CN103697639B - 一种基于具有强化凝结作用热管束的吸收式制冷机冷凝器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于具有强化凝结作用热管束的吸收式制冷机冷凝器，包括：真空压力罐和热管束；它还包括：导流风罩和导流抽风机；导流风罩固定在真空压力罐的上方，导流抽风机与导流风罩相接，导流风罩和真空压力罐不连通；热管束中的热管竖直布置，热管的上段为具有外翅片结构的冷凝段，热管的下段为具有外沟槽结构的蒸发段；冷凝段位于导流风罩内，蒸发段位于真空压力罐内。本发明具有免除吸收式制冷机冷凝器中水冷换热器带来的缺点，有效强化冷凝效果的优点，属于热管式冷凝器技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种热管式冷凝器，具体涉及一种基于具有强化凝结作用热管束的吸收式制冷机冷凝器。
背景技术
吸收式制冷技术是在能源与环境问题日益突出的情况下得以迅速发展起来的，吸收式制冷机因为能够利用廉价能源和低品位热能，不含CFC类对臭氧层有破坏的物质而得到广泛的应用。
冷凝器是吸收式制冷机组中的重要部件，是机组中产生冷剂水的来源。现在吸收式制冷机中的冷凝器普遍采用水冷式冷凝器，在真空压力腔体内布置有冷却水管路，是属于整个冷却水循环系统的一部分。虽然水冷的传热系数比风冷的传热系数要大，但采用水冷还是存在很多问题。
在机组中冷凝器属于二级冷却部分，冷却水循环系统的冷却水首先要经过机组的吸收器，带走吸收器中的热量，等流入冷凝器时水温已经升高了，这样高温段的冷却水就会影响冷凝器的冷凝效果；由于在流入冷凝器前，冷却水要经过吸收器中很长的弯曲管路，因而冷凝器管路中的冷却水流速相对较慢，冷却水容易沉积、结垢，在管路表面形成的结垢层会极大的减低管路的换热系数，增大冷凝器的冷凝压力，从而会影响整个机组的性能；同时在流速较低和温度较高的冷却水管路中更加容易产生垢下腐蚀，甚至是细菌腐蚀，可能会腐蚀穿管路使机组不能工作；而且采用水冷会使真空压力腔体的管路布置变得复杂。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种对热管束采用风冷方式，同时能强化冷凝效果的一种基于具有强化凝结作用热管束的吸收式制冷机冷凝器。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于具有强化凝结作用热管束的吸收式制冷机冷凝器，包括：真空压力罐和热管束；它还包括：导流风罩和导流抽风机；导流风罩固定在真空压力罐的上方，导流抽风机与导流风罩相接，导流风罩和真空压力罐不连通；热管束中的热管竖直布置，热管的上段为具有外翅片结构的冷凝段，热管的下段为具有外沟槽结构的蒸发段；冷凝段位于导流风罩内，蒸发段位于真空压力罐内。采用这种结构后，热管具有外翅片结构和外沟槽结构相结合的复合式外结构；外翅片结构有效增大传热面积，增加传热效率，配合风冷方式，可取得很好的换热效果；外沟槽结构，蒸汽在外沟槽的表面凝结，冷凝液在外沟槽的毛细力作用下迅速扩散，由槽峰迅速流到槽谷，使槽峰的冷凝液膜层变得极薄，这种使冷凝换热表面的冷凝液非均匀分布的方法获得的平均冷凝传热系数要比光管上的均匀厚度液膜的传热系数高得多，可有效强化冷凝换热。
热管包括管体、上端盖、下端盖和吸液芯；上端盖固定在管体的上方，下端盖固定在管体的下方，吸液芯紧贴管体的内壁，管体内装有液体工质；外翅片结构为多个紧密排列的固定在管体外壁的外翅片；外沟槽结构为多条平行排列在管体外壁的外沟槽。采用这种结构后，结构简单，加工制作方便。
外沟槽沿着竖直方向设置；下端盖为圆锥形。采用这种结构后，冷凝液在槽道毛细力和重力的作用下及时向下排走，下端盖利于冷凝液的集聚和下落。
热管穿过并焊接在真空压力罐的顶板上。采用这种结构后，安装简便，有效保证真空压力罐的密封状态。
