CN104214995A - 一种浸泡薄膜式换热器 - Google Patents

一种浸泡薄膜式换热器 Download PDF

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Abstract

一种浸泡薄膜式换热器,它涉及换热器技术领域。它解决目前传统的降膜式换热器对布液的要求比较高、容易形成“干斑现象”以及对于制作和安装有比较高的要求的问题。方案一:外壳内由上至下依次对齐设置多个换热单元且相邻两个换热单元设置方向相同,上换热板、下换热板和两个第二挡板所围成的板缝型通道构成了该换热单元中的第二换热介质通道;方案二:外壳内由上至下依次对齐设置多个换热单元且相邻两个换热单元设置方向相同,多个换热管紧密接触并列设置构成换热面,多根换热管构成了本换热单元中的第二换热介质通道。本发明用于溴化锂制冷机组中的蒸发器或吸收器。

Description

一种浸泡薄膜式换热器
技术领域
本发明涉及一种用于溴化锂制冷循环机组中的浸泡薄膜式换热器,属于换热器技术领域。
背景技术
目前溴化锂机组中的蒸发器和吸收器主要使用的是降膜式换热器,降膜蒸发器的基本换热原理为,通过均匀喷淋制冷剂到水平管束,在管束的表面形成一层“薄膜”进行换热。传统的降膜式换热器在使用时,有以下的几个缺点:1、对布液的要求比较高。布液需要喷淋均匀,流量合适,才能保证成“膜”的效果,从而具有较高的换热效率。2、容易形成“干斑现象”。一旦形成“干斑现象”,会导致一部分换热面不换热或换热量极低,导致换热效率下降。3、降膜蒸发器对于制作和安装有比较高的要求。降膜蒸发器如果制作或者安装不能保证水平,将会导致制冷剂向一侧聚集流动,浪费大量换热面积,将严重降低换热效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种浸泡薄膜式换热器,以解决目前传统的降膜式换热器对布液的要求比较高、容易形成“干斑现象”以及对于制作和安装有比较高的要求的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是:方案一:它包括外壳,外壳内由上至下依次对齐设置多个换热单元且相邻两个换热单元设置方向相同,外壳的侧壁或顶部设有一个蒸汽口和第一换热介质进口管路,外壳底部设有第一换热介质出口,外壳的侧壁上设有第二换热介质进口管路和第二换热介质出口管路,
每个换热单元包括托板、上换热板、下换热板、第一挡板、第三挡板、第四档板、第一集联箱、第二集联箱和两个第二挡板,托板、上换热板和下换热板为矩形板且尺寸一致,上换热板与第二集联箱连通后的总长度小于托板的长边长度,托板的两个长边各垂直设置一个第二挡板且托板与两个第二挡板紧密连接,托板的一个短边垂直设置一个第四挡板且托板与第四挡板紧密连接,托板的另一个短边垂直设置一个第三挡板且托板与第三挡板紧密连接,上换热板和下换热板平行设置且两个长边分别与第二挡板紧密接触,上换热板、下换热板和两个第二挡板所围成的板缝型通道构成了该换热单元中的第二换热介质通道,第二换热介质通道的一端密闭穿过第四挡板后与第一集联箱密闭连通,第二换热介质通道的另一端与第二集联箱密闭连通,第一挡板竖直设置在第二集联箱上且第一挡板与第二集联箱紧密连接,第一挡板的高度小于第二挡板、第三挡板或第四挡板的高度,托板靠近第一集联箱的一端开设出流孔;
第二换热介质进口管路与最下层的换热单元的第一集联箱连通,当换热单元的个数为奇数时,第二换热介质出口管路与最上层的换热单元的第二集联箱连通,当换热单元的个数为偶数时,第二换热介质出口管路与最上层的换热单元的第一集联箱连通;
