CN103983047B - 一种双向自扰动板式降膜吸收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双向自扰动板式降膜吸收装置，包括主壳体、降膜板、吸收单元和悬吊架，降膜板将主壳体内腔分隔成间隔排列的冷却水层和液膜层，悬吊架中设有接液斗、复位垫和铰链定位架；吸收单元包括S形平面弹簧、弹性橡皮筋、条形塑料板、滑轮、压缩弹簧和连接钢丝；S形平面弹簧的顶端固定连接在降膜板上，底端连接在悬吊架上；弹性橡皮筋连接S形平面弹簧，且弹性橡皮筋与条形塑料板固定连接，条形塑料板与滑轮定位轴连接；滑轮线的一端与条形塑料板固定连接，另一端与悬吊架固定连接。该降膜吸收装置通过设置自动双向往复清洗的S形平面弹簧，使得降膜壁面上弹簧自动双向往复运动，增强液膜扰动、均匀化液膜分布，并具备自动除垢功能。
Description
技术领域
本发明属于吸收式制冷技术领域，具体来说，涉及一种双向自扰动板式降膜吸收装置。
背景技术
由于其吸收效果较好，易于清洗等优点，板式降膜吸收器在制冷、空调与化工等行业中有着较好的应用。在常见的板式降膜吸收器中，吸收溶液由顶部布液装置，形成液膜在降膜板上向下流动，降膜板同时也是冷却水层的外壁面，周围空间充满被吸收气体，液膜沿着降膜板向下流动同时吸收气体形成浓溶液。通常冷却水层的两个外壁面均布置液膜以提高吸收效率。
在吸收过程中，由于溶液膜表层吸收的气体和吸收所放出的热量要通过液膜表层传向溶液内部，因此在降膜的厚度方向上，形成了温度梯度和浓度梯度，液膜表层处的的温度和浓度比较高。根据惠特曼双膜理论和质扩散斐克定律可知，某组分质量的传递率=扩散率×传递的推动力，吸收过程中组分由气相迁移至液相的推动力是压力差Pa-Pa * ,其中Pa是被吸收气体的分压力，Pa * 是与吸收溶液温度、浓度相对应的溶液表面被吸收气体饱和分压力。随着吸收过程的进行，溶液温度升高，浓度上升，Pa * 也随之上升，吸收推动力减小，使得吸收过程受阻。如果能将液膜翻转，使液膜内层（紧贴冷却管表面一侧）翻到表层（与吸收气体接触的一侧）就可有效降低液膜表层的温度和吸收浓度，在基本不增加设备投资的情况下，降低Pa * ，加大吸收推动力，从而提高吸收效果。
如果能使得液膜在流动过程中受到一定的扰动，使得液膜厚度方向上的浓度场与温度场均化，则可以有效降低液膜表面浓度与温度，在基本不增加设备投资的情况下，降低Pa * ，加大吸收推动力，从而提高吸收效果。
此外，液膜在流动过程中，由于降膜壁面的物理特性变化常出现液膜分布不均，甚至出现干面（无液膜壁面）、沟流或股流等现象，这样会减小液膜的有效吸收面积，导致吸收速率下降。而长时间使用降膜管外表面吸附的杂质、絮状物、沉积物等也会影响到液膜的分布、吸收效果以及与冷却水的传热效果。
发明内容
技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种双向自扰动板式降膜吸收装置，利用重力不平衡原理，通过设置自动双向往复清洗的S形平面弹簧，使得降膜壁面上弹簧自动双向往复运动，增强液膜扰动、均匀化液膜分布，并具备自动除垢功能，从而提高吸收装置的气体吸收率并延长吸收装置的持续工作时间。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种双向自扰动板式降膜吸收装置，该降膜吸收装置包括主壳体、外表面有液膜的n个降膜板、吸收单元和悬吊架，n个降膜板将主壳体内腔分隔成间隔排列的冷却水层和液膜层，悬吊架位于降膜板下方，悬吊架中设有接液斗、复位垫和铰链定位架，铰链定位架和复位垫分别固定连接在悬吊架的底部，接液斗的底板通过铰链连接在铰链定位架上，接液斗的一侧底端与复位垫相对；所述的吸收单元位于液膜层中降膜板的外表面，吸收单元包括相互平行的S形平面弹簧、弹性橡皮筋、条形塑料板、滑轮、压缩弹簧和连接钢丝，S形平面弹簧的顶端固定连接在降膜板上，S形平面弹簧的底端通过连接钢丝连接在悬吊架上，S形平面弹簧贴于降膜板的外表面；滑轮通过滑轮定位轴连接在降膜板上；弹性橡皮筋连接S形平面弹簧，且弹性橡皮筋的一端与条形塑料板的一侧固定连接，条形塑料板的另一侧通过压缩弹簧与滑轮定位轴连接；滑轮线的一端与条形塑料板固定连接，滑轮线的另一端绕过滑轮，与悬吊架固定连接；n为大于1的整数。
