一体式热交换器及热交换系统的制作方法

1.本实用新型涉及热交换系统技术领域，具体而言，涉及一种一体式热交换器及具有该热交换器的热交换系统。


背景技术：

2.工业热交换系统中有很多特殊的结构，例如在精密温度控制和超低温等领域，在比较复杂的热交换系统中，会存在多个蒸发或多个冷凝过程。由于空间等条件的限制，对这样结构较复杂的系统进行优化显得十分重要。
3.在热交换系统中，热交换器是常用的一种换热设备。热交换器通常是一种液体(或气体)与另外一种液体(或气体)的热交换。最常见的是压缩制冷剂与水(或其他液体)的热交换。
4.当一个热交换系统存在两个蒸发过程，并且其中的一个蒸发过程需要冷却水将制冷剂的冷量带走时，此热交换系统最少需要两个蒸发器和一个冷凝器共三个热交换器，占用空间大、配管数量多。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于提供一种一体式热交换器及热交换系统，该一体式热交换器及热交换系统将多台蒸发器、冷凝器合为一体，减少了热交换系统的占用空间和配管数量。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种一体式热交换器，该一体式热交换器，包括壳体，壳体上设有第一入口、第一出口、第二入口、第二出口、第三入口和第三出口，第一入口与第一出口相连通，第二入口与第二出口相连通，第三入口与第三出口相连通，第一入口与第二入口、第二出口、第三入口和第三出口均不连通，第一出口与第二入口、第二出口、第三入口和第三出口均不连通，第二入口与第一入口、第一出口、第三入口和第三出口均不连通，第二出口与第一入口、第一出口、第三入口和第三出口均不连通，第三入口与第一入口、第一出口、第二入口和第二出口均不连通，第三出口与第一入口、第一出口、第二入口和第二出口均不连通。
7.具体地，本实用新型的一体式热交换器包括以下三种类型：
8.第一种：第一入口为工作介质入口，第一出口为工作介质出口，第二入口为蒸发介质入口，第二出口为蒸发介质出口，第三入口为冷凝介质入口，第三出口为冷凝介质出口。
9.第二种：第一入口为工作介质入口，第一出口为工作介质出口，第二入口为蒸发介质入口，第二出口为蒸发介质出口，第三入口为蒸发介质入口，第三出口为蒸发介质出口。
10.第三种：第一入口为工作介质入口，第一出口为工作介质出口，第二入口为冷凝介质入口，第二出口为冷凝介质出口，第三入口为冷凝介质入口，第三出口为冷凝介质出口。
11.根据本实用新型的另一方面，提供了一种热交换系统，包括上述的第一种类型的一体式热交换器，其第一入口与待换热设备的工作介质出口连通，第一出口与待换热设备
的工作介质入口连通，第二入口与第一蒸发装置的蒸发介质出口连通，第二出口与第一蒸发装置的蒸发介质入口连通，第三入口与第一冷凝装置的冷凝介质出口连通，第三出口与第一冷凝装置的冷凝介质入口连通。
12.根据本实用新型的另一方面，提供了一种热交换系统，包括上述的第二种类型的一体式热交换器，其第一入口与待换热设备的工作介质出口连通，第一出口与待换热设备的工作介质入口连通，第二入口与第一蒸发装置的蒸发介质出口连通，第二出口与第一蒸发装置的蒸发介质入口连通，第三入口与第二蒸发装置的蒸发介质出口连通，第三出口与第二蒸发装置的蒸发介质入口连通。
13.根据本实用新型的另一方面，提供了一种热交换系统，包括上述的第三种类型的一体式热交换器，其第一入口与待换热设备的工作介质出口连通，第一出口与待换热设备的工作介质入口连通，第二入口与第一冷凝装置的冷凝介质出口连通，第二出口与第一冷凝装置的冷凝介质入口连通，第三入口与第二冷凝装置的冷凝介质出口连通，第三出口与第二冷凝装置的冷凝介质入口连通。