多个换热单元通过多根连接管进行串联连接,由下至上的第奇数个换热单元的第二集联箱与上一层换热单元的第二集联箱通过连接管连通,由下至上的第奇数个换热单元的第一集联箱与下一层换热单元的第一集联箱通过连接管连通,第一换热介质进口管路的出口端口设置在最上层的换热单元靠近第四挡板的一端的上方。
方案二:它包括外壳,外壳内由上至下依次对齐设置多个换热单元且相邻两个换热单元设置方向相同,外壳的侧壁或顶部设有一个蒸汽口和第一换热介质进口管路,外壳底部设有第一换热介质出口,外壳的侧壁上设有第二换热介质进口管路和第二换热介质出口管路,
每个换热单元包括托板、第一挡板、第三挡板、第四档板、第一集联箱、第二集联箱、两个第二挡板和多个换热管,
托板为矩形板,托板短边宽度与相对应的换热单元中的多个换热管的外直径总和相同,换热管与第二集联箱连通后的总长度小于托板的长边长度,托板的两个长边各垂直设置一个第二挡板且托板与两个第二挡板紧密连接,托板的一个短边垂直设置一个第四挡板且托板与第四挡板紧密连接,托板的另一个短边垂直设置一个第三挡板且托板与第三挡板紧密连接,
多个换热管紧密接触并列设置构成换热面,换热面最外侧的两个换热管分别与第二挡板紧密接触,多根换热管构成了本换热单元中的第二换热介质通道,第二换热介质通道的一端密闭穿过第四挡板并与第一集联箱密闭连通,第二换热介质通道的另一端与第二集联箱密闭连通,第一挡板竖直设置在第二集联箱上且第一挡板与第二集联箱紧密连接,第一挡板的高度小于第二挡板、第三挡板或第四挡板的高度,托板靠近第一集联箱的一端开设出流孔,第二换热介质进口管路与最下层的换热单元的第一集联箱连通,当换热单元的个数为奇数时,第二换热介质出口管路与最上层的换热单元的第二集联箱连通,当换热单元的个数为偶数时,第二换热介质出口管路与最上层的换热单元的第一集联箱连通,多个换热单元通过多根连接管进行串联连接,由下至上的第奇数个换热单元的第二集联箱通过连接管与上一层换热单元的第二集联箱连通,由下至上的第奇数个换热单元的第一集联箱通过连接管与下一层换热单元的第一集联箱连通,第一换热介质进口管路的出口端口设置在最上层的换热单元靠近第四挡板的一端的上方。
本发明具有以下有益效果:1、本发明的换热器“成膜”性能好。制冷剂可以在每个托盘的上层均匀“成膜”,而且可以根据第一挡板的高度控制液膜的厚度,以满足不同工况的使用需求。2、本发明无需采用布液器即可均匀成膜,避免了布液不均引起的麻烦,而且省下了布液器的成本。3、本发明避免了传统降膜式换热器因生产或安装不水平导致的聚集流动形成大片干斑,而浪费大量换热面积的使用问题。4、本发明依靠第一挡板限制制冷剂或吸收剂的液位,在重力作用下自动成膜,不会出现“干斑现象”问题。
附图说明
图1是本发明的整体结构原理图,图2是具体实施方式一的换热单元与连接管的俯视图,图3是图2的B-B向剖面图,图4是图3的A-A向剖面图,图5是具体实施方式二的换热单元与连接管的俯视图,图6是图5的C-C向剖面图,图7是图6的D-D向剖面图,图8是具体实施方式三的换热单元与连接管的剖视图,图9是具体实施方案四的换热单元与连接管的俯视图,图10是图9的E-E向剖面图,图11是图10的F-F向剖面图,图12是具体实施方案五的换热单元与连接管的俯视图,图13是图12的G-G向剖面图,图14是图13的H-H向剖面图。
具体实施方式
具体实施方式一:结合图1至4说明本实施方式,本实施方式包括外壳1,外壳1内由上至下依次对齐设置多个换热单元2且相邻两个换热单元2设置方向相同,外壳1的侧壁或顶部设有一个蒸汽口1-1和第一换热介质进口管路1-5,外壳1底部设有第一换热介质出口1-2,外壳1的侧壁上设有第二换热介质进口管路1-3和第二换热介质出口管路1-4,
