CN103148644A - 微通道降膜蒸发式冷凝器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微通道降膜蒸发式冷凝器，包括壳体、壳体上方的风机和壳体内由下到上依次安装的储水槽、进风栅格、填料热交换器、换热器和喷淋装置；储水槽通过水管与水泵连接，水泵把储水槽里的冷却水送入到喷淋装置中，喷淋装置将冷却水喷洒到换热器的一侧表面上进行热交换；风机从储水槽上部的进风格栅带动外部空气进入换热器的喷水侧通道，空气和水同时和换热器另一侧通道内的制冷剂进行热交换。本发明与现有技术相比具有以下进步：在同等工况条件和换热效果的情况下，实现体积减少30%，换热器内需冷凝降温的工质充注量减少40%以上，设备的整体重量减少30%；同时可以减少系统循环水量和空气流量，从而降低水泵和风机的功率，实现更低的能耗。

Description

微通道降膜蒸发式冷凝器

技术领域

本发明涉及一种冷凝器，具体涉及一种微通道降膜蒸发式冷凝器。

背景技术

目前的蒸发式冷凝装置主要换热部件多为盘管式，换热效率比较差，设备整体体积也比较大重量也比较大，换热盘管内的需冷凝介质充注量也比较多，循环水量大同时水的损耗也大，空气流量也大，系统功耗大，换热盘管外表面容易结垢影响换热且结垢后无法机械清洗，无法实现小型化等等方面，越来越不能满足现代客户的使用需求。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种微通道降膜蒸发式冷凝器，保证换热效果的同时还能大幅降低换热器内制冷工质的充注量，减少循环水量和风量同时减少水散失量，大幅减小换热器的重量同时大幅减少换热器的体积，同时还可机械清洗。

技术方案：为实现上述目的，本发明的微通道降膜蒸发式冷凝器包括壳体、壳体上方的风机和壳体内由下到上依次安装的储水槽、进风栅格、填料热交换器、换热器和喷淋装置；所述储水槽通过水管与水泵连接，水泵把储水槽里的冷却水送入到喷淋装置中，喷淋装置将冷却水喷洒到换热器的一侧表面上进行热交换；风机从储水槽上部的进风格栅带动外部空气进入换热器的喷水侧通道，空气和水同时和换热器另一侧通道内的制冷剂进行热交换。

所述换热器为微通道降膜蒸发式换热器，该换热器包括流体进口集管、若干组上集管、若干组微通道管和若干组下集管以及流体出口集管，所述流体进口集管与上集管一端连接，上集管的管体与微通道管一端连接，微通道管另一端与下集管的管体连接，下集管一端与流体出口集管连接；每一组的上集管与下集管平行，上集管与本组的微通道管垂直。

所述微通道管为平行翅多孔微通道管，所述平行翅多孔微通道管包括管体，管体外部设有翅片，翅片轴向（长度方向）与管体轴向（长度方向）平行布置，所述冷却水从换热器上部的喷淋装置流入到换热器的翅片侧表面并沿其翅片表面往下部流动进行换热；空气从换热器的上部进入其翅片侧表面并沿其翅片表面往下部流动进行换热，或者空气从换热器的下部进入其翅片侧表面并沿其翅片表面往上部流动进行换热。

其中，流体进口集管和流体出口集管的截面形状可以是圆形，也可以是其他形状；上集管和下集管的截面形状可以是椭圆形的，也可以是圆形或其他形状；平行翅片可以是一体式翅片，也可以是非一体式翅片；微通道管外侧的平行翅片可以是两侧对称形式，也可以是非对称形式；微通道管外侧的平行翅片可以是连续形，也可以是非连续形。在本发明中，制冷剂（或其它适合流体）可以从换热器的流体进口集管进入从流体出口集管流出，也可以是从换热器的流体出口集管进入从流体进口集管流出。

所述喷淋装置上方设有V型除水器，V形除水器可以由一个V形构成，也可以由多个V形组合构成，V型除水器两侧面与水平面有一定的夹角，在V形除水器内凝结后的水滴和空气是同向流动的，在空气离开V形除水器后改变方向向上流动时水滴则和空气分离并沿除水器流到V形除水器的V形底部汇集，汇集后的水滴更容易滴落回流，这样可以有效减少水的散失。

