專(zhuān)利名稱(chēng)：吸收式致冷裝置及該致冷裝置所用的熱交換器管道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將水鹽溶液用作吸收劑、將水用作致冷劑的吸收式致冷裝置，該致冷裝置包括分別具有熱交換器管道的蒸發(fā)器、冷凝器以及吸收器，具體地說(shuō)，涉及安裝在蒸發(fā)器、冷凝器和吸收器中的熱交換器管道。
通常，吸收式致冷裝置的蒸發(fā)器使流過(guò)熱交換器管道的鹽水和致冷劑之間進(jìn)行熱交換，冷凝器使流過(guò)熱交換器管道的冷卻水和致冷劑之間進(jìn)行熱交換。熱交換器管道外表面上具有凹凸形狀，可以使致冷劑粘附并在表面上擴(kuò)展，所以促進(jìn)流過(guò)管道的致冷劑和鹽水或冷卻水之間進(jìn)行熱交換。例如

圖14和15所示的突起就被認(rèn)為是凹凸形狀。圖14所示的熱交換器管道1X的外表面上具有若干平行翅片11。這些翅片用來(lái)增加管道的外表面積，因而使熱交換性能提高。
另一方面，圖15所示的熱交換器管道1X設(shè)有與圖14所示的翅片11相同方式設(shè)置的翅片12。翅片12的頂端開(kāi)有沿著與翅片頂端延伸方向垂直的方向延伸的第一槽口13。翅片12的頂端還開(kāi)有第二槽口14，第二槽口應(yīng)使頂端的脊部分成兩部分。這樣就使管道外表面的面積大于圖14所示的熱交換器管道1X的外表面積。
某些熱交換器管道如圖15所示，通過(guò)使熱交換器管道1X的第一槽口13與頂端延伸方向成40-60°而使熱交換器的表面積增加。
但是，這些熱交換器管道只致力于增加管道的外表面積。為此，當(dāng)水致冷劑或吸收劑噴射、滴落或流到將水鹽溶液(例如溴化鋰)用作吸收劑而將水用作致冷劑的吸收式致冷裝置的熱交換器管道上時(shí)，在形狀復(fù)雜的深凹槽中的液體成為厚厚的一層。
這樣形成的厚厚一層的水致冷劑或吸收劑會(huì)變成影響傳熱效率的熱阻，所以出現(xiàn)的問(wèn)題在于使蒸發(fā)器的熱交換器管道表面上的致冷劑的蒸發(fā)性能、冷凝器的熱交換器管道表面上的致冷劑蒸汽的冷凝性能、以及吸收器的熱交換器管道表面上利用吸收劑吸收致冷劑的吸收性能會(huì)分別受到影響。
另一個(gè)問(wèn)題在于水致冷劑或吸收劑堆積在凹槽部分中造成液體在管道外部擴(kuò)展，因而在管外堆積了厚厚一層水或吸收劑，以致這一層水或吸收劑影響了熱傳遞性能。
本發(fā)明的目的在于提供一種吸收式致冷裝置，其中將熱交換器管道外側(cè)的結(jié)構(gòu)做成能夠有助于使傳熱面積增大；考慮到用作致冷劑的水和吸收劑的特性、尤其是它們的表面張力，保證液體的粘附和擴(kuò)展能使粘附在管道外表面上的液體不會(huì)在此堆積，而且不會(huì)使熱阻增加；通過(guò)在大范圍內(nèi)粘附薄薄的一層水致冷劑和吸收劑來(lái)提高熱交換性能。
本發(fā)明提供一種將水鹽溶液用作吸收劑、將水用作致冷劑的致冷裝置，該致冷裝置包括一個(gè)蒸發(fā)器、一個(gè)吸收器以及一個(gè)冷凝器，蒸發(fā)器可以使水向下淌或流到水平或基本水平安裝的熱交換器管道的外表面上，吸收器可以使水鹽溶液致冷劑向下淌或流到水平或基本水平安裝的熱交換器管道的外表面上，冷凝器可以使水供應(yīng)到水平或基本水平安裝的熱交換器管道的外表面上；其中蒸發(fā)器、吸收器和冷凝器的所述熱交換器管道的至少一根的內(nèi)表面上設(shè)置有螺旋形狀的凸形螺紋，在管道外表面上有若干排高度為0.2-0.4mm的突起，突起的頂部為平面，各突起間的節(jié)距依次為0.4-0.8mm，若干排突起為螺旋形狀，螺旋方向與凸形螺紋的螺旋方向相反，并且彼此分開(kāi)的節(jié)距為0.7-1.4mm。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在熱交換器管道的外表面上提供若干預(yù)定尺寸的突起可以增加傳熱面積。同時(shí)，由于在管道的外表面上設(shè)置淺凹槽部分，所以即使在表面張力比氟利昂大好幾倍的致冷劑(水)或吸收劑流到水平安裝的熱交換器管道上時(shí)熱交換器管道外表面上也不會(huì)堆積過(guò)多液體，并使致冷劑得到冷凝。
所以，熱交換器管道使粘附到管道外表面上的致冷劑(水)和吸收劑的熱阻很小，從而使管道內(nèi)部流動(dòng)的流體(例如水)和粘附到管道外表面上的液體之間具有良好的熱交換性能。因此，當(dāng)熱交換器管道用作蒸發(fā)器中的熱交換器管道時(shí)，該熱交換器管道就使噴灑在其表面上的水致冷劑將熱量從管道內(nèi)流動(dòng)的水傳走，從而水的溫度下降，并且水致冷劑迅速蒸發(fā)。
