CN104214999A - 一种新型蒸发式冷凝器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型蒸发式冷凝器。该装置由喷淋系统、制冷剂进口、温度探头、带有套片的扁平冷凝盘管、电子除垢仪、多点温度监控模块、制冷剂出口、加热装置、PVC散热填料、进水管、循环水泵、风机、挡水板、冷凝器金属外壳、维修踏板以及集水槽组成。本发明采用一种装有冷凝套片新型扁平圆盘管，通过改变冷凝盘管与翅片的结构来提高提高冷凝器的换热效率；在冷凝器器底部进风通道中加设电加热装置，并在冷凝器外壳侧面安装多点温度监控模块，对冷凝器内部各区域温度实时监控，建立起温度、风量和喷淋水量三者之间关系，实现系统的精确控温，在提高换热效率同时降低耗水耗电量，达到节能的目的。

Description

一种新型蒸发式冷凝器

技术领域

本发明涉及一种新型蒸发式冷凝器，属于冷凝、冷却设备，可对多种高温流体进行冷凝、冷却，适用于一般制冷系统，特别适用于对出口流体有精确温度控制要求的复杂制冷系统。

背景技术

冷凝器作为冷凝器的一种，主要将热流体的部分热量通过热质交换途径传递给冷却介质，从而使流体温度达到工艺流程的要求温度。随着科学技术的快速发展，冷凝器节能技术得到质的飞跃。蒸发式冷凝器作为一种新型换热设备，具有节能节水、结构简单、运行费用低等优点，广泛应用于石油、化工、食品、制药等诸多领域。蒸发式冷凝器在运行过程中，往往由于冷凝器空气进风温度的变化或者冷却水温度的波动会造成流体出口温度达不到工艺流程的指标，达不到精确控制的目的。换热盘管作为冷凝器的主要换热元件，其热量置换能力的大小决定着整个冷凝器工作能力的高低。对于蒸发式冷凝器来说，其主要利用水的蒸发潜热来达到冷却流体的目的。冷却水流经喷嘴形成雾状水膜后连续均匀地覆盖在冷凝盘管组的外表面，低温水膜气化，带走盘管内高温流体的热量。增大盘管冷凝、冷却面积，能显著提高冷凝器的换热能力。

目前，市场上应用的冷凝器冷凝盘管，较多采用直管平滑设计，但是由于使用环境的复杂性，没有采取相应的改进装置，不能很好控制工艺流体的出口温度，很多冷凝器未能达到理想的换热效果。在全球节能减排的时代背景下，提高冷凝器的冷凝换热效率是一项亟待解决的问题。

汤毅的专利（ZL201120493825.3）：带翅片的混流型蒸发式冷凝器及其冷凝盘管，是使用一种改进的带有套片的圆形冷凝盘管，通过增大管外的换热面积、套管与基管的紧密结合来提高管内外换热效果，继而提高冷凝、冷却效率。但是，在实际测试中该专利蒸发式冷凝器没有自动控温功能，工艺流体出口温度出现波动不稳定，和理想设定温度存在一定偏差，本专利提供一种带有套片的新型扁管设计以及增加多点温度监控模块，进一步加大管外冷凝换热面积，通过自动调节进口流量等条件，实现对出口流体温度精确控制。

景玉国的专利（ZL201320303495.6）：一种蒸发式冷凝器节能装置，是通过检测进、出风口温度和被冷却介质进、出口温度以及水槽温度来反映蒸发式冷凝器内部负荷变化，从技术层面解决冷凝器内部温度不均匀问题，未能从实际角度阐述如何实施控制方案，而且控制方案并不详细。目前蒸发式冷凝器亟需在提高换热效率，提高控制精度，降低耗电耗水量，降低生产成本等方面有所改善，以提高蒸发式冷凝器应用推广。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本专利设计了一种带有套片的扁平圆冷凝盘管、空气进风口加热装置以及多点温度控制模块的新型蒸发式冷凝器。