进一步，所述的降膜板朝向液膜层的一侧表面均设置有吸收单元。
进一步，所述的每个吸收单元中，S形平面弹簧为3—8根，且S形平面弹簧竖向布设。
进一步，所述的弹性橡皮筋横向布设，在水平方向上连接S形平面弹簧。
进一步，所述的弹性橡皮筋为3—6根，且沿S形平面弹簧纵向均匀分布。
进一步，所述的接液斗的底板为倾斜状态，当接液斗为空时，以铰链所处位置的竖线为分界线，靠近复位垫的接液斗一侧重量大于远离复位垫的接液斗一侧重量；当接液斗装满液体时，靠近复位垫的接液斗一侧重量小于远离复位垫的接液斗一侧重量。
进一步，所述的S形平面弹簧的直径小于液膜的厚度。
进一步，所述的双向自扰动板式降膜吸收装置，还包括浓溶液储液罐，该浓溶液储液罐位于悬吊架下方，且浓溶液储液罐的进液口和悬吊架的出液口相对。
进一步，所述的双向自扰动板式降膜吸收装置，还包括悬吊架限位架，悬吊架限位架固定连接在降膜板下方，且悬吊架位于悬吊架限位架内部。
进一步，所述的复位垫由橡胶制成。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：本发明利用重力不平衡原理，通过设置双向自动往复清洗的S形平面弹簧，使得液膜不停的受到扰动，使得液膜厚度方向上的浓度场与温度场均化，从而有效降低液膜表面浓度与温度，加大吸收推动力，进而较大提高气液界面的传质系数，以及固液界面的传热系数。S形平面弹簧的往复运动以及S形平面弹簧本身对液膜的导流作用，使得液膜分布得以均匀化，有效预防了干面（无液膜壁面）、沟流或股流等现象的发生。另外,由于S形平面弹簧贴于降膜壁面上，S形平面弹簧在降膜壁面的轻微剐蹭能有效的去除污垢和预防污垢的产生，特别是对于降膜壁面的凝絮物、纤维杂质有很好的去除效果。同时，在对吸收器进行冲洗时，降膜壁面的S形平面弹簧往复运动和剐蹭作用可以使清洗液在降膜壁面反复冲刷，能更有效清洗降膜装置。
附图说明
图1为本发明的正面结构示意图。
图2为本发明的侧面结构示意图。
图3为本发明中悬吊架与接液斗的位置示意图。
图中包含：降膜板1、S形平面弹簧2、弹性橡皮筋3、条形塑料板4、滑轮5、滑轮定位轴6、压缩弹簧7、滑轮线8、连接钢丝9、悬吊架10、接液斗11、复位垫12、悬吊架定位架13、铰链14、铰链定位架15、冷却水层16、液膜层17。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。
如图1至图3所示，本发明的一种双向自扰动板式降膜吸收装置，包括主壳体、外表面有液膜的n个降膜板1、吸收单元和悬吊架10，n个降膜板1将主壳体内腔分隔成间隔排列的冷却水层16和液膜层17。降膜板1位于吸收装置的顶部，同时也是冷却水层16的外壁面。布液器中形成的液膜在降膜板1上吸收气体。悬吊架10位于降膜板1下方，悬吊架10中设有接液斗11、复位垫12和铰链定位架15。铰链定位架15和复位垫12分别固定连接在悬吊架10的底部，接液斗11的底板通过铰链14连接在铰链定位架15上，接液斗11的一侧底端与复位垫12相对。复位垫12由橡胶制成。这样，接液斗11和复位垫12接触时，可增加缓冲，避免接液斗11冲撞破损。接液斗11由复位垫12进行复位。接液斗11可绕铰链14转动。吸收单元位于液膜层17中降膜板1的外表面。吸收单元包括相互平行的S形平面弹簧2、弹性橡皮筋3、条形塑料板4、滑轮5、压缩弹簧7和连接钢丝9。S形平面弹簧2的顶端固定连接在降膜板1上，S形平面弹簧2的底端通过连接钢丝9连接在悬吊架10上。S形平面弹簧2贴于降膜板1的外表面。滑轮5通过滑轮定位轴6连接在降膜板1上。弹性橡皮筋3连接S形平面弹簧2，且弹性橡皮筋3的一端与条形塑料板4的一侧固定连接，条形塑料板4的另一侧通过压缩弹簧7与滑轮定位轴6连接。滑轮线8的一端与条形塑料板4固定连接，滑轮线8的另一端绕过滑轮5，与悬吊架10固定连接。n为大于1的整数。滑轮线8具有弹性。
