一種過(guò)熱段和冷凝段分置的蒸發(fā)式冷凝換熱器及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蒸發(fā)式冷凝器，尤其涉及一種過(guò)熱段和冷凝段分置的蒸發(fā)式冷凝換熱器及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蒸發(fā)式冷凝器主要是利用換熱管外噴淋冷卻水蒸發(fā)時(shí)的氣化潛熱而使盤管內(nèi)制冷劑蒸氣凝結(jié)的。將傳統(tǒng)的水冷和風(fēng)冷冷卻塔的二次冷卻換熱過(guò)程合二為一，省去了不必要的冷卻塔及中間過(guò)程的換熱器，其傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、循環(huán)水量少，減少了設(shè)備的初投資，在動(dòng)力、化工、食品、制冷等行業(yè)日益推廣，并取得了很大的成功。蒸發(fā)式冷凝器主要由換熱器、水循環(huán)系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)三部分組成。
[0003]現(xiàn)有蒸發(fā)式冷凝器包括兩種基本形式。一種為不帶填料的逆流型蒸發(fā)式冷凝器，另一種為帶填料的蒸發(fā)式冷凝器。其冷凝器換熱核心部件均以“橫管”為主，對(duì)其研宄主要集中在高效傳熱管的研制及改進(jìn)和管表面的處理方面，采用橢圓管、扭曲管等各種強(qiáng)化傳熱管代替現(xiàn)有的光滑圓管，并采用納米流體技術(shù)，其傳熱效果得到了很大的提高；以強(qiáng)化傳熱管為基礎(chǔ)，提高蒸發(fā)式冷凝器傳熱效果已經(jīng)很難在技術(shù)上取得突破。
[0004]不帶填料的逆流型蒸發(fā)式冷凝器由于沒(méi)有填料，在冷凝換熱器部分，空氣和水的換熱采用逆流形式，由于水與空氣接觸面積小，換熱效果并不明顯。較高溫的水直接進(jìn)入集水池，使集水池內(nèi)水的溫度升高，噴淋在冷凝器上的水的溫度較高，換熱效率低，能耗高。
[0005]填料蒸發(fā)式冷凝器將冷凝器和冷卻塔合二為一，在冷凝盤管下部保留一段有填料的熱交換層。在盤管部分水流和空氣流平行同方向流入，再錯(cuò)流流出；而空氣流在填料熱交換層部分主要采用錯(cuò)流形式。這種冷凝器在填料熱交換層中空氣和水進(jìn)行了二次熱質(zhì)交換，大大降低了冷卻水溫，進(jìn)而提高了冷凝盤管的單位面積換熱量，但體積增大，占地面積增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種過(guò)熱段和冷凝段分置的蒸發(fā)式冷凝換熱器及其方法，可增大制冷劑過(guò)熱蒸氣的強(qiáng)迫對(duì)流換熱系數(shù)，減小所占用的換熱面積，顯著減少制冷劑充灌量，提高制冷劑冷凝換熱性能以及機(jī)組總體性能。
[0007]本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種過(guò)熱段和冷凝段分置的蒸發(fā)式冷凝換熱器，包括蛇形過(guò)熱蒸氣冷卻段1、水平布置的上集氣管2、水平布置的下集液管4、豎降膜冷凝換熱管3 ;
[0009]所述豎降膜冷凝換熱管3有多根，并且相互間隔分布在上集氣管2與下集液管4之間；
[0010]所述豎降膜冷凝換熱管3的上端連通上集氣管2 ;
[0011 ] 所述豎降膜冷凝換熱管3的下端連通下集液管4 ;
[0012]所述下集液管4的端口設(shè)置有液封裝置5 ;
[0013]所述蛇形過(guò)熱蒸氣冷卻段I為U型管，該U型管的進(jìn)口連接壓縮機(jī)，出口連接上集氣管2。
[0014]各豎降膜冷凝換熱管3的上端均套裝有一個(gè)帶斜槽6-1的導(dǎo)流布水器6，冷卻水通過(guò)斜槽6-1沿斜切線方向流出，并分布在豎降膜冷凝換熱管3的外表面上，使冷卻水以螺旋線狀沿豎降膜冷凝換熱管3的外壁向下流動(dòng)。
[0015]所述豎降膜冷凝換熱管3的軸線垂直于上集氣管2和下集液管4。
[0016]來(lái)自壓縮機(jī)的過(guò)熱蒸氣先進(jìn)入U(xiǎn)型管，并被冷卻為飽和蒸氣后進(jìn)入上集氣管2，制冷劑蒸氣由上集氣管2分配進(jìn)入到各個(gè)豎降膜冷凝換熱管3中，并與豎降膜冷凝換熱管3的管外冷卻水換熱，制冷劑蒸氣在豎降膜冷凝換熱管3內(nèi)被冷凝成液體向下流動(dòng)至下集液管4匯合后經(jīng)液封裝置5流至節(jié)流機(jī)構(gòu)；