14.根据本实用新型的另一方面，提供了一种热交换系统，热交换系统包括制冷装置、第一换热器、第二换热器以及待控温流体循环装置，第一换热器为本实用新型的一体式热交换器，第一换热器的第一入口与恒温厂务水入水管相连通，第一出口与恒温厂务水出水管相连通，第三入口与制冷装置的待冷凝制冷剂管相连通，第三出口通过制冷剂入口管与第二换热器的制冷剂入口相连通，第二换热器的制冷剂出口通过制冷剂循环管与制冷装置相连通，第二入口通过旁路入口管道与制冷剂入口管相连通，第二出口通过旁路出口管道与制冷剂循环管相连通，制冷剂入口管上于旁路入口管道与制冷剂入口管的连接点的后端设有第一膨胀阀，旁路入口管道上设有第二膨胀阀，第二换热器的工作介质入口和工作介质出口分别与待控温流体循环装置的出口管和入口管相连通。
15.应用本实用新型的技术方案，通过在壳体上设置第一入口、第一出口、第二入口、第二出口、第三入口和第三出口，第一入口与第一出口相连通，第二入口与第二出口相连通，第三入口与第三出口相连通；其他入口或出口不互相连通。该一体式热交换器具有三对入口和出口，其中一对入口和出口可用于与待换热设备的出口和入口相连接，另外两对入口和出口可用于与两个蒸发装置、两个冷凝装置或者一个蒸发装置一个冷凝装置相连通，从而该一体式热交换器可将两个蒸发器、两个冷凝器或者一个蒸发器一个冷凝器合二为一，不仅减少了热交换系统的占用空间，而且减少了配管数量。
16.下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1为本实用新型实施例的一体式热交换器的结构示意图。
19.图2为本实用新型实施例的一体式热交换器的正视结构示意图。
20.图3为本实用新型实施例的一体式热交换器的后视结构示意图。
21.图4为本实用新型实施例的一体式热交换器的原理图。
22.图5为本实用新型实施例5的具有蒸发冷凝一体式热交换器的热交换系统的结构示意图。
23.图6为本实用新型实施例6的具有双蒸发一体式热交换器的热交换系统的结构示意图。
24.图7为本实用新型实施例7的具有双冷凝一体式热交换器的热交换系统的结构示意图。
25.图8为本实用新型实施例8的热交换系统的结构示意图。
26.其中，上述附图包括以下附图标记：
27.1、壳体；2、第一入口；3、第一出口；4、第二入口；5、第二出口；6、第三入口；7、第三出口；8、待换热设备；9、第一蒸发装置；10、第一冷凝装置；11、第二蒸发装置；12、第二冷凝装置；13、制冷装置；14、第一换热器；15、第二换热器；16、待控温流体循环装置；17、恒温厂务水入水管；18、恒温厂务水出水管；19、制冷剂入口管；20、旁路入口管道；21、旁路出口管道；22、第一膨胀阀；23、第二膨胀阀；131、待冷凝制冷剂管；132、制冷剂循环管。
具体实施方式
28.为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
30.实施例1：
31.参见图1至图4，一种本实用新型实施例的一体式热交换器，该一体式热交换器包括壳体1，在壳体1上设置有第一入口2、第一出口3、第二入口4、第二出口5、第三入口6和第三出口7。其中，第一入口2与第一出口3相连通，第二入口4与第二出口5相连通，第三入口6与第三出口7相连通；第一入口2与第二入口4、第二出口5、第三入口6和第三出口7均不连通；第一出口3与第二入口4、第二出口5、第三入口6和第三出口7均不连通；第二入口4与第一入口2、第一出口3、第三入口6和第三出口7均不连通；第二出口5与第一入口2、第一出口3、第三入口6和第三出口7均不连通；第三入口6与第一入口2、第一出口3、第二入口4和第二出口5均不连通，第三出口7与第一入口2、第一出口3、第二入口4和第二出口5均不连通。
