CN105546881B - 气泡导流满液式壳管蒸发器 - Google Patents

Abstract

一种气泡导流满液式壳管蒸发器，包括：换热管和设置于壳体内的气泡导流板，其中：所述的换热管设置于气泡导流板的上部和下部，并在气泡导流板两侧形成纵向气道，通过气道将气泡排出换热管所处区域，气泡导流板呈V字形、U字形或梯形，该气泡导流板的凸面迎向气泡上升方向，本发明显著减少了换热管上附着的气泡量，避免气泡在换热管外形成气膜，充分发挥了换热管的性能，提高了蒸发器的整体换热性能。

Description

气泡导流满液式壳管蒸发器

技术领域

本发明涉及的是一种制冷与低温技术领域的技术，具体是一种气泡导流满液式壳管蒸发器。

背景技术

满液式壳管蒸发器广泛应用于冷水机组中，依靠换热管内的热流体与管外的冷流体进行换热，使得管外流体发生相变并蒸发为气体，从而排出蒸发器。在蒸发器底部区域，换热管传递的热量有一部分用于处于过冷状态的流体的显热换热，换热管外表面只生成少量的微小气泡，对换热性能的影响较小；在中部区域，换热管传递的热量主要用于管外流体的潜热换热，流体在换热管外表面不断蒸发并生成大量气泡，气泡汇聚在一起形成气膜并粘附在管壁上，使换热能力恶化；在靠近液面的上部区域，气泡尺寸和数量都显著增加，而上部区域的管束间距仍然于底部区域及中部区域相同，导致气泡阻塞换热管间的通道，从而严重降低换热能力。因此，设计满液式壳管蒸发器时需要保证蒸发产生的气泡能够随着流体顺利离开换热管外壁面，避免气泡覆盖在换热管表面进而汇聚成气膜，影响换热。

满液式壳管换热器内的换热管一般均采用等距、紧凑的排布方式，由于蒸发器中上部区域的气泡量远多于蒸发器底部，气泡必然会在蒸发器上部乃至中部区域的换热管外壁面上聚集成气膜，降低其换热性能。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN201935484U，公开日为2011年8月17日，公开了一种气体迅速逸出的大空间沸腾换热器，包括壳体和换热管，壳体上有供液管、回气管、制冷剂进口接管和制冷剂出口接管，回气管和供液管分别焊接在壳体上端和下端对应的位置，换热管下端的壳体上有超声震荡棒，超声震荡棒与安装在壳体外部的超声发生器通过高频连接。但该装置通过超声震荡棒使管外表面生成的大量小气泡快速脱离壁面，阻止气泡的汇聚，其结构复杂，对设备的可靠性要求高，且这种方式会使换热器上部区域聚集大量的小气泡，这些小气泡仍有可能汇聚成大气泡并堵塞上部区域的换热管通道，导致效率下降。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种气泡导流满液式壳管蒸发器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：换热管和设置于壳体内的气泡导流板，其中：所述的换热管设置于气泡导流板的上部和下部，并在气泡导流板两侧形成纵向气道，通过气道将气泡排出换热管所处区域。

所述的气泡导流板呈V字形、U字形或梯形，该气泡导流板的凸面迎向气泡上升方向。

所述的换热管分层布置，同一层内的换热管之间的纵向间距和横向间距不变。

所述的换热管之间纵向间距和横向间距由下至上逐层增加，且横向间距增加量大于纵向间距增加量。

所述的位于底层的换热管呈三角形均匀分布。

所述的气泡导流板设置于相邻两层换热管之间，其两端通向两侧对应的气道。

技术效果

与现有技术相比，本发明具有的气泡导流板，增大了蒸发器中上部区域的换热管之间的间距，能够显著减少换热管上附着的气泡量，避免气泡在换热管外形成气膜，充分发挥了蒸发器内换热管的性能，提高了蒸发器的整体换热性能，同时在保证达到相同的换热能力下还可以减少换热管数量，从而降低成本。

附图说明

图1为实施例1截面示意图；

图2为实施例2截面示意图；

图3为图2中A部分的局部放大图；

图中：1壳程入口；2壳体；3壳程出口；4换热管；5气泡导流板；6、11底层换热管；7、13上层换热管；8左侧V字形导流板；9右侧V字形导流板；10中间V字形导流板；12中层换热管；14下层左侧U字形导流板；15下层右侧U字形导流板；16下层中间梯形导流板；17上层左侧V字形导流板；18上层右侧V字形导流板；19上层左侧U字形导流板；20上层右侧U字形导流板；21上层中间梯形导流板。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：壳体2、换热管4和气泡导流板5，其中：壳体2上部设有壳程出口3，下部设有壳程入口1。设置于壳体2中的换热管4包括：底层换热管6和上层换热管7。所述的气泡导流板5呈V字形，包括：左侧V字形导流板8、右侧V字形导流板9和中间V字形导流板10，依次成排设置于底层换热管6和上层换热管7之间。