进一步，所述的降膜板1朝向液膜层17的一侧表面均设置有吸收单元。吸收单元位于液膜层17中，不在冷却水层16中。
进一步，所述的每个吸收单元中，S形平面弹簧2为3—8根，且S形平面弹簧2竖向布设。
进一步，所述的弹性橡皮筋3横向布设，在水平方向上连接S形平面弹簧2。
进一步，所述的弹性橡皮筋3为3—6根，且沿S形平面弹簧2纵向均匀分布。
进一步，所述的接液斗11的底板为倾斜状态，当接液斗11为空时，以铰链14所处位置的竖线为分界线，靠近复位垫12的接液斗11一侧重量大于远离复位垫12的接液斗11一侧重量；当接液斗11装满液体时，靠近复位垫12的接液斗11一侧重量小于远离复位垫12的接液斗11一侧重量。
进一步，所述的S形平面弹簧2的直径小于液膜的厚度。
进一步，所述的双向自扰动板式降膜吸收装置，还包括浓溶液储液罐，该浓溶液储液罐位于悬吊架10下方，且浓溶液储液罐的进液口和悬吊架10的出液口相对。浓溶液储液罐用于收集从悬吊架10的出液口流出的浓溶液。
进一步，所述的双向自扰动板式降膜吸收装置，还包括悬吊架限位架13，悬吊架限位架13固定连接在降膜板1下方，且悬吊架10位于悬吊架限位架13内部。悬吊架限位架13用于对悬吊架10进行限位，使得悬吊架10不会出现过大倾斜。
本发明的双向自扰动板式降膜吸收装置，能自动增强液膜扰动、均匀化液膜分布，强化传热传质的同时，有效预防了有效预防了干面（无液膜壁面）、沟流或股流等现象的发生，并具备自动除垢功能，而且还有利于降膜吸收器的冲洗，从而提高吸收装置的气体吸收率并延长吸收装置使用时间。
本发明的双向自扰动板式降膜吸收装置的工作原理和工作过程如下：
如图1和图2所示，待吸收的稀溶液由顶部布液装置，形成液膜在降膜板1上向下流动，降膜板1同时也是冷却水层16的外壁面，冷却水层16的两个外壁面均布置液膜，周围空间充满被吸收气体，液膜沿着降膜板1向下流动，同时吸收气体形成浓溶液，然后流入位于悬吊架10内部的接液斗11中。
在接液初始时刻，位于悬吊架10内部的接液斗11由于还未开始接液，接液斗11和悬吊架10最轻，接液斗11和悬吊架10处于最高位置，S形平面弹簧2、弹性滑轮线8和橡皮筋3均处于最小拉伸长度。随着降膜液不断向接液斗11中存积，当降膜溶液加满到一定程度，接液斗11活动铰链支轴左边的重量大于右边的重量，接液斗11就会像左边倾斜。同时产生一个正反馈现象：越倾斜，左边重量就越大于右边的重量，结果将盛满的溶液全部一下子倒掉了，流入吸收装置下部的浓溶液储液罐中。接液斗11中的溶液流干后，活动铰链支轴右边的重量大于左边的重量，使得接液斗11复位在复位垫12上，进行下一个循环的接溶液-冲溶液作业。在接液斗11接满溶液的时候，接液斗11和悬吊架10处于最低位置，S形平面弹簧2、滑轮线8和弹性橡皮筋3均处于最大拉伸长度。接液斗11一下子倒掉溶液后，接液斗11和悬吊架10重量突然减轻，S形平面弹簧2、滑轮线8和弹性橡皮筋3均突然收缩，使得S形平面弹簧2在降膜壁面上出现双向振荡，对液膜形成较大的双向扰动，提高传热传质速率，并可有效防止液膜分布不均导致出现干面（无液膜壁面）、沟流或股流等现象。由于S形平面弹簧2贴于降膜壁面上，S形平面弹簧2在降膜壁面的轻微剐蹭能有效的去除污垢和预防污垢的产生，特别是对于降膜壁面的凝絮物、纤维杂质有很好的去除效果，并且在对吸收装置进行冲洗时，降膜壁面的S形平面弹簧2往复运动和剐蹭作用可以使清洗液在降膜壁面反复冲刷，能更有效清洗降膜装置。