32.上述的一体式热交换器，在壳体1上设置第一入口2、第一出口3、第二入口4、第二出口5、第三入口6和第三出口7，将第一入口2与第一出口3相连通，第二入口4与第二出口5相连通，第三入口6与第三出口7相连通；其他入口或出口不互相连通。该一体式热交换器具有三对入口和出口，其中一对入口和出口可用于与待换热设备8的出口和入口相连接，另外两对入口和出口可用于与两个蒸发装置、两个冷凝装置或者一个蒸发装置一个冷凝装置相
连通，从而该一体式热交换器可将两个蒸发器、两个冷凝器或者一个蒸发器一个冷凝器合二为一，不仅减少了热交换系统的占用空间，而且减少了配管数量。
33.实施例2：
34.参见图5，一种本实用新型实施例的一体式热交换器，该一体式热交换器的第一入口2为工作介质入口，第一出口3为工作介质出口，第二入口4为蒸发介质入口，第二出口5为蒸发介质出口，第三入口6为冷凝介质入口，第三出口7为冷凝介质出口。其中，第一入口2用于与待换热设备8的工作介质出口连通，第一出口3用于与待换热设备8的工作介质入口连通；第二入口4用于与第一蒸发装置9的蒸发介质出口连通，第二出口5用于与第一蒸发装置9的蒸发介质入口连通；第三入口6用于与第一冷凝装置10的冷凝介质出口连通，第三出口7用于与第一冷凝装置10的冷凝介质入口连通。该一体式热交换器为将一个蒸发器和一个冷凝器合二为一的一体式热交换器，减少了热交换系统的占用空间，减少了配管数量。
35.实施例3：
36.参见图6，本实用新型另一实施例的一体式热交换器，该一体式热交换器的主要结构与实施例1相同，该一体式热交换器的第一入口2为工作介质入口，第一出口3为工作介质出口，第二入口4为蒸发介质入口，第二出口5为蒸发介质出口，第三入口6为蒸发介质入口，第三出口7为蒸发介质出口。其中，第一入口2用于与待换热设备8的工作介质出口连通，第一出口3用于与待换热设备8的工作介质入口连通；第二入口4用于与第一蒸发装置9的蒸发介质出口连通，第二出口5用于与蒸发装置的蒸发介质入口连通；第三入口6用于与第二蒸发装置11的蒸发介质出口连通，第三出口7用于与第二蒸发装置11的蒸发介质入口连通。该一体式热交换器为将两个蒸发器合二为一的一体式热交换器，同样减少了热交换系统的占用空间，减少了配管数量。
37.实施例4：
38.参见图7，本实用新型另一实施例的一体式热交换器，该一体式热交换器的主要结构与实施例1相同，该一体式热交换器的第一入口2为工作介质入口，第一出口3为工作介质出口，第二入口4为冷凝介质入口，第二出口5为冷凝介质出口，第三入口6为冷凝介质入口，第三出口7为冷凝介质出口。其中，第一入口2用于与待换热设备8的工作介质出口连通，第一出口3用于与待换热设备8的工作介质入口连通；第二入口4用于与第一冷凝装置10的冷凝介质出口连通，第二出口5用于与第一冷凝装置10的冷凝介质入口连通；第三入口6用于与第二冷凝装置12的冷凝介质出口连通，第三出口7用于与第二冷凝装置12的冷凝介质入口连通。该一体式热交换器为将两个冷凝器合二为一的一体式热交换器，同样减少了热交换系统的占用空间，减少了配管数量。
39.实施例5：
40.参见图5，一种本实用新型实施例的热交换系统，该热交换系统中使用了本实用新型实施例1的一体式热交换器。一体式热交换器的第一入口2与待换热设备8的工作介质出口连通，第一出口3与待换热设备8的工作介质入口连通，第二入口4与第一蒸发装置9的蒸发介质出口连通，第二出口5与第一蒸发装置9的蒸发介质入口连通，第三入口6与第一冷凝装置10的冷凝介质出口连通，第三出口7与第一冷凝装置10的冷凝介质入口连通。
41.该热交换系统为采用一个蒸发器和一个冷凝器合二为一的一体式热交换器的热交换系统，可以选择性的对待换热设备8中的工作介质进行加热或冷凝。通过采用该一体式