每个换热单元2包括托板2-1、上换热板3-1、下换热板3-2、第一挡板2-2、第三挡板2-7、第四档板2-20、第一集联箱2-21、第二集联箱2-24和两个第二挡板2-3,托板2-1、上换热板3-1和下换热板3-2为矩形板且尺寸一致,上换热板3-1与第二集联箱2-24连通后的总长度小于托板2-1的长边长度,托板2-1的两个长边各垂直设置一个第二挡板2-3且托板2-1与两个第二挡板2-3紧密连接,托板2-1的一个短边垂直设置一个第四挡板2-20且托板2-1与第四挡板2-20紧密连接,托板2-1的另一个短边垂直设置一个第三挡板2-7且托板2-1与第三挡板2-7紧密连接,上换热板3-1和下换热板3-2平行设置且两个长边分别与第二挡板2-3紧密接触,上换热板3-1、下换热板3-2和两个第二挡板2-3所围成的板缝型通道构成了该换热单元2中的第二换热介质通道,第二换热介质通道的一端密闭穿过第四挡板2-20后与第一集联箱2-21密闭连通,第二换热介质通道的另一端与第二集联箱2-24密闭连通,第一挡板2-2竖直设置在第二集联箱2-24上且第一挡板2-2与第二集联箱2-24紧密连接,第一挡板2-2的高度小于第二挡板2-3、第三挡板2-7或第四挡板2-20的高度,托板2-1靠近第一集联箱2-21的一端开设出流孔2-22;
第二换热介质进口管路1-3与最下层的换热单元2的第一集联箱2-21连通,当换热单元2的个数为奇数时,第二换热介质出口管路1-4与最上层的换热单元2的第二集联箱2-24连通,当换热单元2的个数为偶数时,第二换热介质出口管路1-4与最上层的换热单元2的第一集联箱2-21连通;
多个换热单元2通过多根连接管4进行串联连接,由下至上的第奇数个换热单元2的第二集联箱2-24与上一层换热单元2的第二集联箱2-24通过连接管4连通,由下至上的第奇数个换热单元2的第一集联箱2-21与下一层换热单元2的第一集联箱2-21通过连接管4连通,第一换热介质进口管路1-5的出口端口设置在最上层的换热单元2靠近第四挡板2-20的一端的上方。
具体实施方式二:结合图1、5、6和7说明本实施方式,本实施方式的托板2-1上开有若干个喷淋孔2-6。其它实施方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:结合图1和8说明本实施方式,本实施方式的上换热板3-1和下换热板3-2为波纹板。其它实施方式与具体实施方式一或者具体实施方式二相同。
具体实施方式四:结合图1、9、10和11说明本实施方式,本实施方式包括外壳1,外壳1内由上至下依次对齐设置多个换热单元2且相邻两个换热单元2设置方向相同,外壳1的侧壁或顶部设有一个蒸汽口1-1和第一换热介质进口管路1-5,外壳1底部设有第一换热介质出口1-2,外壳1的侧壁上设有第二换热介质进口管路1-3和第二换热介质出口管路1-4,
每个换热单元2包括托板2-1、第一挡板2-2、第三挡板2-7、第四档板2-20、第一集联箱2-21、第二集联箱2-24、两个第二挡板2-3和多个换热管2-4,
托板2-1为矩形板,托板2-1短边宽度与相对应的换热单元2中的多个换热管2-4的外直径总和相同,换热管2-4与第二集联箱2-24连通后的总长度小于托板2-1的长边长度,托板2-1的两个长边各垂直设置一个第二挡板2-3且托板2-1与两个第二挡板2-3紧密连接,托板2-1的一个短边垂直设置一个第四挡板2-20且托板2-1与第四挡板2-20紧密连接,托板2-1的另一个短边垂直设置一个第三挡板2-7且托板2-1与第三挡板2-7紧密连接,