所述的底层换热管6中采用常规的紧密、等距正三角形排布。在此区域中，具有一定过冷度的制冷剂从壳程入口1进入壳体2，制冷剂的温度从过冷温度升高到蒸发温度，产生少量微小气泡，这部分气泡可以通过气泡导流板5导走，不影响换热管换热。

所述的上层换热管7之间的横向间距和纵向间距都大于底层换热管6之间的纵向间距和横向间距，且其横向间距大于纵向间距。在气泡导流板5的两侧设有纵向气道，即通过加大气道两侧换热管之间的横向间距形成，供气泡通过。上层换热管7表面生成的微小气泡与从底层换热管6处流动上来的气泡结合，形成小气泡，这部分小气泡还可能结合成大气泡。这些小气泡和大气泡能够在上层换热管7之间快速上升流动。从底层换热管6中部向上流动的气泡被中间V字形导流板10隔开，避免了该气泡与上层换热管7直接接触，防止该气泡粘附在上层换热管7外壁上。图中黑色箭头为气泡流动方向，从底层换热管6向上流动的气泡被气泡导流板8、9、10导向两侧，并通过纵向气道向上运动，离开上层换热管7，保证了上层区域内的换热管的换热能力充分发挥。

本实施例的蒸发器，与现有技术相比：由于气泡可以快速沿着导流板流走，并且下层换热管表面产生的气泡不会对上层换热管产生影响，经该结构的实验表明，换热效率与现有的结构相比可以提高15％。

实施例2

如图2所示，本实施例包括：壳体2、换热管4和气泡导流板5，其中：壳体2上部设有壳程出口3，下部设有壳程入口1。

本实施例与实施例1相比的不同之处在于：

所述的换热管4包括：底层换热管11、中层换热管12和上层换热管13。在底层换热管11和中层换热管12之间，依次成排设有下层左侧U字形导流板14、下层中间梯形导流板16和下层右侧U字形导流板15；在上层换热管13和中层换热管12之间，依次成排设有上层左侧V字形导流板17、上层左侧U字形导流板19、上层中间梯形导流板21、上层右侧U字形导流板20和上层右侧V字形导流板18。

如图3所示，所述的底层换热管11采用常规的紧密、等距正三角形排布。中层换热管12之间的纵向间距Pl₂和横向间距Pt₂相较于底层换热管11的纵向间距Pl₁和横向间距Pt₁有所增大，即Pl₁＜Pl₂、Pt₁＜Pt₂，且其横向间距Pt₂大于纵向间距Pl₂。气泡导流板14、15、16上部两侧设有纵向气道。上层换热管13之间的纵向间距Pl₃和横向间距Pt₃相较于中层换热管12进一步增大，且同样其横向间距Pt₃大于纵向间距Pl₃，气泡导流板17、18、19、20、21两侧上部设有纵向气道。从底层换热管11向上流动的气泡向上流动被气泡导流板14、15、16导向两侧，并通过设置其两侧的纵向气道向上运动；中层换热管12区域的气泡向上流动被气泡导流板17、18、19、20、21导向两侧，并通过设置其两侧的气道向上运动，从而离开换热管区域。设置于中层换热管12和上层换热管13中的气道贯通并形成让气泡向上流动排出的通路。

与实施例1相比，本实施例进一步的技术效果在于：

增加了气泡导流板侧排数，进一步提高了换热管的效率，实验数据表明，换热效率相较实施例1提高15％。

Claims (4)

1.一种气泡导流满液式壳管蒸发器，其特征在于，包括：换热管和设置于壳体内的气泡导流板，其中：所述的换热管设置于气泡导流板的上部和下部，并在气泡导流板两侧通过加大气道两侧换热管之间的横向间距形成纵向气道，通过该纵向气道将气泡排出换热管所处区域；

中层换热管之间的纵向间距Pl₂和横向间距Pt₂相较于底层换热管的纵向间距Pl₁和横向间距Pt₁有所增大，即Pl₁＜Pl₂、Pt₁＜Pt₂，且其横向间距Pt₂大于纵向间距Pl₂；

上层换热管之间的纵向间距Pl₃和横向间距Pt₃相较于中层换热管进一步增大，且同样其横向间距Pt₃大于纵向间距Pl₃；

底层换热管呈三角形均匀分布。

2.根据权利要求1所述的气泡导流满液式壳管蒸发器，其特征是，所述的气泡导流板呈V字形、U字形或梯形，该气泡导流板的凸面迎向气泡上升方向。

3.根据权利要求1或2所述的气泡导流满液式壳管蒸发器，其特征是，所述的换热管分层布置，同一层内的换热管之间的纵向间距和横向间距不变。

4.根据权利要求1所述的气泡导流满液式壳管蒸发器，其特征是，所述的气泡导流板设置于相邻两层换热管之间，其两端通向两侧对应的气道。