热交换器，不仅减少了热交换系统的占用空间，而且减少了配管数量。
42.实施例6：
43.参见图6，一种本实用新型实施例的热交换系统，该热交换系统中使用了本实用新型实施例2的一体式热交换器。一体式热交换器的第一入口2与待换热设备8的工作介质出口连通，第一出口3与待换热设备8的工作介质入口连通，第二入口4与第一蒸发装置9的蒸发介质出口连通，第二出口5与第一蒸发装置9的蒸发介质入口连通，第三入口6与第二蒸发装置11的蒸发介质出口连通，第三出口7与第二蒸发装置11的蒸发介质入口连通。
44.该热交换系统为将两个蒸发器合二为一的一体式热交换器的热交换系统，可以选择性的利用其中的一个蒸发装置对待换热设备8中的工作介质进行加热，或者同时利用两个蒸发装置对待换热设备8中的工作介质进行加热。通过采用该一体式热交换器，不仅减少了热交换系统的占用空间，而且减少了配管数量。
45.实施例7：
46.参见图7，一种本实用新型实施例的热交换系统，该热交换系统中使用了本实用新型实施例3的一体式热交换器。一体式热交换器的第一入口2与待换热设备8的工作介质出口连通，第一出口3与待换热设备8的工作介质入口连通，第二入口4与第一冷凝装置10的冷凝介质出口连通，第二出口5与第一冷凝装置10的冷凝介质入口连通，第三入口6与第二冷凝装置12的冷凝介质出口连通，第三出口7与第二冷凝装置12的冷凝介质入口连通。
47.该热交换系统为将两个冷凝器合二为一的一体式热交换器的热交换系统，可以选择性的利用其中的一个冷凝装置对待换热设备8中的工作介质进行冷凝，或者同时利用两个冷凝装置对待换热设备8中的工作介质进行冷凝。通过采用该一体式热交换器，不仅减少了热交换系统的占用空间，而且减少了配管数量。
48.实施例8：
49.参见图8，一种本实用新型实施例的热交换系统，该热交换系统包括制冷装置13、第一换热器14、第二换热器15以及待控温流体循环装置16。其中，第一换热器14采用本实用新型实施例1的一体式热交换器，该第一换热器14的第一入口2与恒温厂务水入水管17相连通，第一出口3与恒温厂务水出水管18相连通；第三入口6与制冷装置13的待冷凝制冷剂管131相连通，第三出口7通过制冷剂入口管19与第二换热器15的制冷剂入口相连通；第二换热器15的制冷剂出口通过制冷剂循环管132与制冷装置13相连通；第二入口4通过旁路入口管道20与制冷剂入口管19相连通，第二出口5通过旁路出口管道21与制冷剂循环管132相连通；制冷剂入口管19上于旁路入口管道20与制冷剂入口管19的连接点的后端设有第一膨胀阀22，旁路入口管道20上设有第二膨胀阀23；第二换热器15的工作介质入口和工作介质出口分别与待控温流体循环装置16的出口管和入口管相连通。该热交换系统中第一换热器14相当于将一个冷凝器与一个蒸发器合二为一的一体式热交换器。
50.该热交换系统正常工作时，制冷装置13产生的待冷凝制冷剂经待冷凝制冷剂管131和第三入口6进入第一换热器14，然后从第三出口7和制冷剂入口管19进入第二换热器15，再经制冷剂循环管132进入制冷装置13形成循环回路；与此同时，待控温流体循环装置16驱动待控温流体从第二换热器15的工作介质入口和工作介质出口进出，利用制冷剂通过第一膨胀阀22在第二换热器15中蒸发的冷量对待控温流体进行冷却。当制冷剂冷量过剩时，可通过恒温厂务水入水管17和第一入口2将恒温厂务水流体通入到第一换热器14内，通
过恒温厂务水流体与制冷剂在第一换热器14内的蒸发热交换将制冷剂中的部分冷量进行回收；这部分冷量的回收是通过开启第二膨胀阀23，旁路入口管道20送入第一换热器14内与恒温厂务水流体进行换热，完成冷量回收。
51.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。