净水器用同轴套管换热器的优势有哪些？

净水器是我们都特别喜欢的一种净水设备，当前在我们生活当中发挥了不小的作用。市场上主流的净水器都是将自来水经过
净化处理之后，直接转化为饮用水的，或者是将净化处理后的水通过加热、制冷进行分发，然后可以直接饮用的一种新型净水器。
这种净水器同时具有制冷、制热、保温功能的。
净水器有两大系统，有和水接触的净化系统，又有和电接触的制热制冷系统，即前置过滤器系统，末端制热制冷系统。净水
器的加热制工作原理：当净水器通电后，加热指示灯亮，电热管发烧，使热水罐内水温回升。当热水罐内水温回升到95℃时，加
热温控器触点断开，堵截电源电路，加热指示灯燃烧，加热管失电而结束发烧。此时净水机进入保温状况。制冷指示灯亮，压缩
机电动机启动运转。压缩机启动后，便主动断开启动绕组电源，由电动机的运转绕组保持运转。制冷剂在密封套管换热器中轮回，
接收内管中的热量，使内管的温度降低。当水温降到5℃时，温控器触点断开，堵截了制冷电路的电源，结束制冷。
!净水器.png
图1 净水机
净水机制冷功能中就配置有换热器设备，换热器的作用是使内管中的水温始终保持在5℃左右。如图所示同轴换热器。
!换热器.png
图2 同轴换热器
同轴换热器是由螺旋槽纹内管和外套管组成，冷热流体分别在内管和外套管环隙中流动的同时进行传热的。内外管间隙均匀
分割，有利于在做为蒸发器时保持良好的回油特性。内、外管的材质有紫铜、镍白铜、不锈钢等。
净水机制冷系统在实际工作运行中，由于受温度波动，启停循环，热泵融霜，膨胀阀调节等因素的影响，内部压力处于频繁交
替下。在频繁的振动和压力变化下，同轴套管换热器抵抗压力震动和压力冲击的能力要比板片换热器结构高得多，所以更能适应实
际运行工况的复杂性。
以杭州沈氏节能科技股份公司为例，沈氏净水器用同轴换热器内外管都采用食品级不锈钢材质，通过制冷或热泵系统为净水器
用户提供安全放心的冰水或热水。
杭州沈氏同轴套管换热器在工艺制造过程中，焊口连接较少，工艺处理易行，焊接质量容易保证，大大降低了系统因长期受振动
、压力波动、冷热交替冲击导致接口处开裂发生泄漏的危险，换热器工作可靠性非常强，净水器使用寿命。
!螺旋槽管.png
图3 螺旋槽管
另外杭州沈氏采用螺旋槽管，螺旋槽纹结构能起到双边强化换热的作用，流体在管内既有沿轴向的流动，也有沿着螺旋旋转
流动，加剧了近壁面处流体与中心流体的混合，加强了湍流强度，使传热系数大。水在低速流动时，就能在螺纹槽纹管中形成湍
流，不易冻结。独有的螺旋槽纹结构，具有良好的伸缩性，不会冻结致裂。
!压花.png
图4表面压花
杭州沈氏对螺纹槽管采用特殊压花处理，内管外壁的网纹齿状结构，增加了流体与管壁的接触面积，同时也增加了流体的湍
流强度，增大了雷诺数；齿状结构能有效减薄流体的边界层厚度，能有效提高换热器的换热系数，提升换热效果，增加单位体积
的换热量，对比同行同类产品更具有优势。

当温度和压力达到临界点时，二氧化碳就进入了临界状态，超临界状态下的二氧化碳出现为一种即非气体又非
液体的状态。超临界二氧化碳具有特殊性质：粘度低、密度高，对高聚物具有很强的溶胀和扩散能力，安全非易燃
易爆，无毒无腐蚀性。超临界二氧化碳的特殊性质直接促成它在各个领域中广泛使用，其在能源领域获得很好的应
用效果。 
作为环境友好型工质，co2有着诱人的物理和输运特性，将超临界co2用于布雷顿循环发电系统，通过消耗较
低的压缩功，能够实现较高的系统热效率，在新一代核能、太阳能、地热、工业余热回收等领域具有极为广阔的应
用前景。超临界二氧化碳循环模式包括取热器、高温回热器、低温回热器、冷却器等换热器。换热器作为超临界二
氧化碳发电系统中的关键设备，是数量最多、体积最大、成本最高的设备，其综合性能对系统效率提升与安全稳定
运行至关重要。
2018年中国科学院工程热物理研究所承担的我国首座“双回路全温全压超临界二氧化碳换热器综合试验测试平
台”在廊坊中试基地建成。其高效紧凑印刷电路板式换热器可在极端环境下运行（温度高于900℃，压力高于60m
pa），且比表面积大于2500m2/m3。相同热负荷条件下，pche体积大约为壳管式换热器的1/5。而且，换热器热
侧出口温度和冷侧入口温度的差值能够接近1k，而壳管式换热器一般在12k以上。
!全温全压超临界二氧化碳换热器综合试验平台.jpg
图1超临界二氧化碳换热器综合试验测试平台
在相同的输出功率的情况下，超临界二氧化碳涡轮尺寸大约是蒸汽涡轮的1/10，从而导致整个系统结构紧凑、
投资成本低。但由于整个系统运行压力高，且占地面积小，因而传统换热器，如壳管式换热器，板翅式换热器等，
均不再适用。
2020年中国船舶集团有限公司七二五所联合中核集团原子能院、合肥通用机械研究院有限公司研制的我国首台
液态金属钠-超临界二氧化碳印刷板式换热器(pche)顺利通过专家组验收，产品技术达到国际先进水平。pche作为
一种颠覆性的紧凑高效微通道换热器，具有换热效率高、耐低温高温、耐高压、可靠性高等优势。
近年来亚搏手机版官方登录研发出高效紧凑式微通道换热器，具有高完整性扩散结合结构的高效换
热器。扩散结合成就了换热器耐高低温和出色的机械性能，使其成为唯一可用于超临界二氧化碳（sco₂）循环中的
最佳换热器。
!高效紧凑式微通道换热器.png
图2高效紧凑式微通道换热器
特点：超耐高温高压，适用于高温高压等苛刻条件；换热面积大，可达1000m²/m³;采用扩散焊接技术，焊接
强度大，机械性能出色；且耐腐蚀，可靠性高，体积小。适用于高温高压下的发电循环；印刷电路板式换热器作为
一种新型微通道紧凑式换热器,适用于高温高压等苛刻条件,在新一代核能发电、太阳能光热发电、氢能等领域应用
潜力巨大。