本发明采用的技术方案为：一种新型蒸发式冷凝器由喷淋系统、制冷剂进口、温度探头、带有套片的扁平冷凝盘管、电子除垢仪、多点多点温度监控模块、制冷剂出口、加热装置、PVC散热填料、进水管、循环水泵、风机、挡水板、冷凝器金属外壳、维修踏板以及集水槽组成；喷淋系统喷嘴下部是冷凝盘管，在冷凝盘管上端设有制冷剂进口，在盘管下端设有制冷剂出口，冷凝盘管下面设有PVC散热填料，在冷凝器底部进风口处安装加热装置，进风口空气经加热装置加热后，从冷凝器底部吹入冷凝器内腔，冷凝盘管和PVC散热填料一侧设有挡水板，冷凝器最底部为集水槽，循环水泵与集水槽连接，循环水通过进水管，经过电子除垢仪回到喷淋系统，冷凝器内部另一侧为空气出风通道，风道顶部装有风机，底部设有维修踏板，冷凝器整体外部为金属外壳；冷凝盘管的基管为带有套片的扁平圆管道，基管按三角叉排方式排列，套片间距为8~14mm，片高为6~12mm，片厚为0.2~0.4mm；蒸发式冷凝器壁面外表面设置多点温度监控模块，在冷凝器进水口、进风口、盘管部分、散热填料、集水槽、空气加热装置以及出风口处布置温度探头，设立温度监测点，根据所测数值控制水泵和风机的频率；在进风通道中设置加热装置。

进口冷却水通过喷淋系统均匀喷洒到带有套片的扁平圆冷凝盘管上面，冷凝换热后经过PVC散热填料流入集水槽，通过集水池侧面的循环水泵打入，经过电子除垢仪，回到进水管。冷凝器外环境空气通过冷凝器顶部和下部进口格栅流入冷凝器，冷凝器下部进风口空气经加热装置适当加热后，从冷凝器底部吹入冷凝器内腔，与喷淋水共同对工艺流体进行冷却。

同时，在箱体侧面安装多点温度监控模块，把不同进风口温度、被冷却介质进出口温度、盘管部分、PVC填料、集水槽温度、加热装置温度以及出风口的温度通过多点温度监控设备分别与水泵和风机变频器连接起来，通过调节风机和水泵转速来精确控制被冷却工艺流体的出口温度，从而来适应各种不同复杂的环境。

蒸发式冷凝器使用带有套片的扁平圆冷凝盘管，冷凝盘管管束采用三角叉排方式排布，扁平圆冷凝盘管的管体外表面套有套片，套片翻边与管体间采用涨管工艺结合，在套片的边缘设有波纹状挡水边，可一定程度阻止上吹风带走冷凝水，减小水的耗散率。

冷凝盘管为上下呈扁平状、左右为圆形的管道。使用带有套片的扁平圆冷凝盘管，盘管上下扁平管壁到管中心高度相同，为15~20mm，盘管左右圆的部分内径相等，为20~30mm，套片的外边缘整体设计成圆形。

扁平圆冷凝盘管基管的外表面套有套片，相邻套片间距为9~12mm，片高为8~10mm，片厚为0.3mm，套片的翻边与基管间采用液压涨管工艺处理，套片边缘采用波纹状挡水边设计。这样的结构一方面能够增加冷凝盘管外表面的换热面积，另一方面又不会使套片间形成水桥，造成冷凝盘管表面水膜厚度过厚影响换热。

使用带有套片的扁平圆冷凝盘管采用叉排方式，相邻两根冷凝盘管水平间距为40~60mm，上下两根冷凝盘管的斜向间距为45~70mm。

在蒸发式冷凝器中，冷凝盘管表面套片采用价格相对较为便宜的铝、碳钢以及不锈钢制成；冷凝盘管基管采用价格相对较为便宜的铝、碳钢以及不锈钢制成，考虑到耐腐蚀的原因，当基管材料为碳钢时，冷凝基管整体必须采取热镀锌工艺处理。环状分布的套片采用铝材料制成，其基管采用铝材料制成。环状分布的套片采用碳钢材料制成，其基管采用碳钢材料制成；当基管材料为碳钢时，冷凝基管整体采取热镀锌工艺处理。环状分布的套片采用不锈钢材料制成，其基管采用不锈钢材料制成。

使用多点温度监控模块，在冷凝器的进水口、进风口、盘管上中下部、PVC散热填料、集水槽、加热装置以及出风口处布置热电偶温度探头，在温度模块中监测并记录下各点的实时温度t₁，t₂，t₃，t₄，t₅… t_n，并建立制冷剂出口温度t_出其与风量Q和喷淋水量M以及各点实时温度t_n之间的关系曲线t_出=f（t₁，t₂，t₃， t₄，t₅… t_n，Q，M），利用变频器控制风机和水泵的频率，利用加热装置调节进风温度，精确控制制冷剂出口温度。