本发明的微通道降膜蒸发式冷凝器中，关键部分是微通道降膜蒸发式换热器。该换热器有多组平行翅多孔微通道换热单元组成，每个平行翅多孔微通道换热单元由一个上集管、多个平行翅多孔微通道换热元件和一个下集管组成。工作时流体介质A从进口总管流入到上集管，然后经上集管被分配到各个平行翅多孔微通道换热元件，在平行翅多孔微通道换热元件内和平行翅多孔微通道换热元件外的流体介质B进行热交换，完成热交换后的介质A流到下集管，然后经出口集管流入到下游设备。在每两组平行翅多孔微通道换热单元之间形成一个流体通道腔，这个流体通道腔既流体介质B（通常是水）的主要工作通道。工作时介质B从微通道降膜蒸发式换热器顶部进入，和介质A完成间壁式热交换然后经换热器底部流出，然后再进入一个填料热交换部件和流体介质C（通常是空气）进行热交换来降低介质B的温度，而后液态介质B流入冷凝器的底部储液槽内进行下一个循环。介质C的工作通道和介质B的工作通道相同，工作时介质C从底部进入填料热交换部件和介质B进行部分热交换，然后从微通道降膜蒸发式换热器底部进入，和介质B进行接触式热交换，同时和介质A进行间壁式热交换，完成热交换后会有部分介质B以汽态或雾状和介质C一起向上进入V形除水器，在除水器中大部分雾状介质B和汽态介质B被凝结然后沿V形除水器流到V形除水器的V形底部，再回到储水槽中，小部分汽态介质B和全部的介质C经风机排出冷凝器。在微通道换热器的热交换过程中，介质B是从换热器顶部以膜状下降到换热器的底部，同时有部分介质B蒸发成汽态，这样就需要吸收大量的汽化潜热来降低自身和介质A的温度。

有益效果：本发明的微通道降膜蒸发式冷凝器，与现有技术相比，具有以下优点：

1、在同等工况条件、同等换热效果的情况下，和传统蒸发式冷凝装置相比本发明能实现：冷凝器实现体积减少30%左右，减少原材料的消耗；换热器内需冷凝降温的工质充注量减少40%以上，设备的整体重量减少30%左右，对环境污染相对减少40%；

2、本发明中，微通道降膜蒸发式换热器的外侧通道因流速高，且有多组平行翅片，是换热效率大幅提高，同时不易结垢，设备的使用寿命也会增加；翅片部分对流体的气态介质换热部分进行强化后其液态介质的蒸发损失会相应的减少，可以同时可以减少系统循环水量和空气流量，降低系统的水散失量同时降低水泵和风机的功率，实现更低的能耗；

3、传统的蒸发式冷凝器的换热盘管部分管外侧结垢后基本上无法用机械方式清洗，仅能用化学方式清洗，容易对换热盘管造成腐蚀，减少设备的使用寿命；而本发明中的微通道降膜蒸发式换热器的外侧通道是可以通过机械方式进行清洗的；

4、传统的蒸发式冷凝器因为换热效率低等问题无法实现小型化，满足小负荷设备的换热需求；而本发明的换热效率大幅提高，可以实现小型化来满足小负荷设备的使用需求。

5、传统的除水器的水滴流动方向竖直下，而空气刚好竖直向上，这样不利于水滴的回落；而本发明中的V型除水器两侧面与水平面有一定的夹角，在V形除水器内凝结后的水滴和空气是同向流动的，在空气离开V形除水器后改变方向向上流动时水滴则和空气分离并沿除水器流到V形除水器的V形底部汇集，汇集后的水滴更容易滴落回流，这样可以有效减少水的散失。

附图说明

图1为本发明的微通道降膜蒸发式冷凝器的结构示意图；

图2为图1中换热器的结构示意图；

图3为图2的左视结构示意图；

图4为图2的俯视结构示意图；

图5为本发明中平行翅多孔微通道管的横向截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图4所示，本发明的微通道降膜蒸发式冷凝器，包括壳体9、壳体9上方的风机8和壳体9内由下到上依次安装的储水槽1、进风栅格3、填料热交换器4、换热器和喷淋装置6，其中，换热器为微通道降膜蒸发式换热器5。具体来说，储水槽1放置在壳体9内部的底部位置，进风格栅3放置在储水槽1上方，四周用作空气的进入通道，填料热交换器4布置在储水槽1的上部并高过进风格栅3，微通道降膜蒸发式换热器5通过必要的辅助支架固定在填料热交换器4的上部，喷淋装置6固定在微通道降膜蒸发式换热器的上部，V型除水器7布置在喷淋装置6上部，最顶部布置的是风机8。水泵12通过水管10将吸入口连接到储水槽1内，在水泵12的出水口管路上安装除垢仪11，然后通过水管10连接至喷淋装置6上。储水槽上还配有必要的补水阀2等。

其中，微通道降膜蒸发式换热器5包括流体进口集管13、若干组上集管14、若干组微通道管和若干组下集管16以及流体出口集管17，流体进口集管13与上集管14一端连接，上集管14的管体与微通道管一端连接，微通道管另一端与下集管16的管体连接，下集管16的一端与流体出口集管17连接；每一组的上集管14与下集管16平行，上集管14与本组的微通道管垂直。本实施例中，微通道管为平行翅多孔微通道管15，平行翅多孔微通道管15包括管体，管体外部设有翅片，翅片轴向与管体轴向平行布置。

