专利名称：间断螺旋椭圆盘管蒸发式冷凝器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热交换装置，具体地是一种间断扭曲螺旋椭圆盘管蒸发式冷凝器。
背景技术：
现有蒸发式冷凝器结构主要由风机、档水板、喷嘴、传热盘管、箱体、积水槽、水泵、补水控制阀构成。其工作过程为水泵将水槽内冷却水压送到传热盘管的上方，经喷嘴均匀喷洒到盘管上，在盘管外经过显热和潜热换热，使制冷剂蒸汽冷凝，小部分蒸发到空气中，未蒸发的冷却水回落到集水槽中；风机使空气从箱体底部进入并自上而下吹过换热盘管，与管外冷却水换热，带走部分水分；档水板将空气中夹带得水滴分离出来。可见，换热盘管是蒸发式冷凝器中流体的换热场所，是提高蒸发式冷凝器性能的关键。
蒸发式冷凝器换热盘管的管种类有光管和翅片管，管形有普通圆管和美国益美高公司获得专利的椭圆管。翅片管相对于光管，在盘管管束体积一定时，增加了传热面积，同时形成二次流，增大了流体的湍动程度，有利于传热；但是翅片管具有所增面积有限，而且需要额外的装配、维护、检查或者是清洗的缺点。管形方面，美国专利US-4,755,331公开了一种蒸发式冷凝器用椭圆管代替普通圆管，椭圆管增加了传热面积，从而增大了热容量，改善了传热效果，但是椭圆管也具有无法形成二次流，无法增加湍动程度的缺点；而且椭圆管形是单面浸湿管，具有喷淋水无法全面润湿盘管表面，对换热面积应用不够充分的缺点。为了改进椭圆管，文献报道了一种交变曲面波纹管，该管能够产生二次流，增加湍动程度，充分润湿表面，但是交变曲面波纹管在空气流动方向上交变扭曲，虽然增加了空气湍动，却增加了气流阻力，对蒸发换热不利。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现有技术存在的缺点，提出了一种高效率的间断螺旋椭圆盘管蒸发式冷凝器。
所述间断螺旋椭圆盘管蒸发式冷凝器能够使喷淋水最大面积的润湿盘管表面，从而使有效换热面积增大，并且喷淋水流过盘管表面时，通过形成二次流和离心力的作用使流体层变薄，同时扰动增大流体湍动程度，流体层变薄和湍动程度增大都可增大换热系数，另外空气压力降维持得很低，即在空气流动方向上保持较高流速，促进蒸发换热，且不需要或很小地增加额外的输入功。
为达到上述目的，本实用新型的间断螺旋椭圆盘管蒸发式冷凝器，其特征在于使用螺旋椭圆管作为传热管；所述螺旋椭圆管是间断扭曲螺旋，螺旋段与椭圆段等距离交替排布，螺旋段与椭圆段传热管横截面为相同的椭圆形，沿轴向连续360度螺旋变化；所述螺旋椭圆管管长方向上每个螺旋段或者椭圆段的长度，即扭距为200-400mm；所述椭圆段长轴与短轴之比为3∶2。
所述螺旋椭圆管圆角不需加工，保留圆管段，通过焊接连接，按照普通圆管排列并安装成管束即可。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果(1)它能使喷淋水最大限度地润湿盘管表面，提供盘管管束总面积一定时最大的有效传热面积；(2)管表面流体层变薄，这将增大传热系数；(2)流体流过管子表面时将会形成漩涡，产生了循环和混合，增大了流体湍动程度，这将增大传热系数，从而改善传热效果；(3)在管内，通过减小边界层厚度和增强混合程度和二次流，增大柳工速度，传热系数得以增大，从而改善传热效果；(4)涡流不需要通过附属于管的装置产生，这点与别的技术不同，正因为如此，它们不需要额外的装配，维护，检查或者是清洗；(5)形成气流的多向均匀混合，降低气流阻力，维持较高空气流速，促进蒸发换热。