在蒸发式冷凝器下部左侧空气进风通道中设置加热装置，用于加热进风；加热方式根据实际要求分别采取4种不同的加热方式：电阻加热、感应加热、电弧加热和电子束加热。 

在蒸发式冷凝器下部进风格栅内部设置一个空气加热装置，可通过多点多点温度监控模块，来调节加热装置的温度，满足不同环境不同场合制冷剂出口温度精确控制要求。

通过改变冷凝盘管与翅片的结构冷凝换热面积、多点温度监控模块以及空气加热装置来提高蒸发式冷凝器的换热能力，特别适用于需要精确控温的场所。

本发明采用一种装有冷凝套片新型扁平圆盘管，通过改变冷凝盘管与翅片的结构来提高提高冷凝器的换热效率；在冷凝器器底部进风通道中加设电加热装置，并在冷凝器外壳侧面安装多点温度监控模块，对冷凝器内部各区域温度实时监控，建立起温度、风量和喷淋水量三者之间关系，利用变频器控制风机和水泵的频率，实现系统的精确控温，在提高换热效率同时降低耗水耗电量，达到节能的目的。

附图说明

附图1、2、3、4本发明一种新型蒸发式冷凝器的结构示意图。

附图1中：该结构中1为喷淋系统、2为制冷剂进口、3为温度探头、4为带有套片的扁平圆冷凝盘管、5为电子除垢仪、6为多点温度监控模板、7为制冷剂出口、8为加热装置、9为PVC散热填料、10为进水管、11为循环水泵、12为风机、13为挡水板、14为冷凝器金属外壳、15为维修踏板、16为集水槽。

附图2中：为本发明中带有套片的扁平圆冷凝盘管结构示意图。

附图3中：为图2的左视图。图中a为上下管壁到管中心的高度，b为冷凝盘管左右圆的部分的内径。

附图4中：为冷凝器冷凝盘管叉排示意图。图中c为相邻两根冷凝盘管水平间距，d为上下两根冷凝盘管的斜向间距。

具体实施方式

本发明涉及一种装有冷凝套片新型扁平圆盘管、进风加热装置设计以及多点多点温度监控模块，可用于制冷系统的新型蒸发式冷凝器。以下结合附图通过实施例对本发明特征及其他相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解。

实施例1：见附图1，蒸发式冷凝器由喷淋系统1、制冷剂进口2、温度探头3、带有套片的扁平圆冷凝盘管4、电子除垢仪5、多点温度监控模板6、制冷剂出口7、加热装置8、PVC散热填料9、进水管10、循环水泵11、风机12、挡水板13、冷凝器金属外壳14、维修踏板15、集水槽16组成。

喷淋系统喷嘴下部是冷凝盘管，在冷凝盘管上端设有制冷剂进口，在盘管下端设有制冷剂出口，冷凝盘管下面设有PVC散热填料，在冷凝器底部进风口处安装加热装置，进风口空气经加热装置加热后，从冷凝器底部吹入冷凝器内腔，冷凝盘管和PVC散热填料一侧设有挡水板，冷凝器最底部为集水槽，循环水泵与集水槽连接，循环水通过进水管，经过电子除垢仪回到喷淋系统，冷凝器内部另一侧为空气出风通道，风道顶部装有风机，底部设有维修踏板，冷凝器整体外部为金属外壳；冷凝盘管的基管为带有套片的扁平圆管道，基管按三角叉排方式排列。

蒸发式冷凝器壁面外表面设置多点温度监控模块，在冷凝器进水口、进风口、盘管部分、散热填料、集水槽、空气加热装置以及出风口处布置温度探头，设立温度监测点，根据所测数值控制水泵和风机的频率；在进风通道中设置加热装置。

使用带有套片的扁平圆冷凝盘管，扁平圆管上下管壁之间高度为15~20mm，盘管左右圆的部分其外径在20~30mm，其基管的外表面套有套片，套片的翻边与基管间采用液压涨管工艺处理，套片边缘采用波纹状挡水边设计，可有效降低冷凝水的耗散。在结构紧凑的前提下，将套片的外边缘设计成圆形，冷凝盘管呈叉排方式排列，进一步改善换热效果。

扁平圆冷凝盘管基管的外表面套有套片，相邻套片间距为9~12mm，片高为8~10mm，片厚为0.3mm，套片的翻边与基管间采用液压涨管工艺处理，套片在基管上呈环状分布，套片边缘采用波纹状挡水边设计。

使用带有套片的扁平圆冷凝盘管采用叉排方式，相邻两根冷凝盘管水平间距c为40~60mm，上下两根冷凝盘管的斜向间距d在45~70mm。

环状分布的套片采用铝材料制成，其基管采用铝材料制成。

使用多点温度监控模块，在冷凝器的进水口、进风口、盘管上中下部、PVC散热填料、集水槽、加热装置以及出风口处布置热电偶温度探头，在温度模块中监测并记录下各点的实时温度t₁，t₂，t₃，t₄，t₅… t_n，并建立制冷剂出口温度t_出其与风量Q和喷淋水量M以及各点实时温度t_n之间的关系曲线t_出=f（t₁，t₂，t₃， t₄，t₅… t_n，Q，M），利用变频器控制风机和水泵的频率，利用加热装置调节进风温度，精确控制制冷剂出口温度。