此外，當(dāng)熱交換器管道用作冷凝器中的熱交換器管道時(shí)，該熱交換器管道就使致冷劑蒸汽將熱量依次傳給管道內(nèi)流動(dòng)的冷卻水，致冷劑蒸汽得到冷凝后迅速向下流動(dòng)。
另外，當(dāng)熱交換器管道用作吸收器中的熱交換器管道時(shí)，該熱交換器管道就使?jié)馕談崃垦杆賯鹘o管道內(nèi)流動(dòng)的冷卻水，從而使吸收劑溫度下降，從蒸發(fā)器出來(lái)的已變成蒸汽的致冷劑蒸汽易于被溫度已經(jīng)降低的濃吸收劑吸收，變成迅速向下流動(dòng)的稀釋液體。
所以，本發(fā)明的吸收式致冷裝置的顯著效果在于減小了蒸發(fā)器、冷凝器和吸收器的尺寸，節(jié)省了能源。
此外，在本發(fā)明提供的吸收式致冷裝置中，熱交換器管道外表面上形成的突起的平頂面上有一些凹口或突起。這樣就增加了傳熱面積。
在本發(fā)明中，從傳熱性能的角度來(lái)看，熱交換器管道外表面上形成的突起的平坦部分在同一排中最好隔開(kāi)0.2-0.8mm。
此外，熱交換器管道外表面上形成的突起最好按下面的要求布置使矩形突起的長(zhǎng)邊沿著周邊方向定位。
還有，在本發(fā)明中，最好設(shè)置若干突起排，使熱交換器管道外表面上形成的各突起排的最大間隔為最小間隔的1.5-2.5倍。
另外，在本發(fā)明提供的吸收式致冷裝置中，熱交換器管道外表面上形成的突起為與凸形螺紋反向的螺旋形狀，突起的螺旋角為50°或更小。
另外，在本發(fā)明提供的吸收式致冷裝置中，熱交換器管道外表面上形成的突起的各個(gè)頂部是邊長(zhǎng)為0.2-0.4mm的多邊形平面，突起的各個(gè)底多邊形平面的邊長(zhǎng)為0.4-0.7mm。
另外，在本發(fā)明提供的吸收式致冷裝置中，面向熱交換器管道外表面上形成的突起的排列方向的側(cè)面斜率小于面向另一方向的側(cè)面的斜率。這種結(jié)構(gòu)既可以改善排液效率，也可以改善液體在管道外表面上的擴(kuò)展效率。
在本發(fā)明中，熱交換器管道軸向方向上的相鄰各排的突起彼此最好按非線性地方式布置。因此，熱交換器管道內(nèi)表面上形成的凸形螺紋的高度最好為0.1-0.3mm，螺旋角為40-50°。
此外，在本發(fā)明中，熱交換器管道內(nèi)表面上形成的各凸形螺紋的頂部最好是傾斜的，而且大體為平面。
另外，將本發(fā)明提供的熱交換器管道水平或基本水平安裝，以便使管道內(nèi)部流動(dòng)的介質(zhì)與滴落、流到或供應(yīng)到管道外側(cè)的其它介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換；其中熱交換器管道內(nèi)表面上形成的凸形螺紋為螺旋形狀，在管道外表面上依次形成若干排高度為0.2-0.4mm，節(jié)距為0.4-0.8mm的突起，突起的頂部為平面，所述若干排突起為與凸形螺紋反向的螺旋形狀，各排突起彼此相隔的節(jié)距為0.7-1.4mm。
本發(fā)明的熱交換器管道的外表面上形成的頂部平坦部分上最好具有凹口或凸起。
另外，熱交換器管道的外表面上形成的同一排突起的平坦部分最好相隔0.2-0.8mm。
此外，在本發(fā)明的熱交換器管道中，熱交換器管道外表面上形成的突起最好按下面的要求設(shè)置使矩形突起的長(zhǎng)邊沿著周邊方向定位。
另外，在本發(fā)明的熱交換器管道中，熱交換器管道外表面上形成的各排突起最好按下面的要求設(shè)置從一排突起到另一排突起的最大間隔為最小間隔的1.5-2.5倍。
此外，在本發(fā)明的熱交換器管道中，熱交換器管道外表面上形成的突起最好為與凸形螺紋反向的螺旋形狀，突起的螺旋角為50°或更小。
另外，在本發(fā)明的熱交換器管道中，熱交換器管道外表面上形成的突起的頂部最好具有邊長(zhǎng)為0.2-0.4mm的多邊形平面，突起底多邊形平面的邊長(zhǎng)為0.4-0.7mm。
此外，在本發(fā)明的熱交換器管道中，面向熱交換器管道外表面上形成的突起的排列方向的側(cè)面斜率小于面向另一方向的側(cè)面的斜率。
在本發(fā)明的熱交換器管道中，熱交換器管道外表面上的并在軸向方向上相鄰的各排突起彼此最好按非線性地方式布置。
此外，在本發(fā)明的熱交換器管道中，熱交換器管道內(nèi)表面上形成的凸形螺紋的高度最好為0.1-0.3mm，螺旋角為40-50°。
