优选方案。在钛管换热器中，换热流体通常在壳程流动，与管程内的制冷剂进行热交换。

2、随着设备大型化以及对能效要求的不断提升，尤其是在壳体内径大于140mm的大直径钛管换热器中，为满足大换热量的需求，通常需要在换热器的壳体内布置大量的换热管。此时，若采用常规的多进多出或其他简单的水路连接方式，极易导致水流在宽阔的壳程空间内分布不均，产生流动短路、涡流乃至局部滞流的“换热死区”。这种混乱的水路流程无法形成理想的逆流换热模式，导致平均换热温差减小，从而限制了整体换热效率的进一步提升。同时，不均匀的水流分布还会使得部分换热管未能充分发挥效能，并可能因流速过低而加剧结垢与局部腐蚀风险，影响设备长期运行的稳定性与寿命。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种钛管换热器及具有其的热泵系统，以解决现有技术中钛管换热器的壳体内径加大后换热效率降低的问题。

2、第一方面，本实用新型提供了一种钛管换热器，包括：

3、承压壳体，其沿轴向具有沿轴向相对的第一端和第二端，所述承压壳体的内腔中安装有流体输送管，所述流体输送管沿所述承压壳体的周向延伸，所述流体输送管一端从第一端延伸至所述承压壳体外，另一端与所述承压壳体的第二端的内壁之间预留有第一过流空间，所述第二端设置有流体输送口；

4、间隔套筒，安装在所述承压壳体内，所述间隔套筒套设安装在所述流体输送管外，所述间隔套筒一端与所述承压壳体的第二端固定连接，另一端与所述承压壳体的第一端的内壁之间预留有第二过流空间，所述间隔套筒与所述流体输送管之间围合形成第一换热空间，所述承压壳体的内侧壁与所述间隔套筒之间围合形成第二换热空间；

5、换热盘管，螺旋绕设安装在所述第一换热空间和所述第二换热空间内，所述换热盘管的输入端和输出端均贯穿所述承压壳体的第二端延伸至所述承压壳体外。

6、在钛管换热器工作时，换热流体从流体输送管流入，经由第一过流空间进入由间隔套筒与所述流体输送管围合形成的所述第一换热空间。随后，换热流体沿轴向流经第一换热空间后，通过所述第二过流空间折返，进入由承压壳体内侧壁与所述间隔套筒围合形成的第二换热空间，并最终从流体输送口流出。同样，换热流体也可以从流体输送口流入，沿反方向从流体输送管流出。与此同时，换热介质从换热盘管的输入端流入，在螺旋绕设于第一换热空间和第二换热空间内的盘管中流动，最终从输出端流出。在此过程中，换热流体与换热介质在总体上能够呈逆向流动的路径上进行热交换，增大平均传热温差，强化整体换热效率。钛管换热器通过间隔套筒与流体输送管在承压壳体内形成的双层套筒结构，将传统大直径壳体的单一腔室划分为串联连通的第一换热空间与第二换热空间，延长换热流体在承压壳体内部的流动路程，并强制换热流体沿预设路径完成折返流动形成顺流，避免换热流体在大直径壳体中流动时流体分布不均、短路及死区导致的换热性能损失，提升壳程流场的均匀性，从而提升换热效率。

7、在一种可选的实施方式中，所述承压壳体包括承压外筒和设于所述承压外筒两端的安装底座和安装顶盖，所述安装底座、所述安装顶盖与所述承压外筒围合形成承压腔体。

8、将承压壳体设置为承压外筒、安装底座和安装顶盖组装配合密封结构，便于承压壳体内部构件的分步装配和定位，便于流体输送管和间隔套筒在承压外筒内部的安装固定。同时，安装底座和安装顶盖作为独立的端部密封件，可以根据流体进出口的位置需求灵活设计接口形式，增强结构设计的灵活性，有利于产品的标准化和模块化生产。

9、在一种可选的实施方式中，所述流体输送管从所述安装底座的侧面延伸至所述承压壳体外；和/或，所述流体输送口设于所述安装顶盖的侧面。

10、流体输送管从安装底座的侧面延伸至承压壳体外，作为换热流体的进口或出口；流体输送口设置于安装顶盖的侧面，作为换热流体的另一对应出口或进口。将流体输送管和流体输送口分别设置在安装底座和安装顶盖的侧面，便于与外部管路的连接和系统集成，承压壳体内部的空间布局。

11、在一种可选的实施方式中，所述换热盘管包括外圈盘管和内圈盘管，所述外圈盘管位于所述第二换热空间内，所述内圈盘管位于所述第一换热空间内，所述外圈盘管与所述内圈盘管通过连接管串联。

12、将换热盘管分为外圈盘管和内圈盘管并串联布置，使得换热介质依次流经第二换热空间和第一换热空间两个换热区域，与换热流体在不同区段形成逆流换热，使得单位空间内的换热面积得到有效增加，在相同承压外筒体积下可以实现更大的总换热面积，提高换热效率。同时，外圈盘管与内圈盘管的串联结构使得换热介质的流动路径延长，增加换热时间，配合换热流体的折返流动，能够形成全逆流换热模式，最大化利用传热温差，提升整体传热性能，尤其适用于大直径钛管换热器的高效换热需求。

13、在一种可选的实施方式中，所述承压壳体与所述外圈盘管之间和/或所述外圈盘管与所述间隔套筒之间和/或所述间隔套筒与所述内圈盘管之间和/或所述内圈盘管与所述流体输送管之间预留有过流间隙。

14、在各部件之间预留过流间隙，避免换热流体在局部区域滞留或短路，确保换热流体能够均匀冲刷外圈盘管和内圈盘管的全部外表面，强化换热流体与换热盘管之间的对流换热系数，充分发挥所有换热盘管的效能。

15、在一种可选的实施方式中，所述过流间隙为3mm-10mm。换热流体在流经各间隙通道时能够形成适度的流速，既不会因间隙过小导致流动阻力过大，也不会因间隙过大导致换热流体分布不均。而且通过设置较小尺寸的过流间隙，能够诱导换热流体产生足够强度的紊流，有效破坏管壁附近的边界层，提升对流换热系数。

16、在一种可选的实施方式中，所述换热盘管的输入端与所述外圈盘管连通，所述换热盘管的输出端与所述内圈盘管连通。

17、配合换热流体的折返流动，确保两个换热区段均能保持逆流状态，大幅提升平均传热温差和整体换热效率。同时，换热介质从外向内流动，有利于热量的梯级利用，使得换热器的热力性能得到充分发挥。

18、在一种可选的实施方式中，换热流体适于从所述流体输送管位于所述第一端的开口输入，换热介质适于从所述换热盘管的输入端输入。

19、使得换热流体和介质流体能够在两个换热空间内形成稳定的逆流换热模式，最大程度利用传热温差。使得换热流体在折返前后分别与换热介质在不同区段进行换热，延长有效换热时间，提高换热面积利用率。

20、在一种可选的实施方式中，所述承压壳体、所述间隔套筒和所述流体输送管同轴布置。

21、使得第一换热空间和第二换热空间形成均匀的环形流道，保证换热流体在圆周方向上分布的对称性和均匀性。同轴结构还能消除偏心布置可能导致的流动不对称问题，使得外圈盘管和内圈盘管都能获得相近的换热流体冲刷强度，提高换热面积的均等利用率，从而保证输出的换热流体的温度的均匀性。

22、第二方面，本实用新型还提供了一种热泵系统，包括本实用新型所述的钛管换热器。

23、因为热泵系统包括钛管换热器，具有与钛管换热器相同的效果，在此不再赘述。