在空气进风通道中设置加热装置，用于调节进风的温度，加热方式分别采取电阻加热、感应加热、电弧加热以及电子束加热4种方式。 

Claims (10)

1.一种新型蒸发式冷凝器由喷淋系统（1）、制冷剂进口（2）、温度探头（3）、带有套片的扁平冷凝盘管（4）、电子除垢仪（5）、多点多点温度监控模块（6）、制冷剂出口（7）、加热装置（8）、PVC散热填料（9）、进水管（10）、循环水泵（11）、风机（12）、挡水板（13）、冷凝器金属外壳（14）、维修踏板（15）以及集水槽（16）组成；喷淋系统（1）喷嘴下部是冷凝盘管，在冷凝盘管上端设有制冷剂进口（2），在盘管下端设有制冷剂出口（7），冷凝盘管下面设有PVC散热填料（9），在冷凝器底部进风口处安装加热装置（8），进风口空气经加热装置加热后，从冷凝器底部吹入冷凝器内腔，冷凝盘管和PVC散热填料一侧设有挡水板（13），冷凝器最底部为集水槽（16），循环水泵与集水槽连接，循环水通过进水管，经过电子除垢仪（5）回到喷淋系统，冷凝器内部另一侧为空气出风通道，风道顶部装有风机（12），底部设有维修踏板（15），冷凝器整体外部为金属外壳；冷凝盘管的基管为带有套片的扁平圆管道，基管按三角叉排方式排列，套片间距为8~14mm，片高为6~12mm，片厚为0.2~0.4mm；蒸发式冷凝器壁面外表面设置多点温度监控模块（6），在冷凝器进水口、进风口、盘管部分、散热填料、集水槽、空气加热装置以及出风口处布置温度探头，设立温度监测点，根据所测数值控制水泵和风机的频率；在进风通道中设置加热装置。

2.根据权利要求1所述的一种新型蒸发式冷凝器，其特征在于：冷凝盘管为上下呈扁平状、左右为圆形的管道。

3.根据权利要求1所述的一种新型蒸发式冷凝器，其特征在于：扁平圆冷凝盘管基管的外表面套有套片，相邻套片间距为9~12mm，片高为8~10mm，片厚为0.3mm，套片的翻边与基管间采用液压涨管工艺处理，套片边缘采用波纹状挡水边设计。

4.根据权利要求1所述的一种新型蒸发式冷凝器，其特征在于：使用带有套片的扁平圆冷凝盘管，盘管上下扁平管壁到管中心高度相同，为15~20mm，盘管左右圆的部分内径相等，为20~30mm，套片的外边缘整体设计成圆形。

5.根据权利要求1所述的一种新型蒸发式冷凝器，其特征在于：使用带有套片的扁平圆冷凝盘管采用叉排方式，相邻两根冷凝盘管水平间距为40~60mm，上下两根冷凝盘管的斜向间距为45~70mm。

6.根据权利要求1所述的一种新型蒸发式冷凝器，其特征在于：使用多点温度监控模块，在冷凝器的进水口、进风口、盘管上中下部、PVC散热填料、集水槽、加热装置以及出风口处布置热电偶温度探头，在温度模块中监测并记录下各点的实时温度t₁，t₂，t₃，t₄，t₅… t_n，并建立制冷剂出口温度t_出其与风量Q和喷淋水量M以及各点实时温度t_n之间的关系曲线t_出=f（t₁，t₂，t₃， t₄，t₅… t_n，Q，M），利用变频器控制风机和水泵的频率，利用加热装置调节进风温度，精确控制制冷剂出口温度。

7.根据权利要求1所述的一种新型蒸发式冷凝器，其特征在于：在蒸发式冷凝器下部左侧空气进风通道中设置加热装置，用于加热进风；加热方式根据实际要求分别采取4种不同的加热方式：电阻加热、感应加热、电弧加热和电子束加热。

8.根据权利要求1所述的一种新型蒸发式冷凝器，其特征在于：环状分布的套片采用铝材料制成，其基管采用铝材料制成。

9.根据权利要求1所述的一种新型蒸发式冷凝器，其特征在于：环状分布的套片采用碳钢材料制成，其基管采用碳钢材料制成；当基管材料为碳钢时，冷凝基管整体采取热镀锌工艺处理。

10.根据权利要求1所述的一种新型蒸发式冷凝器，其特征在于：环状分布的套片采用不锈钢材料制成，其基管采用不锈钢材料制成。