[0017]此時(shí)，下集液管4及液封裝置5處形成液封，冷凝的制冷劑液體流出冷凝器，與此同時(shí)未冷凝的制冷劑蒸氣不能流出冷凝器，則豎降膜冷凝換熱管3內(nèi)僅部分制冷劑蒸氣冷凝為液體，使得豎降膜冷凝換熱管3中被冷凝的制冷劑液體量減小，即冷凝器中積存的制冷劑液體量減少。
[0018]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0019]來(lái)自壓縮機(jī)的過(guò)熱蒸氣在蛇形過(guò)熱蒸氣冷卻段以較高的流速流動(dòng)，可保持較大的強(qiáng)迫對(duì)流換熱系數(shù)，減小所占用的換熱面積。被冷卻為飽和蒸氣后進(jìn)入水平布置的上集氣管，制冷劑蒸氣由上集氣管分配進(jìn)入到各個(gè)豎降膜冷凝換熱管中，并與豎降膜冷凝換熱管外冷卻水換熱，制冷劑蒸氣被冷凝成液體向下流動(dòng)至下集液管匯合后經(jīng)液封裝置流至節(jié)流機(jī)構(gòu)；
[0020]本發(fā)明下集液管及液封裝置處形成液封，冷凝的制冷劑液體流出冷凝器，與此同時(shí)未冷凝的制冷劑蒸氣不能流出冷凝器，則豎降膜冷凝換熱管內(nèi)僅部分制冷劑蒸氣冷凝為液體。由于各豎降膜冷凝換熱管中的制冷劑冷凝液膜厚度減薄，使得制冷劑側(cè)的冷凝換熱熱阻減小、冷凝換熱系數(shù)增大，總傳熱系數(shù)增大，換熱效率提高。
[0021]本發(fā)明各豎降膜冷凝換熱管的上端均套裝有一個(gè)帶斜槽的導(dǎo)流布水器，冷卻水通過(guò)斜槽沿斜切線方向流出，并分布在豎降膜冷凝換熱管的外表面上，使冷卻水以螺旋線狀沿豎降膜冷凝換熱管的外壁向下流動(dòng)。這樣，在豎降膜冷凝換熱管的外壁面能夠很好地形成一層水膜，不但可以提高冷凝器的冷卻效果，還可以節(jié)省冷卻水量。
[0022]本發(fā)明采用的技術(shù)手段，可增大制冷劑過(guò)熱蒸氣的強(qiáng)迫對(duì)流換熱系數(shù)、減小所占用的換熱面積，顯著減少制冷劑充灌量、提高制冷劑冷凝換熱性能以及機(jī)組總體性能，還可以節(jié)省冷卻水量。加工制造簡(jiǎn)單、成本低廉。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為圖1中帶斜槽的導(dǎo)流布水布置示意圖。
[0025]圖3為圖2中帶斜槽的導(dǎo)流布水器截面示意圖。
[0026]圖4為圖2中帶斜槽的導(dǎo)流布水器俯視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0028]實(shí)施例
[0029]如圖1至4所示。本發(fā)明過(guò)熱段和冷凝段分置的蒸發(fā)式冷凝換熱器，包括蛇形過(guò)熱蒸氣冷卻段1、水平布置的上集氣管2、水平布置的下集液管4、豎降膜冷凝換熱管3 ;
[0030]所述豎降膜冷凝換熱管3有多根，并且相互間隔分布在上集氣管2與下集液管4之間；
[0031]所述豎降膜冷凝換熱管3的上端連通上集氣管2 ;
[0032]所述豎降膜冷凝換熱管3的下端連通下集液管4 ;
[0033]所述下集液管4的端口設(shè)置有液封裝置5 ;
[0034]所述蛇形過(guò)熱蒸氣冷卻段I為U型管，該U型管的進(jìn)口連接壓縮機(jī)，出口連接上集氣管2。
[0035]各豎降膜冷凝換熱管3的上端均套裝有一個(gè)帶斜槽6-1的導(dǎo)流布水器6，冷卻水通過(guò)斜槽6-1沿斜切線方向流出，并分布在豎降膜冷凝換熱管3的外表面上，使冷卻水以螺旋線狀沿豎降膜冷凝換熱管3的外壁向下流動(dòng)。這樣，在豎降膜冷凝換熱管3的外壁面能夠很好地形成一層水膜，不但可以提高冷凝器的冷卻效果，還可以節(jié)省冷卻水量。
[0036]所述豎降膜冷凝換熱管3的軸線垂直于上集氣管2和下集液管4。
[0037]上述蒸發(fā)式冷凝換熱器的冷凝器中積存制冷劑液體量減少的方法，可通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn):
[0038]來(lái)自壓縮機(jī)的過(guò)熱蒸氣先進(jìn)入U(xiǎn)型管，并被冷卻為飽和蒸氣后進(jìn)入上集氣管2，制冷劑蒸氣由上集氣管2分配進(jìn)入到各個(gè)豎降膜冷凝換熱管3中，并與豎降膜冷凝換熱管3的管外冷卻水換熱，制冷劑蒸氣在豎降膜冷凝換熱管3內(nèi)被冷凝成液體向下流動(dòng)至下集液管4匯合后經(jīng)液封裝置5流至節(jié)流機(jī)構(gòu)；