导流抽风机位于热管束的正上方；气流从导流风罩的侧面进入，从顶部的导流抽风机排出。采用这种结构后，气流（冷却空气）由导流风罩的四周进入，通过导流抽风机由上方排出，有效进行散热，更好的带走热量。
热管束的正下方设有固定在真空压力罐侧壁的冷凝水容器，冷凝水容器通过一与其底部相接的输水管与真空压力罐外部连通。采用这种结构后，冷凝水容器可接住下端盖向下滴的冷凝液，再由输水管排出真空压力罐外。
真空压力罐的内底部设置换热器，换热器的入口和出口均设置在真空压力罐的侧壁上；真空压力罐的底部设置浓溶液出口和稀溶液入口。采用这种结构后，真空压力罐的底部装有二元溶液，高温热水经换热器与二元溶液进行换热。
外沟槽的横截面为三角形、波浪形、U形、矩形或圆弧形。采用这种结构后，利用外沟槽的毛细力作用使冷凝液迅速扩散，使蒸汽冷凝的液膜层变薄，有效地强化冷凝换热，并且由于槽道毛细力和重力作用使冷凝液及时向下排走。
外翅片结构包括沿着管体轴向依次套叠在管体外的多个外翅片单元，胀管后的管体与外翅片单元过盈配合。采用这种结构后，结构简单，制作方便，外翅片布置灵活。热管的冷凝段可通过胀管、烧结或焊接等方法加工其他外翅片结构。外翅片单元的中间是套接管体的圆环部分薄片，圆环部分外围是沿着圆周均匀布置的外翅片薄片。
热管束集中在真空压力罐顶部的中部位置。采用这种结构后，可取得较好的换热效果。
本发明的原理是：采用具有强化凝结作用的热管束配合热管束的风冷方式，在取得强化冷凝效果的同时免除了水冷带来的缺点。热管的冷凝段位于真空压力罐外，蒸发段位于真空压力罐内。真空压力罐内的高温水蒸汽在热管束的蒸发段冷凝，放出热量传递给热管束的蒸发段，热量再由热管束的蒸发段向上传递到冷凝段，最后在导流风罩内经过风冷将热量带走。
总的说来，本发明具有如下优点：
（1）用热管束的风冷方式取代冷凝器水冷管路的方式，有效地简化了吸收式制冷机的冷却水循环系统的设计和维护。
（2）消除了由于结垢和腐蚀而增加冷却水管传热热阻从而导致冷凝性能下降的问题，可使冷凝器有效地增加使用寿命而且易于维护。
（3）由于不存在冷凝结垢的问题，冷凝器可以维持比较稳定的凝结压力，使制冷系统可以稳定工作。
（4）冷凝器直接用风冷，解决了采用水冷的冷却水系统要首先流过吸收器再流入冷凝器而产生高温段冷却水的问题。
（5）利用热管束采用风冷的冷却方式，使冷源的利用更加可靠、方便和环保节约。
（6）热管束中各热管的冷凝段有外翅片结构，有效地增大了热管的传热面积。
（7）热管束中各热管的蒸发段具有外沟槽结构，利用微沟槽的毛细力作用使冷凝的液体迅速扩散，使蒸汽冷凝的液膜层变薄，有效地强化冷凝换热，并且由于槽道毛细力和重力作用使冷凝液及时向下排走。
（8）热管束中各热管的蒸发段的下端盖为圆锥形，有利于冷凝液的聚集与下落。
附图说明
图1是一种基于具有强化凝结作用热管束的吸收式制冷机冷凝器的结构示意图。
图2是热管束的结构示意图。
其中，1为真空压力罐，2为导流风罩，3为热管束，4为导流抽风机，5为冷凝水容器，6为二元溶液，7为浓溶液出口，8为稀溶液入口，9为换热器的出口，10为换热器的入口，11为输水管。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。本实施例中的真空压力罐为方形，在其他实施例中也可采用圆筒形或其他形状。
如图1所示，一种基于具有强化凝结作用热管束的吸收式制冷机冷凝器，包括真空压力罐、热管束、导流抽风机、导流风罩及冷凝水容器。真空压力罐的上方安装有与之隔离的导流风罩，导流抽风机安装在导流风罩的正上方。热管束分布在真空压力罐上端的中部位置，同时也在导流抽风机的正下方。热管束中所有热管的蒸发段都位于真空压力罐的内侧，热管束中所有热管的冷凝段都位于真空压力罐的外侧的导流风罩内。热管通过焊接的方法焊接在真空压力罐的顶板上，保证真空压力罐内的压力。
真空压力罐的底部装有二元溶液（本实施例采用溴化锂溶液），二元溶液浸泡换热器，高温热水从换热器的入口进入，由换热器的出口流出，换热器使二元溶液加热产生水蒸气，水蒸气上升由热管束换热冷凝。