本发明的微通道降膜蒸发式冷凝器在工作时，高温制冷剂蒸汽从微通道降膜蒸发式换热器5的流体进口集管13进入，然后被分配到多个上集管14，再经过每个上集管14被分配到每组的平行翅多孔微通道管15，在平行翅多孔微通道管中和管外的水与空气同时进行热交换，在热交换过程中高温制冷剂蒸汽被降温冷凝成液态，冷凝后的液态制冷剂汇集到各个下集管16中，再经过下集管16流入到流体出口集管17，然后流出到下游设备中；水从水槽1中经管道10被水泵12吸入，然后被水泵12升压后排出，经过除垢仪11除垢后再沿管道10流向喷淋装置6，经过喷淋装置6后被均匀喷淋在微通道降膜蒸发式冷凝器的上部，然后经过上集管14外表面，沿平行翅多孔微通道管15的翅片表面以膜状向下流动和同流到内的空气以及平行翅多孔微通道管15内的制冷剂进行热交换并部分蒸发汽化，汽化的部分水蒸汽向上流动，未汽化的水继续向下流入到下方的填料热交换器4内与从下方流上来的空气进行接触式热交换降温，被降温后的水流回到储水槽1中，进入下一个循环；新鲜空气经进风格栅3进入储水槽1和填料热交换器4中间形成的腔体内，然后向上进入填料热交换器4，在填料热交换器4内和从上方流入的高温水进行接触式逆流热交换，完成热交换后的空气继续向上沿微通道降膜蒸发式换热器5的下集管16的外表面进入平行翅多孔微通道管15外翅片表面形成的空间内，并在这个空间内和水进行接触式全逆流热交换，同时和平行翅多孔微通道管内的制冷剂进行间壁式热交换，完成热交换后的高温空气和部分蒸发汽化的水蒸汽一起向上流动，经过除水器7时大部分水蒸汽和会内聚成水滴沿V形除水器流到V形除水器的V形底部并最终向下滴落到储水槽1中继续循环，极少部分水蒸汽和高温空气一起经风机8向上排出到大气空间中。当储水槽1中的水位下降到一定高度时，补水阀2会自动打开进行补水。

本发明将多孔微通道换热器和蒸发式冷凝器相结合，形成一个微通道降膜蒸发式冷凝器，水在微通道降膜蒸发式换热器中与换热器内的制冷剂是间壁式顺流全降膜式热交换并部分蒸发，水同时与空气是接触式全逆流热交换并部分蒸发，而空气在微通道降膜蒸发式换热器中与换热器内的制冷剂是间壁式全逆流热交换，所以在微通道降膜蒸发式换热器内进行的是多元混合热交换过程。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种微通道降膜蒸发式冷凝器，其特征在于：包括壳体（9）、壳体（9）上方的风机（8）和壳体（9）内由下到上依次安装的储水槽（1）、进风栅格、填料热交换器（4）、换热器和喷淋装置；所述储水槽（1）通过水管（10）与水泵（12）连接，水泵（12）把储水槽（1）里的冷却水送入到喷淋装置中，喷淋装置（6）将冷却水喷洒到换热器的一侧表面上进行热交换；风机（8）从储水槽（1）上部的进风格栅（3）带动外部空气进入换热器的喷水侧通道，空气和水同时和换热器另一侧通道内的制冷剂进行热交换。

2.根据权利要求1所述的微通道降膜蒸发式冷凝器，其特征在于：所述换热器为微通道降膜蒸发式换热器（5），该换热器包括流体进口集管（13）、若干组上集管（14）、若干组微通道管和若干组下集管（16）以及流体出口集管（17），所述流体进口集管（13）与上集管（14）一端连接，上集管（14）的管体与微通道管一端连接，微通道管另一端与下集管（16）的管体连接，下集管（16）一端与流体出口集管（17）连接；每一组的上集管（14）与下集管（16）平行，上集管（14）与本组的微通道管垂直。

3.根据权利要求2所述的微通道降膜蒸发式冷凝器，其特征在于：所述微通道管为平行翅多孔微通道管（15），所述平行翅多孔微通道管（15）包括管体，管体外部设有翅片，翅片轴向与管体轴向平行布置，所述冷却水从换热器上部的喷淋装置（6）流入到换热器的翅片侧表面并沿其翅片表面往下部流动进行换热；空气从换热器的上部进入其翅片侧表面并沿其翅片表面往下部流动进行换热，或者空气从换热器的下部进入其翅片侧表面并沿其翅片表面往上部流动进行换热。

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