此外，在本發(fā)明的熱交換器管道中，熱交換器管道內(nèi)表面上形成的凸形螺紋的頂部最好是傾斜的，而且大體為平面。
下面通過(guò)結(jié)合附圖進(jìn)行描述將使本發(fā)明的上述和其它目的和優(yōu)點(diǎn)更清楚。
圖1為吸收式致冷裝置結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的熱交換器管道的細(xì)部說(shuō)明圖；圖3為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的熱交換器管道外表面的細(xì)部說(shuō)明圖；圖4為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的熱交換器管道突起的細(xì)部橫截面圖；圖5為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的熱交換器管道突起的細(xì)部橫截面圖；圖6為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的熱交換器管道突起的細(xì)部橫截面圖；圖7為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的熱交換器管道外表面的細(xì)部說(shuō)明圖；圖8為說(shuō)明蒸發(fā)器上的傳統(tǒng)熱交換器管道的總傳熱系數(shù)與本發(fā)明熱交換器管道的總傳熱系數(shù)之間的關(guān)系的圖表；圖9為說(shuō)明吸收器上的光滑管道的總傳熱系數(shù)與本發(fā)明熱交換器管道的總傳熱系數(shù)之間的關(guān)系的圖表；圖10為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的熱交換器管道的外表面的細(xì)部說(shuō)明圖；圖11(A),11(B)，和11(C)為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的熱交換器管道突起的示意圖；圖12為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的熱交換器管道突起的示意圖；圖13為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的熱交換器管道外表面的細(xì)部說(shuō)明圖；圖14為傳統(tǒng)熱交換器管道的部分示意圖；和圖15為另一傳統(tǒng)熱交換器管道的部分示意圖。
下面參考圖1-13描述本發(fā)明吸收式致冷裝置的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1為吸收式致冷裝置結(jié)構(gòu)的示意圖，其中將水鹽溶液(例如溴化鋰)用作吸收劑、將水用作致冷劑。一個(gè)具有加熱器51(例如燃燒器)的高溫發(fā)生器52將吸收劑和致冷劑混合物加熱，使混合物分離成高溫致冷劑蒸汽。該高溫致冷劑蒸汽在低溫發(fā)生器53中加熱后進(jìn)入冷凝器54，致冷劑蒸汽在該冷凝器中由已經(jīng)通過(guò)吸收器55的冷卻水冷卻后冷凝液化。
液化后的致冷劑在蒸發(fā)器56中被流過(guò)目標(biāo)負(fù)載的鹽水(例如冷卻水)的熱量蒸發(fā)，因而蒸發(fā)引起鹽水溫度下降。蒸發(fā)的致冷劑在吸收器55中被從低溫發(fā)生器53返回的濃吸收劑吸收稀釋?zhuān)倮梦談┍?7將其送到高溫發(fā)生器52，如上所述保持致冷劑循環(huán)。
此時(shí)，已經(jīng)在高溫發(fā)生器52中蒸發(fā)和分離出致冷劑的吸收劑變成高濃度吸收劑，高濃度吸收劑在高溫?zé)峤粨Q器59和低溫?zé)峤粨Q器58中與來(lái)自吸收劑泵57的稀釋液體進(jìn)行熱交換。此外，吸收劑在低溫發(fā)生器53中與致冷劑蒸汽進(jìn)行熱交換。
另外，冷凝器54，吸收器55和蒸發(fā)器56分別具有若干熱交換器管道1A,1B和1C，如圖1所示，這些管道基本水平安裝。在冷凝器54中，致冷劑以汽化狀態(tài)供應(yīng)給熱交換器管道1A。在吸收器55中，吸收劑向下滴落或流向熱交換器管道1B，而在蒸發(fā)器56中，利用致冷劑泵60使致冷劑向下滴落或流向熱交換器管道1C。
本發(fā)明的吸收式致冷裝置具有熱交換器管道1A,1B，和1C(當(dāng)安裝位置不重要時(shí)，后面不用A,B和C)，管道外表面和內(nèi)表面形狀如圖2,3等所示。