热管束中所有热管的冷凝段和蒸发段由真空压力罐的顶板分隔开，热管的蒸发段位于真空压力罐内，热管的冷凝段位于在导流风罩中。通过布置在导流风罩上方的导流抽风机的作用，冷却空气由导流风罩的四周进入，从导流抽风机排出，有效进行散热，更好地带走热管的冷凝段的热量。
冷凝水容器布置在热管束的正下方，热管的底端距离冷凝水容器的底端的高度为30mm—80mm，冷凝水容器固定在真空压力罐的内侧壁上，冷凝水容器的底部有一输水管连接到真空压力罐的外部。冷凝水容器接住滴落的冷凝液，由输水管将冷凝液排走。真空压力罐的底部设置浓溶液出口和稀溶液入口。
如图2所示，热管束中各热管为复合外结构热管，热管的冷凝段通过胀管、烧结或焊接的方法加工有外翅片结构，可以有效地增大热管的冷凝段的换热面积，强化风冷效果。热管束中各热管的蒸发段加工有外沟槽结构，外沟槽的横截面形状可以为三角形、波浪形、U形或矩形等，利用微小外沟槽的毛细力作用使冷凝的液体迅速扩散，使蒸汽冷凝的液膜层变薄，有效地强化冷凝换热，并且由于槽道毛细力和重力作用使冷凝液及时向下排走。本实施例中，热管包括管体、上端盖、下端盖、吸液芯和外翅片单元；其中上端盖位于管体上端，下端盖位于管体下端，吸液芯紧贴管体内壁，管体内装有液体工质；外翅片单元沿着轴向依次套叠在管体外，从而在冷凝段形成外翅片结构。管体外加工多条沿着竖直方向延伸并沿着圆周均匀分布在管体外的外沟槽，从而在蒸发段形成外沟槽结构。下端盖为圆锥形，有利于冷凝液的聚集与下落。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于具有强化凝结作用热管束的吸收式制冷机冷凝器，包括：真空压力罐和热管束，其特征在于：它还包括：导流风罩和导流抽风机；导流风罩固定在真空压力罐的上方，导流抽风机与导流风罩相接，导流风罩和真空压力罐不连通；热管束中的热管竖直布置，热管的上段为具有外翅片结构的冷凝段，热管的下段为具有外沟槽结构的蒸发段；冷凝段位于导流风罩内，蒸发段位于真空压力罐内；
热管包括管体、上端盖、下端盖和吸液芯；上端盖固定在管体的上方，下端盖固定在管体的下方，吸液芯紧贴管体的内壁，管体内装有液体工质；外翅片结构为多个紧密排列的固定在管体外壁的外翅片；外沟槽结构为多条平行排列在管体外壁的外沟槽；
外沟槽沿着竖直方向设置；下端盖为圆锥形。
2.按照权利要求1所述的一种基于具有强化凝结作用热管束的吸收式制冷机冷凝器，其特征在于：所述热管穿过并焊接在真空压力罐的顶板上。
3.按照权利要求1所述的一种基于具有强化凝结作用热管束的吸收式制冷机冷凝器，其特征在于：所述导流抽风机位于热管束的正上方；气流从导流风罩的侧面进入，从顶部的导流抽风机排出。
4.按照权利要求1所述的一种基于具有强化凝结作用热管束的吸收式制冷机冷凝器，其特征在于：所述热管束的正下方设有固定在真空压力罐侧壁的冷凝水容器；冷凝水容器通过一与其底部相接的输水管与真空压力罐外部连通。
5.按照权利要求1所述的一种基于具有强化凝结作用热管束的吸收式制冷机冷凝器，其特征在于：所述真空压力罐的内底部设置换热器，换热器的入口和出口均设置在真空压力罐的侧壁上；真空压力罐的底部设置浓溶液出口和稀溶液入口。
6.按照权利要求1所述的一种基于具有强化凝结作用热管束的吸收式制冷机冷凝器，其特征在于：所述外沟槽的横截面为三角形、波浪形、U形、矩形或圆弧形。
7.按照权利要求1所述的一种基于具有强化凝结作用热管束的吸收式制冷机冷凝器，其特征在于：所述外翅片结构包括沿着管体轴向依次套叠在管体外的多个外翅片单元，胀管后的管体与外翅片单元过盈配合。
8.按照权利要求1所述的一种基于具有强化凝结作用热管束的吸收式制冷机冷凝器，其特征在于：所述热管束集中在真空压力罐顶部的中部位置。
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