图1是螺旋椭圆管结构示意图；图2是螺旋椭圆管管束排列方式。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的传热管为螺旋椭圆管，管子间断扭曲螺旋，螺旋段1与椭圆段2交替布置，并且椭圆段1长度S1与螺旋段2长度S2相等；螺旋扭矩，即S2根据需要可以自由调节，最佳值在200-400mm；椭圆段长轴与短轴之比为3∶2，有利于水膜分布脱落及空气的通过；螺旋段与椭圆段传热管横截面为相同的椭圆形，沿轴向连续交变，完成一个螺距，即360度的螺旋变化。
如图2所示，本实用新型的螺旋椭圆管排列成单组管束时，其圆角处不需加工，保留圆管段，通过焊接连接；上下两根管焊接时，均保持椭圆段长轴在竖直方向，且上排管的螺旋段中心线对应下排管的椭圆段的中心线；竖直方向采用不等距布管方式，弯头处的管间距L1为管椭圆段长轴的1.1-1.8倍，两弯头间的间距为L2，且L2＞L1。这样，管束沿制冷剂流动方向倾斜，利于制冷剂液体的排出。单组管束组装成整体管束时，管束排列的水平间距为管椭圆段长轴的1.4-2.1倍，且同一水平管排内，螺旋段管与椭圆管段也是交替布置。
本实用新型的间断扭曲螺旋椭圆盘管，其工作原理和过程如下管外喷淋水喷到螺旋椭圆管上时，由于螺旋椭圆段的特殊结构，并在重力和螺旋向心力的作用下，水沿管子轴向流动分布，最大面积的覆盖管表面，增加有效换热面积；同时增大水膜湍动，减薄流体层，提高管外换热系数。空气从箱体底部进入蒸发式冷凝器，掠过换热盘管时，在水平与竖直两个方向上交替通过螺旋管与椭圆管段，不但增加了空气湍动，使气流沿水平和竖直多向均匀混合分布；同时，气流方向与椭圆段长轴平行，其特有的流线结构，更易气流的通过，在相同的湍动程度下，其压力损失减小，气流速度大，可以尽快将管内热量带走，促进表面蒸发。管内制冷剂沿间断螺旋椭圆管流动时，管中心流体比管壁流体有更大的速度并受到更大的离心力，这将导致二次流在管中心向外而在管壁向内，通过减小边界层厚度和增强混合程度，传热系数得以增大；同时，管子底部较小的体积，增大冷凝液的流动速度，特殊的布管结构更利于冷凝液的排出。
权利要求1.一种间断螺旋椭圆盘管蒸发式冷凝器，其特征在于使用螺旋椭圆管为传热管。
2.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于所述螺旋椭圆管是间断扭曲螺旋，螺旋段与椭圆段等距离交替排布，螺旋段与椭圆段传热管横截面为相同的椭圆形，沿轴向连续360度螺旋变化。
3.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于所述螺旋椭圆管管长方向上每个螺旋段或者椭圆段的长度，即扭距为200-400mm。
4.根据权利要求2所述的冷凝器，其特征在于所述椭圆段长轴与短轴之比为3∶2。
专利摘要本实用新型涉及一种间断螺旋椭圆盘管蒸发式冷凝器，所述冷凝器采用螺旋椭圆管作为传热管；所述螺旋椭圆管是间断扭曲螺旋，螺旋段与椭圆段等距离交替排布，螺旋段与椭圆段传热管横截面为相同的椭圆形，沿轴向连续360度螺旋变化；所述螺旋椭圆管管长方向上每个螺旋段或者椭圆段的长度，即扭距为200－400mm；所述椭圆段长轴与短轴之比为3∶2。所述冷凝器能使喷淋水最大限度地润湿盘管表面，管表面流体层变薄，改善传热效果，促进蒸发换热。
文档编号F28F1/02GK2924457SQ20062006165
公开日2007年7月18日 申请日期2006年7月14日 优先权日2006年7月14日
发明者朱冬生, 蒋翔, 唐广栋 申请人:华南理工大学