熱交換器管道1的形狀例如可以是外徑為16mm而壁厚為0.7mm的脫氧磷銅管道(JISH3300,C1201-1/2H)。該管道的外表面上由螺旋翅片沿管道軸向以相同節(jié)距滾壓，并由齒盤(pán)沿其周邊方向以相同節(jié)距擠壓。所以，管道的外表面上有一些獨(dú)立的螺旋突起3。另外，管道內(nèi)表面上有一個(gè)心軸，心軸有一些形成螺旋凸形螺紋2的槽口，同時(shí)在管道外表面上形成螺旋突起3。
原生管道不限于脫氧磷銅管道，也可以是各種材料制成的管道，例如銅合金，鋰合金或鋼。此外，材料硬度不限于半硬度(1/2H)材料，也可以是退火(0)的低硬度材料。
管道內(nèi)表面上的凸形螺紋2按螺旋形狀平行設(shè)置若干螺紋絲，例如設(shè)置8個(gè)，各螺紋絲的間隔基本相等，例如節(jié)距大約為5.5mm。每個(gè)凸形螺紋2最好成形成螺旋角為40-50°、高度為0.1-0.3mm。此外，每個(gè)凸形螺紋2的頂部最好傾斜，而且基本上為平的。
當(dāng)水，冷卻水等的鹽水(后面簡(jiǎn)稱(chēng)為鹽水等)流過(guò)熱交換器管道時(shí)，由于考慮到傳熱性能和流阻，所以已經(jīng)確定了上述數(shù)值。為了通過(guò)減小凸形螺紋2的節(jié)距和增加凸形螺紋的高度來(lái)提高傳熱性能，可以減少鹽水等的流速，從而能夠?qū)Ⅺ}水等擴(kuò)展到各凸形螺紋2之間。但是，這會(huì)使單位時(shí)間內(nèi)的鹽水流速減小，所以如果不增大設(shè)備的尺寸，就不能保證足夠的流速和傳熱量。
另外，通過(guò)增加節(jié)距和減高度可以使單位時(shí)間內(nèi)的鹽水流速增大。然而，這將引起傳熱量的減小，如果沒(méi)有足夠的鹽水循環(huán)到目標(biāo)負(fù)載上，則不能向負(fù)載傳送足夠的熱量。
此外，如果螺旋角為40°或更小，則會(huì)使鹽水等在熱交換器管道中的停留時(shí)間縮短，因而傳熱量減少。另外，如果螺旋角大于50°，則會(huì)使流阻增加，因而傳熱量減少。
熱交換器管道1的外表面上提供突起排4，這些突起排包括以節(jié)距為0.4-0.8mm地成排排列的若干突起3，它們按照螺旋形狀平行布置。突起排4包括若干排，例如3排4A,4B和4C，各突起排以節(jié)距為0.7-1.4mm地平行布置。在熱交換器管道1的外表面(管道的外側(cè))形成的所述突起排4為與熱交換器管道1的內(nèi)表面(管道的內(nèi)側(cè))上形成的凸形螺紋2反向的螺旋形狀。
這樣，當(dāng)致冷劑(水)或吸收劑與鹽水在管道內(nèi)和管道外彼此匯流時(shí)，傳熱量增加。具體地說(shuō)如圖7所示，使突起排4的螺旋角θ3大于等于0°或小于等于50°，就可以保證排液效果(未使水層或吸收劑層增厚)，以及液體的擴(kuò)展。
在這種情況下，各個(gè)突起3的形狀與平頭四邊形錐體相似，當(dāng)用一個(gè)平行于四邊形錐體底面的平面切割四邊形錐體上部時(shí)，平頭四邊形錐體就是四邊形錐體的下部，其頂部位于矩形底面正上方。在這種平頭四邊形錐體中，底部一邊的長(zhǎng)度最好為0.4-0.7mm，頂部3A一邊的長(zhǎng)度最好為0.2-0.4mm。突起形狀不限于上述形狀，也可以是多邊形形狀。
在這樣確定的底部面積和頂部面積之間的關(guān)系中，頂部3A的面積減小就使突起頂端面積減小。這樣，突起頂端周?chē)闹吕鋭?水)或吸收劑容易流入各突起3之間的間隙中，使各突起之間的液體層厚度增加，因而性能降低。另一方面，頂部3A的面積增加就使各突起3之間的間隙變窄，這樣液體就不能廣泛地?cái)U(kuò)展。
此外，各個(gè)突起3的斜面3B沿著該排突起3的布置方向定位，該斜面的傾斜角度θ1最好等于35-65°。另外，沿著突起排4平行布置方向定位的斜面3C的傾斜角度θ2最好等于60-90°，所以斜面3B的角度小于斜面3C的角度。
因此，面對(duì)突起3的空間S1的斜面3C將致冷劑(水)和吸收劑較快地引人空間S1。另一方面，面對(duì)突起3的空間S2的斜面3B將致冷劑(水)和吸收劑較慢地引人空間S2。所以，管道外部的液體主要經(jīng)各突起3的頂部3A、斜面3B和空間S2進(jìn)入空間S1。
此外，突起3的高度最好能夠?yàn)?.2-0.4mm。另外，管道外表面上形成的與管道內(nèi)表面上形成凸形螺紋2的部位相對(duì)應(yīng)的突起3最好比其它部位形成的突起3稍低一些，例如最多約低0.1mm。