多个换热管2-4紧密接触并列设置构成换热面2-5,换热面2-5最外侧的两个换热管2-4分别与第二挡板2-3紧密接触,多根换热管2-4构成了本换热单元2中的第二换热介质通道,第二换热介质通道的一端密闭穿过第四挡板2-20并与第一集联箱2-21密闭连通,第二换热介质通道的另一端与第二集联箱2-24密闭连通,第一挡板2-2竖直设置在第二集联箱2-24上且第一挡板2-2与第二集联箱2-24紧密连接,第一挡板2-2的高度小于第二挡板2-3、第三挡板2-7或第四挡板2-20的高度,托板2-1靠近第一集联箱2-21的一端开设出流孔2-22,第二换热介质进口管路1-3与最下层的换热单元2的第一集联箱2-21连通,当换热单元2的个数为奇数时,第二换热介质出口管路1-4与最上层的换热单元2的第二集联箱2-24连通,当换热单元2的个数为偶数时,第二换热介质出口管路1-4与最上层的换热单元2的第一集联箱2-21连通,多个换热单元2通过多根连接管4进行串联连接,由下至上的第奇数个换热单元2的第二集联箱2-24通过连接管4与上一层换热单元2的第二集联箱2-24连通,由下至上的第奇数个换热单元2的第一集联箱2-21通过连接管4与下一层换热单元2的第一集联箱2-21连通,第一换热介质进口管路1-5的出口端口设置在最上层的换热单元2靠近第四挡板2-20的一端的上方。
具体实施方式五:结合图1、12、13和14说明本实施方式,本实施方式的托板2-1上开有若干个喷淋孔2-6。其它实施方式与具体实施方式四相同。
工作原理:以实施方式二为例说明本发明的工作原理:
一、用于溴化锂吸收式制冷循环机组的蒸发器时,如图1、5、6和7所示。
用于蒸发器时,第一换热介质为制冷剂,第二换热介质为冷冻水,制冷剂的温度比冷冻水的温度低,制冷剂与冷冻水通过上换热板3-1和下换热板3-2进行换热时,制冷剂从冷冻水中吸收热量并蒸发为蒸汽从蒸汽口1-1流出。
制冷剂流动:液态制冷剂从第一换热介质进口管路1-5进入,流到最上层换热单元2的上换热板3-1的上面形成一层“液膜”,液膜的厚度由第一挡板2-2的高度决定。液膜被第二换热介质通道内的冷冻水加热,部分制冷剂蒸发为蒸汽,由于第一挡板2-2的高度小于第二挡板2-3、第三挡板2-7或第四挡板2-20的高度,剩余制冷剂从第一挡板2-2溢出并转向到下换热板3-2与托板2-1之间的缝隙内充盈流动,继续被第二换热介质通道内的冷冻水加热。未蒸发的液态制冷剂将从托板2-1上的出流孔2-22或者托板2-1上的喷淋孔2-6流出,并被下一层的换热单元2所承接,如此类推,制冷剂依次流过每个换热单元2并被加热蒸发,最后没有蒸发的液态制冷剂在外壳1的底部收集,并从第一换热介质出口1-2流出。
冷冻水流动:冷冻水通过第二换热介质进口管路1-3进入最下层换热单元2的第一集联箱2-21后流进最下层换热单元2的第二换热介质通道并流动,冷冻水通过上换热板3-1和下换热板3-2与制冷剂进行换热,同时温度降低,冷冻水从另一端经由第二集联箱2-24通过连接管4转入上一层的换热单元2的第二集联箱2-24以及第二换热介质通道并进行流动换热,如此类推,冷冻水依次流过每个换热单元2并放热降温,最后冷冻水从与最上层换热单元2连通的第二换热介质出口管路1-4流出。
二、用于溴化锂吸收式制冷循环机组的吸收器时,如图1、5、6和7所示。
用于吸收器时,第一换热介质为溴化锂溶液,第二换热介质为冷却水,要被吸收的水蒸气从蒸汽口1-1流进,溴化锂溶液的温度比冷却水的温度高,溴化锂溶液与冷却水通过上换热板3-1和下换热板3-2进行换热时,溴化锂溶液吸收水蒸气的吸收热被冷却水吸收带走,溴化锂溶液温度降低,冷却水温度升高。