图3为本发明吸收装置中悬吊架与接液斗的布局示意图，将铰链定位架15固定连接在悬吊架10的底面的左半面（位于接液斗11底部方向）框架上，有效避免了铰链定位架15阻挡接液斗11的倒溶液路径。同时利用铰链定位架15对接液斗倾倒的最大角度进行限制，使其不会翻转，并设置了橡胶制成的复位垫12，使得接液斗11复位并减小复位冲击。在接液斗11倾倒过程中，需满足重力不平衡的条件：对于空的接液斗11，活动铰链支轴右边的重量大于左边的重量，对于满的接液斗，活动铰链支轴左边的重量大于右边的重量。铰链14通过活动铰链支轴连接在铰链定位架15上。
Claims (10)
1.一种双向自扰动板式降膜吸收装置，其特征在于，该降膜吸收装置包括主壳体、外表面有液膜的n个降膜板(1)、吸收单元和悬吊架(10)，n个降膜板(1)将主壳体内腔分隔成间隔排列的冷却水层(16)和液膜层(17)，悬吊架(10)位于降膜板(1)下方，悬吊架(10)中设有接液斗(11)、复位垫(12)和铰链定位架(15)，铰链定位架(15)和复位垫(12)分别固定连接在悬吊架(10)的底部，接液斗(11)的底板通过铰链(14)连接在铰链定位架(15)上，接液斗(11)的一侧底端与复位垫(12)相对；
所述的吸收单元位于液膜层(17)中降膜板(1)的外表面，吸收单元包括相互平行的S形平面弹簧(2)、弹性橡皮筋(3)、条形塑料板(4)、滑轮(5)、压缩弹簧(7)和连接钢丝(9)，S形平面弹簧(2)的顶端固定连接在降膜板(1)上，S形平面弹簧(2)的底端通过连接钢丝(9)连接在悬吊架(10)上，S形平面弹簧(2)贴于降膜板(1)的外表面；滑轮(5)通过滑轮定位轴(6)连接在降膜板(1)上；弹性橡皮筋(3)连接S形平面弹簧(2)，且弹性橡皮筋(3)的一端与条形塑料板(4)的一侧固定连接，条形塑料板(4)的另一侧通过压缩弹簧(7)与滑轮定位轴(6)连接；滑轮线(8)的一端与条形塑料板(4)固定连接，滑轮线(8)的另一端绕过滑轮(5)，与悬吊架(10)固定连接；n为大于1的整数。
2.按照权利要求1所述的双向自扰动板式降膜吸收装置，其特征在于，所述的每一个降膜板(1)朝向液膜层(17)的一侧表面均设置有吸收单元。
3.按照权利要求2所述的双向自扰动板式降膜吸收装置，其特征在于，所述的每个吸收单元中，S形平面弹簧(2)为3—8根，且S形平面弹簧(2)竖向布设。
4.按照权利要求2所述的双向自扰动板式降膜吸收装置，其特征在于，所述的弹性橡皮筋(3)横向布设，在水平方向上连接S形平面弹簧(2)。
5.按照权利要求4所述的双向自扰动板式降膜吸收装置，其特征在于，所述的弹性橡皮筋(3)为3—6根，且沿S形平面弹簧(2)纵向均匀分布。
6.按照权利要求1所述的双向自扰动板式降膜吸收装置，其特征在于，所述的接液斗(11)的底板为倾斜状态，当接液斗(11)为空时，以铰链(14)所处位置的竖线为分界线，靠近复位垫(12)的接液斗(11)一侧重量大于远离复位垫(12)的接液斗(11)一侧重量；当接液斗(11)装满液体时，靠近复位垫(12)的接液斗(11)一侧重量小于远离复位垫(12)的接液斗(11)一侧重量。
7.按照权利要求1所述的双向自扰动板式降膜吸收装置，其特征在于，所述的S形平面弹簧(2)的直径小于液膜的厚度。
8.按照权利要求1所述的双向自扰动板式降膜吸收装置，其特征在于，还包括浓溶液储液罐，该浓溶液储液罐位于悬吊架(10)下方，且浓溶液储液罐的进液口和悬吊架(10)的出液口相对。
9.按照权利要求1所述的双向自扰动板式降膜吸收装置，其特征在于，还包括悬吊架限位架(13)，悬吊架限位架(13)固定连接在降膜板(1)下方，且悬吊架(10)位于悬吊架限位架(13)内部。
10.按照权利要求1所述的双向自扰动板式降膜吸收装置，其特征在于，所述的复位垫(12)由橡胶制成。
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