還有，盡管所有突起排4A,4B和4C都是通過(guò)將各突起3以相同節(jié)距排列成排形成的，但如圖3所示，各相鄰?fù)黄鹋?的突起3彼此間有1/3的相位差。這就使各相鄰?fù)黄鹋?的突起彼此按非線性地方式設(shè)置。
在上述結(jié)構(gòu)的熱交換器管道1中，因?yàn)樵诠艿劳獗砻嫔暇哂腥舾深A(yù)定尺寸的突起3，所以增加了傳熱面積。但是，管道外表面上沒(méi)有凹口，各突起3之間的空間處于較大的外側(cè)。這就不會(huì)使表面張力比氟利昂大好幾倍的致冷劑(水)或吸收劑在熱交換器管道1的外表面上停留過(guò)久，即使致冷劑(水)或吸收劑粘附在帶有水平安裝的熱交換器管道1的表面上。
為了防止表面張力大的水和吸收劑在熱交換器管道1的外表面上過(guò)量地停留，突起3的高度不能大于0.4mm。此外，在一排中的各突起3的排列節(jié)距最好不小于0.4mm，平行突起排的節(jié)距最好不小于0.7mm。
另一方面，當(dāng)各突起低于0.2mm或使一排各突起以大于0.8mm節(jié)距布置，并使各平行突起排4以大于1.4mm節(jié)距布置時(shí)就可很容易防止過(guò)多的水和吸收劑粘附到管道上。但是，這會(huì)使熱交換器管道的外表面積減少太多，從而傳熱效率降低，所以并不理想。
熱交換器管道1的各排突起4的各相鄰?fù)黄?的頂部3A最好相隔0.2-0.8mm。這樣就可以防止表面張力大的水和吸收劑在熱交換器管道1的外表面上過(guò)量地停留，并可避免因外表面積過(guò)度減少所造成的傳熱效率降低的問(wèn)題。
在經(jīng)過(guò)公知的親水處理(例如脫酯處理)以后再使用熱交換器管道1。
上述結(jié)構(gòu)可以使滴落在熱交換器管道1外表面上的致冷劑(水)和吸收劑以及在熱交換器管道外表面上冷凝的水滴進(jìn)入相鄰?fù)黄?之間，經(jīng)過(guò)相對(duì)設(shè)置的斜面3C包圍的寬U型空間S1，在重力作用下向下滴落，同時(shí)有一部分通過(guò)由相對(duì)設(shè)置的斜面3B包圍的V型空間S2，從而進(jìn)行橫向擴(kuò)展。將突起3的高度限制在0.4mm或以下，這樣當(dāng)太多的液體粘附到管道上時(shí)，液體無(wú)困難地流過(guò)突起3，并向下或橫向進(jìn)行擴(kuò)展。
在各突起排4之間形成的U型空間S1的螺旋方向與凸形螺紋2反向，凸形螺紋2將旋轉(zhuǎn)力提供給流過(guò)熱交換器管道1的鹽水等，從而可以對(duì)水產(chǎn)生攪動(dòng)，將熱平衡一直保持不變。所以，流過(guò)熱交換器管道1的鹽水等的流動(dòng)方向與向下流過(guò)U型空間S1的致冷劑(水)和吸收劑的方向相反，從而熱交換效率比液體在管道內(nèi)外以同一方向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的熱交換器管道的高。
熱交換器管道1內(nèi)表面上形成的凸形螺紋2的螺旋角小于40°，即使螺紋絲的高度為0.3mm，這些凸形螺紋對(duì)管道內(nèi)流動(dòng)的鹽水等的旋轉(zhuǎn)和攪動(dòng)影響不大。另一方面，當(dāng)凸形螺紋2的螺旋角大于50°時(shí)，對(duì)流動(dòng)鹽水等的攪動(dòng)影響較大，此時(shí)即使螺紋絲的高度為0.1mm，鹽水等的流阻也會(huì)變得相當(dāng)大。所以螺旋角最好能在40°-50°之間。
另外，凸形螺紋2基本做成平面形狀，這樣可以防止管道壁厚增加，使所形成的凸形螺紋2的那部分具有良好的傳熱性能。此外，使凸形螺紋2的基本為平面的頂部?jī)A斜。這樣，如果使鹽水等從下側(cè)向凸形螺紋2流動(dòng)時(shí)，則流阻減小，而如果使鹽水等從上側(cè)向凸形螺紋2流動(dòng)時(shí)，則攪動(dòng)效果加強(qiáng)。
此外，流過(guò)V型空間S2以沿橫向方向擴(kuò)展的致冷劑(水)和吸收劑沒(méi)有沿直接的橫向方向進(jìn)行擴(kuò)展，而是按照螺旋形方式進(jìn)行擴(kuò)展，這樣，因?yàn)楦骺臻gS2是非線性地布置的，所以致冷劑以及吸收劑在各個(gè)高度上都能與液體混合得很好。其效果在于使溫度平均，傳熱性能比其結(jié)構(gòu)使液體僅沿直接的橫向方向擴(kuò)展的熱交換器管道的高。
另外，在內(nèi)表面上形成凸形螺紋2的位置處的外表面上的突起3比在其它位置的突起3低。所以，該位置處的厚度沒(méi)有增加，因而該位置的傳熱性能比具有相同高度的所有突起3的熱交換器管道的高。