溴化锂溶液流动:溴化锂溶液从第一换热介质进口管路1-5进入,流到最上层换热单元2的上换热板3-1的上面形成一层“液膜”,液膜的厚度由第一挡板2-2的高度决定。溴化锂溶液液膜在流动过程中吸收水蒸气并释放吸收热,溴化锂溶液液膜被冷却水通道内的冷却水冷却后,由于第一挡板2-2的高度小于第二挡板2-3、第三挡板2-7或第四挡板2-20的高度,溴化锂溶液从第一挡板2-2溢出并转向到下换热板3-2与托板2-1之间的缝隙内充盈流动,继续被冷却水通道内的冷却水冷却后,溴化锂溶液将从托板2-1上的出流孔2-22或者托板2-1上的喷淋孔2-6流出,并被下一层的换热单元2所承接,如此类推,溴化锂溶液依次流过每个换热单元2并吸收水蒸气的同时被冷却水冷却,最后被稀释的溴化锂溶液在外壳1的底部收集,并从第一换热介质出口1-2流出。
冷却水流动:冷却水通过第二换热介质进口管路1-3进入最下层换热单元2的第一集联箱2-21后流进最下层换热单元2的第二换热介质通道并流动,冷却水通过上换热板3-1和下换热板3-2与溴化锂溶液进行换热,同时温度升高,冷却水从另一端经由第二集联箱2-24通过连接管4转入上一层的换热单元2的的第二集联箱2-24以及第二换热介质通道并进行流动换热,如此类推,冷却水依次流过每个换热单元2并被加热升温,最后冷却水从与最上层换热单元2连通的第二换热介质出口管路1-4流出。

Claims (5)

1.一种浸泡薄膜式换热器,其特征在于它包括外壳(1),外壳(1)内由上至下依次对齐设置多个换热单元(2)且相邻两个换热单元(2)设置方向相同,外壳(1)的侧壁或顶部设有一个蒸汽口(1-1)和第一换热介质进口管路(1-5),外壳(1)底部设有第一换热介质出口(1-2),外壳(1)的侧壁上设有第二换热介质进口管路(1-3)和第二换热介质出口管路(1-4),
每个换热单元(2)包括托板(2-1)、上换热板(3-1)、下换热板(3-2)、第一挡板(2-2)、第三挡板(2-7)、第四档板(2-20)、第一集联箱(2-21)、第二集联箱(2-24)和两个第二挡板(2-3),托板(2-1)、上换热板(3-1)和下换热板(3-2)为矩形板且尺寸一致,上换热板(3-1)与第二集联箱(2-24)连通后的总长度小于托板(2-1)的长边长度,托板(2-1)的两个长边各垂直设置一个第二挡板(2-3)且托板(2-1)与两个第二挡板(2-3)紧密连接,托板(2-1)的一个短边垂直设置一个第四挡板(2-20)且托板(2-1)与第四挡板(2-20)紧密连接,托板(2-1)的另一个短边垂直设置一个第三挡板(2-7)且托板(2-1)与第三挡板(2-7)紧密连接,上换热板(3-1)和下换热板(3-2)平行设置且两个长边分别与第二挡板(2-3)紧密接触,上换热板(3-1)、下换热板(3-2)和两个第二挡板(2-3)所围成的板缝型通道构成了该换热单元(2)中的第二换热介质通道,第二换热介质通道的一端密闭穿过第四挡板(2-20)后与第一集联箱(2-21)密闭连通,第二换热介质通道的另一端与第二集联箱(2-24)密闭连通,第一挡板(2-2)竖直设置在第二集联箱(2-24)上且第一挡板(2-2)与第二集联箱(2-24)紧密连接,第一挡板(2-2)的高度小于第二挡板(2-3)、第三挡板(2-7)或第四挡板(2-20)的高度,托板(2-1)靠近第一集联箱(2-21)的一端开设出流孔(2-22);
第二换热介质进口管路(1-3)与最下层的换热单元(2)的第一集联箱(2-21)连通,当换热单元(2)的个数为奇数时,第二换热介质出口管路(1-4)与最上层的换热单元(2)的第二集联箱(2-24)连通,当换热单元(2)的个数为偶数时,第二换热介质出口管路(1-4)与最上层的换热单元(2)的第一集联箱(2-21)连通;