[0039]此時(shí)，下集液管4及液封裝置5處形成液封，冷凝的制冷劑液體流出冷凝器，與此同時(shí)未冷凝的制冷劑蒸氣不能流出冷凝器，則豎降膜冷凝換熱管3內(nèi)僅部分制冷劑蒸氣冷凝為液體，使得豎降膜冷凝換熱管3中被冷凝的制冷劑液體量減小，即冷凝器中積存的制冷劑液體量減少。
[0040]如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0041 ] 本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種過(guò)熱段和冷凝段分置的蒸發(fā)式冷凝換熱器，其特征在于:包括蛇形過(guò)熱蒸氣冷卻段(I)、水平布置的上集氣管(2)、水平布置的下集液管(4)、豎降膜冷凝換熱管(3); 所述豎降膜冷凝換熱管(3)有多根，并且相互間隔分布在上集氣管(2)與下集液管(4)之間； 所述豎降膜冷凝換熱管(3)的上端連通上集氣管(2); 所述豎降膜冷凝換熱管(3)的下端連通下集液管(4); 所述下集液管(4)的端口設(shè)置有液封裝置(5); 所述蛇形過(guò)熱蒸氣冷卻段(I)為U型管，該U型管的進(jìn)口連接壓縮機(jī)，出口連接上集氣管(2)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)熱段和冷凝段分置的蒸發(fā)式冷凝換熱器，其特征在于:各豎降膜冷凝換熱管(3)的上端均套裝有一個(gè)帶斜槽(6-1)的導(dǎo)流布水器(6)，冷卻水通過(guò)斜槽(6-1)沿斜切線方向流出，并分布在豎降膜冷凝換熱管(3)的外表面上，使冷卻水以螺旋線狀沿豎降膜冷凝換熱管(3)的外壁向下流動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過(guò)熱段和冷凝段分置的蒸發(fā)式冷凝換熱器，其特征在于:所述豎降膜冷凝換熱管(3)的軸線垂直于上集氣管(2)和下集液管(4)。4.權(quán)利要求1、2或3所述蒸發(fā)式冷凝換熱器的冷凝器中積存制冷劑液體量減少的方法，其特征在于如下步驟: 來(lái)自壓縮機(jī)的過(guò)熱蒸氣先進(jìn)入U(xiǎn)型管，并被冷卻為飽和蒸氣后進(jìn)入上集氣管(2)，制冷劑蒸氣由上集氣管(2)分配進(jìn)入到各個(gè)豎降膜冷凝換熱管(3)中，并與豎降膜冷凝換熱管(3)的管外冷卻水換熱，制冷劑蒸氣在豎降膜冷凝換熱管(3)內(nèi)被冷凝成液體向下流動(dòng)至下集液管(4)匯合后經(jīng)液封裝置(5)流至節(jié)流機(jī)構(gòu)； 此時(shí)，下集液管(4)及液封裝置(5)處形成液封，冷凝的制冷劑液體流出冷凝器，與此同時(shí)未冷凝的制冷劑蒸氣不能流出冷凝器，則豎降膜冷凝換熱管(3)內(nèi)僅部分制冷劑蒸氣冷凝為液體，使得豎降膜冷凝換熱管(3)中被冷凝的制冷劑液體量減小，即冷凝器中積存的制冷劑液體量減少。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種過(guò)熱段和冷凝段分置的蒸發(fā)式冷凝換熱器及其方法，包括蛇形過(guò)熱蒸氣冷卻段、水平布置的上集氣管、水平布置的下集液管、豎降膜冷凝換熱管；豎降膜冷凝換熱管有多根，并且相互間隔分布在上集氣管與下集液管之間；蛇形過(guò)熱蒸氣冷卻段為U型管，該U型管的進(jìn)口連接壓縮機(jī)，出口連接上集氣管，各豎降膜冷凝換熱管的上端均套裝有一個(gè)帶斜槽的導(dǎo)流布水器，冷卻水通過(guò)斜槽沿斜切線方向流出，并分布在豎降膜冷凝換熱管的外表面上。本冷凝換熱器的各豎降膜冷凝換熱管中的制冷劑冷凝液膜厚度減薄，積存的制冷劑液體量減少，使制冷劑充灌量減少。同時(shí)使得制冷劑側(cè)冷凝換熱系數(shù)增大，換熱效率提高。
【IPC分類】F25B39/04
【公開(kāi)號(hào)】CN104990316
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510468842
【發(fā)明人】劉金平, 陳志勤, 許雄文
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年7月31日