當(dāng)具有上述結(jié)構(gòu)的熱交換器管道1水平安裝在將大的表面張力的致冷劑(水)或鹽吸收劑用作致冷劑并且水致冷劑從上部進(jìn)行噴灑的吸收式致冷裝置的蒸發(fā)器56內(nèi)部時(shí)，薄薄的一層水粘附到熱交換器管道1的外表面上，這一層水使管道保持小的熱阻。所以，粘附到熱交換器管道1的外表面上的水致冷劑可以將熱量從管道內(nèi)流動(dòng)諸如鹽水等的液體傳走，并且迅速蒸發(fā)。
圖8所示的是熱交換器管道用作蒸發(fā)器的熱交換器管道時(shí)，本發(fā)明熱交換器管道的總傳熱系數(shù)與圖15所示的傳統(tǒng)熱交換器管道的總傳熱系數(shù)的比較。它假定外表面上沒(méi)有突起的熱交換器管道是蒸發(fā)器56的熱交換器管道1C，當(dāng)致冷劑以0.51/min.m的速率噴灑到熱交換器管道1上時(shí)，總傳熱系數(shù)為100％。例如本發(fā)明的熱交換器管道的結(jié)構(gòu)為在管道內(nèi)表面上形成有高度為0.2mm的凸形螺紋2，其螺旋角為43°；通過(guò)將突起3排列成數(shù)排形成若干突起排4，這些突起具有平頂部分3A，它是長(zhǎng)為0.3mm高為0.3mm的矩形，其形狀為與所述凸形螺紋反向的螺旋形狀，其螺旋角為3°、節(jié)距為0.6mm，這些突起排排列成節(jié)距為0.9mm的若干突起排4。從該比較結(jié)果清楚地看到，本發(fā)明的熱交換器管道的總傳熱系數(shù)比管道外表面上沒(méi)有突起的熱交換器管道的大，也比圖15所示的熱交換器管道的大。
此外，當(dāng)將本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)的熱交換器管道1水平安裝在吸收式致冷裝置的冷凝器54中利用管道內(nèi)流動(dòng)的冷卻水吸熱使致冷劑蒸汽的水蒸汽冷凝時(shí)，通過(guò)將熱量傳給管道內(nèi)流動(dòng)的冷卻水后已經(jīng)得到冷凝的水致冷劑不會(huì)在管道1的外表面上過(guò)量地聚集，成為熱阻。所以，致冷劑蒸汽逐步將熱傳給管道內(nèi)流動(dòng)的冷卻水后得到冷凝，因?yàn)楣艿劳獗砻嫔显O(shè)有淺槽，所以冷凝了的水會(huì)迅速向下流動(dòng)。
還有，如果將本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)的熱交換器管道1水平安裝在吸收式致冷裝置的吸收器55中使來(lái)自低溫發(fā)生器53的濃吸收劑向下噴灑到管道上時(shí)，有一層薄薄的濃吸收劑粘附到熱交換器管道1的外表面上，從而保持低的熱阻。為此，粘附到熱交換器管道1的外表面上的濃吸收劑吸取液體(例如管道內(nèi)流動(dòng)的冷卻水)的熱量，使其溫度下降。溫度已經(jīng)下降的濃吸收劑吸收來(lái)自蒸發(fā)器56的致冷劑蒸汽。這樣，因吸收了致冷劑而在管道外表面上產(chǎn)生的稀釋液體由于管道外表面上所設(shè)的淺槽而迅速向下流動(dòng)。
圖9所示的是熱交換器管道用作吸收器的熱交換器管道時(shí)，圖8所示試驗(yàn)的本發(fā)明熱交換器管道的總傳熱系數(shù)與外表面上沒(méi)有突起的熱交換器管道的總傳熱系數(shù)的比較結(jié)果。它假定外表面上沒(méi)有突起的熱交換器管道是吸收器55的熱交換器管道1B，當(dāng)吸收劑以0.91/min.m的速率噴灑到熱交換器管道1B上時(shí)，總傳熱系數(shù)為100％。從該比較結(jié)果清楚地看到，本發(fā)明的熱交換器管道的總傳熱系數(shù)比管道外表面上沒(méi)有突起的熱交換器管道的大許多。
熱交換器管道1的各個(gè)突起3的形狀可以與平頭四邊形錐體相似，當(dāng)用一個(gè)平行于四邊形錐體底面的平面切割四邊形錐體上部時(shí)，平頭四邊形錐體就是四邊形錐體的下部，四邊形錐體的頂部位于矩形底面的正上方，矩形底面的長(zhǎng)邊比短邊長(zhǎng)1.5-2.5倍；如圖10所示，各個(gè)突起可以設(shè)置成使長(zhǎng)邊在突起3所排列的方向上，而使短邊在各突起排4平行布置的方向上。
通過(guò)在熱交換器管道1的突起3的頂部3A上設(shè)置例如圖11(A)和11(B)所示的十字形的凹口部分5以及圖11(C)所示的半球形凹口部分5以增大突起3的表面積，就可以進(jìn)一步提高傳熱性能。這些凹口部分5的深度最好為頂部3A高度的20-90％。
