满液型紧凑管束蒸发换热器的制作方法

文档序号:4535670阅读:143来源:国知局
专利名称:满液型紧凑管束蒸发换热器的制作方法
技术领域
本发明涉及一种满液型紧凑管束蒸发换热器,该蒸发换热器通过一种特殊的管束排列结构,可有效地提高蒸发换热效率。
背景技术
降低能量和资源的消耗是生产与应用工程领域的一项重大课题。在很多热工和化工的换热工艺过程中,降低能耗的一种有效方法就是在过程的进行当中,减小系统运行的驱动温差。
工业中最常用的一种热交换设备就是蒸发换热器,而如何提高蒸发换热器的换热效率则一直是设计人员研究的一项重要的课题。目前,工业中用到的蒸发换热器主要有两大类,一类是降膜型蒸发换热器,另一类是满液型蒸发换热器。在海水淡化设备、太阳能吸收式冷却器、化工设备中,这两种类型的换热器都很常用。
降膜型蒸发换热器的主要结构包括供液器、管束、储液箱和循环系统四个部分。工作时,液体从供液器流经管束,在其表面换热之后进入储液箱,然后再流入供液器循环使用。降膜型蒸发换热器主要用在一些利用低品质热量的换热设备中。(Experimental study of a falling-film evaporative heat exchangercomposed of compact and high-efficiency horizontal tube banks;刘振华,张彤;热能动力工程2004年3月第19期;P160~162。)该类型换热器的特点是在管外的工质流量小、管壁和工质间的温差小的情况下,其换热系数却很大;而且,工质流量和热负荷的变化对换热系数的影响很小,运行工况相当稳定。但是,该种类型换热器需要一套复杂的供液装置,而且,为了保证流体能够在管束之间流动,管与管之间的间距必须足够大,这就使得整个换热器的体积增大。
与降膜型蒸发换热器相对的另外一种类型的蒸发换热器为满液型蒸发换热器。满液型蒸发换热器主要应用于高热量、高过热度的情况。它的基本的形式就是水平管束全部放置在饱和液体中。与降膜型蒸发换热器相比,满液型蒸发换热器的结构要简单得多。然而,为了使受热表面能产生沸腾换热,该型换热器所需要的温差比较大。在利用低品质热量的海水淡化设备和换热器当中,由于壁面温度以及热流量都很低,目前使用的满液型蒸发换热器由于管间距比较大,传热管表面不会产生沸腾,因此换热效率很低。如果要强化换热,使之产生核态沸腾,一般的方法是使用各种特殊的强化管束。这样一来,不仅使得设备成本大幅度增加,而且传热管也难以清洗。

发明内容
本发明的目的在于针对以上现有技术的不足,提供一种新型结构的满液型紧凑管束蒸发换热器,结构简单紧凑,能在低温差的条件下发生强烈的沸腾现象,提高换热性能。
为实现这样的目的,本发明采用一种特殊的管束排列结构来提高蒸发换热效率。蒸发换热器主要由供液器,储液箱、箱中布设的管子组成,供液器从储液箱的上部连通储液箱,蒸汽出口设置在储液箱的上部,出液口设置在储液箱的下部,储液箱内部紧凑排列的管子浸没在液体中。本发明的结构特征主要在于管束排列方式,相邻两列管束保持一个2mm的最佳间距,同时,同一列垂直管束间的各管子紧密接触,或者保持其间距小于2mm。
运行时,管束整个浸没在冷流体中,热流体从管子中间流过。根据沸腾强化传热机理,管子以这种方式排列,容易在管子外侧的窄缝空间产生沸腾传热以及气液两相流扰动两种强化换热,满液型蒸发换热器使用一般的光滑管依然能在低壁温、低热流密度条件下(热流密度范围约在103~105kW/m2之间)产生沸腾传热现象,从而可以大大强化了换热能力。根据实验,这种新型满液型蒸发换热器对于水和氟利昂这两种工质,都能有效增加蒸发换热效率,其换热效率比普通蒸发换热器提高1~2倍。
本发明的蒸发换热器供液装置简单,结构紧凑,不增加设备加工成本,而且在低温差的条件下也能发生强烈的沸腾现象,从而使得换热性能大大提高。另外,本发明的换热器加工制作方便,排列方式简单,容易实现,而且也很容易清洗。


图1为本发明蒸发换热器管束接触型排列结构示意图。
图2为本发明蒸发换热器管束小间距型排列结构示意图。
图1、图2中,1为蒸汽出口,2为供液器,3为流体,4为管子,5为储液箱,6为出液口。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明蒸发换热器结构如图1、图2所示,主要由供液器2,储液箱5、箱中布设的管子4组成,供液器2从储液箱5的上部连通储液箱5,蒸汽出口1设置在储液箱5的上部,出液口6设置在储液箱5的下部,储液箱5内部紧凑排列的管子4浸没在液体中。
本发明的结构特征主要在于管束排列方式,在同一列垂直管束间的各管子紧密接触,如图1所示,或者同一列垂直管束间的各管子间距小于2mm,如图2所示。同时,相邻两列管束保持一个十分小的最佳距离,一般间距可取2mm。
在本发明的实施例中,管束中所有管子4的外径均为18mm,整个管束中的管子以顺排方式排列。上下管子之间紧密接触或者间距小于1~2mm,左右管束之间的距离为2mm。管子之间距离的调整可以通过两侧管板来调整。整个管束浸没在液体之中。在热流密度为103kW/m2之时,该实施例的换热器较之普通的满液型蒸发换热器,换热系数可以增加2倍。
权利要求
1.一种满液型紧凑管束蒸发换热器,由供液器(2),储液箱(5)、箱中布设的管子(4)组成,其特征在于供液器(2)从储液箱(5)的上部连通储液箱(5),蒸汽出口(1)设置在储液箱(5)的上部,出液口(6)设置在储液箱(5)的下部,储液箱(5)内部紧凑排列的管子(4)浸没在液体中,同一列垂直管束间的各管子(4)紧密接触或保持小于2mm的间距,相邻两列管束距离为2mm。
全文摘要
一种满液型紧凑管束蒸发换热器,采用一种特殊的管束排列结构来提高蒸发换热效率。蒸发换热器主要由供液器,储液箱、储液箱中布设的管子组成,供液器从储液箱的上部连通储液箱,蒸汽出口设置在储液箱的上部,出液口设置在储液箱的下部,储液箱内部紧凑排列的管子浸没在液体中。储液箱中相邻两列管束保持一个2mm的最佳间距,同时,同一列垂直管束间的各管子紧密接触或者保持其间距小于2mm。本发明的蒸发换热器供液装置简单,结构紧凑,在低温差的条件下也能发生强烈的沸腾现象,从而使得换热性能大大提高。
文档编号F28D1/047GK1667338SQ20051002494
公开日2005年9月14日 申请日期2005年4月7日 优先权日2005年4月7日
发明者刘振华, 秋雨豪 申请人:上海交通大学
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