多个换热单元(2)通过多根连接管4进行串联连接,由下至上的第奇数个换热单元(2)的第二集联箱(2-24)与上一层换热单元(2)的第二集联箱(2-24)通过连接管4连通,由下至上的第奇数个换热单元(2)的第一集联箱(2-21)与下一层换热单元(2)的第一集联箱(2-21)通过连接管4连通,第一换热介质进口管路(1-5)的出口端口设置在最上层的换热单元(2)靠近第四挡板(2-20)的一端的上方。
2.根据权利要求1所述的一种浸泡薄膜式换热器,其特征在于托板(2-1)上开有若干个喷淋孔(2-6)。
3.根据权利要求1或2所述的一种浸泡薄膜式换热器,其特征在于上换热板(3-1)和下换热板(3-2)为波纹板。
4.一种浸泡薄膜式换热器,其特征在于它包括外壳(1),外壳(1)内由上至下依次对齐设置多个换热单元(2)且相邻两个换热单元(2)设置方向相同,外壳(1)的侧壁或顶部设有一个蒸汽口(1-1)和第一换热介质进口管路(1-5),外壳(1)底部设有第一换热介质出口(1-2),外壳(1)的侧壁上设有第二换热介质进口管路(1-3)和第二换热介质出口管路(1-4),
每个换热单元(2)包括托板(2-1)、第一挡板(2-2)、第三挡板(2-7)、第四档板(2-20)、第一集联箱(2-21)、第二集联箱(2-24)、两个第二挡板(2-3)和多个换热管(2-4),
托板(2-1)为矩形板,托板(2-1)短边宽度与相对应的换热单元(2)中的多个换热管(2-4)的外直径总和相同,换热管(2-4)与第二集联箱(2-24)连通后的总长度小于托板(2-1)的长边长度,托板(2-1)的两个长边各垂直设置一个第二挡板(2-3)且托板(2-1)与两个第二挡板(2-3)紧密连接,托板(2-1)的一个短边垂直设置一个第四挡板(2-20)且托板(2-1)与第四挡板(2-20)紧密连接,托板(2-1)的另一个短边垂直设置一个第三挡板(2-7)且托板(2-1)与第三挡板(2-7)紧密连接,
多个换热管(2-4)紧密接触并列设置构成换热面(2-5),换热面(2-5)最外侧的两个换热管(2-4)分别与第二挡板(2-3)紧密接触,多根换热管(2-4)构成了本换热单元(2)中的第二换热介质通道,第二换热介质通道的一端密闭穿过第四挡板(2-20)并与第一集联箱(2-21)密闭连通,第二换热介质通道的另一端与第二集联箱(2-24)密闭连通,第一挡板(2-2)竖直设置在第二集联箱(2-24)上且第一挡板(2-2)与第二集联箱(2-24)紧密连接,第一挡板(2-2)的高度小于第二挡板(2-3)、第三挡板(2-7)或第四挡板(2-20)的高度,托板(2-1)靠近第一集联箱(2-21)的一端开设出流孔(2-22),第二换热介质进口管路(1-3)与最下层的换热单元(2)的第一集联箱(2-21)连通,当换热单元(2)的个数为奇数时,第二换热介质出口管路(1-4)与最上层的换热单元(2)的第二集联箱(2-24)连通,当换热单元(2)的个数为偶数时,第二换热介质出口管路(1-4)与最上层的换热单元(2)的第一集联箱(2-21)连通,多个换热单元(2)通过多根连接管4进行串联连接,由下至上的第奇数个换热单元(2)的第二集联箱(2-24)通过连接管4与上一层换热单元(2)的第二集联箱(2-24)连通,由下至上的第奇数个换热单元(2)的第一集联箱(2-21)通过连接管4与下一层换热单元(2)的第一集联箱(2-21)连通,第一换热介质进口管路(1-5)的出口端口设置在最上层的换热单元(2)靠近第四挡板(2-20)的一端的上方。
5.根据权利要求4所述的一种浸泡薄膜式换热器,其特征在于托板(2-1)上开有若干个喷淋孔(2-6)。
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