如圖12所示，也可通過(guò)在熱交換器管道1的突起3的頂部3A上設(shè)置半球形突起部分6增加突起3的表面積，這些突起部分的范圍為頂部3A高度的20-90％。
如圖13所示，設(shè)置在熱交換器管道1的外表面上的突起排4最好按下面的方式布置從一個(gè)突起排到另一突起排的最大間隔為最小間隔的1.5-2.5倍。例如，突起排4A和4B之間的間隔為0.15mm，突起排4B和4C之間的間隔為0.25mm，突起排4C和下一個(gè)突起排4A之間的間隔為0.35mm。
突起排4之間的最大間隔和最小間隔或U型空間S1的寬度之間的比值為1.5-2.5會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力，該力使粘附到管道外表面上的致冷劑(水)和吸收劑沿著熱交換器管道1的軸向方向保持不均勻，因而向下的流速也不均勻。其好處在于液體沿橫向方向不規(guī)則地?cái)U(kuò)展，并且液體在管道外表面上產(chǎn)生均勻的熱分布。
雖然已對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作了描述和說(shuō)明，但應(yīng)理解的是，本發(fā)明并不局限于此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以在不超出權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)作出各種修改和變化。
權(quán)利要求
1．一種將水鹽溶液用作吸收劑、將水用作致冷劑的吸收式致冷裝置，所述吸收式致冷裝置包括一個(gè)蒸發(fā)器、一個(gè)吸收器以及一個(gè)冷凝器，所述蒸發(fā)器可以使水向下淌或流到水平或基本水平安裝的熱交換器管道的外表面上，所述吸收器可以使水鹽溶液向下淌或流到水平或基本水平安裝的熱交換器管道的外表面上，所述冷凝器可以使水供應(yīng)到水平或基本水平安裝的熱交換器管道的外表面上；其中所述蒸發(fā)器、吸收器和冷凝器的熱交換器管道的至少一根的內(nèi)表面上設(shè)置有螺旋形狀的凸形螺紋，在熱交換器管道外表面上有若干排高度為0.2-0.4mm的突起，突起的各個(gè)頂部為平面，各突起之間的節(jié)距依次為0.4-0.8mm，所述若干排突起為螺旋形狀，螺旋方向與凸形螺紋的螺旋方向相反，這些排突起彼此分開(kāi)的節(jié)距為0.7-1.4mm。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收式致冷裝置，其特征在于，在所述熱交換器管道外表面上形成的突起的各個(gè)平頂部分別有一個(gè)凹口或突起。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的吸收式致冷裝置，其特征在于，熱交換器管道外表面上形成的同一排突起的平頂部分隔開(kāi)0.2-0.8mm。
4．根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的吸收式致冷裝置，其特征在于，熱交換器管道外表面上形成的突起為矩形，矩形的長(zhǎng)邊沿著周邊方向定位。
5．根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的吸收式致冷裝置，其特征在于，各排突起按下面的要求設(shè)置使熱交換器管道外表面上形成的各排突起之間的最大間隔為最小間隔的1.5-2.5倍。
6．根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的吸收式致冷裝置，其特征在于，熱交換器管道外表面上形成的突起為與所述凸形螺紋反向的螺旋形狀，突起的螺旋角為50°或更小。
7．根據(jù)權(quán)利要求4-6之一所述的吸收式致冷裝置，其特征在于，所述熱交換器管道的外表面上形成的突起的各個(gè)頂部具有邊長(zhǎng)為0.2-0.4mm的多邊形平面，所述突起的各底多邊形平面的邊長(zhǎng)為0.4-0.7mm。
8．根據(jù)權(quán)利要求4-7之一所述的吸收式致冷裝置，其特征在于，面向所述熱交換器管道外表面上形成的突起的排列方向的側(cè)面斜率小于面向另一方向的側(cè)面的斜率。
9．根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的吸收式致冷裝置，其特征在于，所述熱交換器管道軸向方向上的相鄰各排的突起彼此按非線性地方式布置。
10．根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的吸收式致冷裝置，其特征在于，熱交換器管道內(nèi)表面上形成的凸形螺紋的高度為0.1-0.3mm，螺旋角為40-50°。
11．根據(jù)權(quán)利要求1-10之一所述的吸收式致冷裝置，其特征在于，熱交換器管道內(nèi)表面上形成的各凸形螺紋的頂部是傾斜的，而且大體為平面。
12．一種水平或基本水平安裝的熱交換器管道，該管道用于使熱交換器管道內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)與滴到、流到或供應(yīng)到熱交換器管道外表面上的介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換，其中熱交換器管道的內(nèi)表面上設(shè)置有螺旋形狀的凸形螺紋，在熱交換器管道外表面上有若干排高度為0.2-0.4mm的突起，突起的各個(gè)頂部為平面，各突起之間的節(jié)距依次為0.4-0.8mm，所述若干排突起為螺旋形狀，螺旋方向與所述凸形螺紋的螺旋方向相反，這些排突起彼此分開(kāi)的節(jié)距為0.7-1.4mm。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱交換器管道，其特征在于，在所述熱交換器管道外表面上形成的突起的各個(gè)平頂部分別有一個(gè)凹口或突起。
14．根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的熱交換器管道，其特征在于，熱交換器管道外表面上形成的同一排突起的平頂部分隔開(kāi)0.2-0.8mm。
15．根據(jù)權(quán)利要求12-14之一所述的熱交換器管道，其特征在于，熱交換器管道外表面上形成的突起為矩形，矩形的長(zhǎng)邊沿著周邊方向定位。
16．根據(jù)權(quán)利要求12-15之一所述的熱交換器管道，其特征在于，各排突起按下面的要求設(shè)置使所述熱交換器管道外表面上形成的各排突起之間的最大間隔為最小間隔的1.5-2.5倍。
17．根據(jù)權(quán)利要求12-16之一所述的熱交換器管道，其特征在于，所述熱交換器管道外表面上形成的突起為與所述凸形螺紋反向的螺旋形狀，突起的螺旋角為50°或更小。
18．根據(jù)權(quán)利要求15-17之一所述的熱交換器管道，其特征在于，所述熱交換器管道的外表面上形成的突起的各個(gè)頂部具有邊長(zhǎng)邊0.2-0.4mm的多邊形平面，所述突起的各底各多邊形平面的邊長(zhǎng)為0.4-0.7mm。
19．根據(jù)權(quán)利要求15-18之一所述的熱交換器管道，其特征在于，面向所述熱交換器管道外表面上形成的突起的排列方向的側(cè)面斜率小于面向另一方向的側(cè)面的斜率。
20．根據(jù)權(quán)利要求12-19之一所述的熱交換器管道，其特征在于，所述熱交換器管道軸向方向上的相鄰各排的突起彼此按非線性地方式布置。
21．根據(jù)權(quán)利要求12-20之一所述的熱交換器管道，其特征在于，熱交換器管道內(nèi)表面上形成的凸形螺紋的高度為0.1-0.3mm，螺旋角為40-50°。
22．根據(jù)權(quán)利要求12-21之一所述的熱交換器管道，其特征在于，熱交換器管道內(nèi)表面上形成的所述凸形螺紋的頂部是傾斜的，而且大體為平面。
全文摘要
一種將水鹽溶液用作吸收劑、將水用作致冷劑的吸收式致冷裝置,它包括一個(gè)蒸發(fā)器、一個(gè)吸收器以及一個(gè)冷凝器,其中蒸發(fā)器、吸收器和冷凝器的熱交換器管道的至少一根的內(nèi)表面上設(shè)置有螺旋形狀的凸形螺紋,在熱交換器管道外表面上有若干排高度為0.2—0.4mm的突起,突起的各個(gè)頂部為平面,節(jié)距依次為0.4—0.8mm,突起排為螺旋形狀,螺旋方向與凸形螺紋的螺旋方向相反,這些排突起的節(jié)距為0.7—1.4mm。本發(fā)明還提供用上述方式制成的熱交換器管道。
文檔編號(hào)F25B39/02GK1230672SQ99106030
公開(kāi)日1999年10月6日 申請(qǐng)日期1999年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月31日
發(fā)明者古川雅裕, 伊良皆數(shù)恭, 高橋宏行, 佐伯主稅 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社, 株式會(huì)社神戶制鋼所