CN106949752A - 一种管壳式冷凝换热器 - Google Patents
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Abstract
一种管壳式冷凝换热器，涉及冷凝换热器的技术领域，尤其是涉及管壳式冷凝换热器的技术领域。本发明包括吸收器壳体，吸收器壳体的两端分别设置第一汇聚箱、第二汇聚箱，位于上端的第一汇聚箱的上部分别与工质进口管、冷却液出口管道连接，位于下部的第二汇聚箱上分别与工质出口管、冷却液进口管道连接；所述吸收器壳体内设置若干个用于连接冷却液管道进口、冷却液管道出口的冷却液管道，冷却液管道的外壁为超疏水‑亲水混合表面，所述疏水表面为均匀布置的若干个V型肋柱。本发明实现了换热效果好，实现持久性滴状冷凝，提高换热效率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及冷凝换热器的技术领域，尤其是涉及管壳式冷凝换热器的技术领域。
背景技术
管壳式冷凝器是各类制冷、动力循环中较为常用的一类冷凝换热器，对冷凝器进行优化改进，提高其换热效率，既能节省材料、缩小冷凝器的占地面积，又可以提升整个空调系统的运行效率。换言之，冷凝器的优化和改进，是解决现有各类发电、制冷系统发展瓶颈的重要环节与研究方向。
蒸气冷凝是换热器中重要的换热过程之一。冷凝方式根据冷凝液与冷凝表面的润湿程度可分为膜状冷凝和滴状冷凝。滴状冷凝是利用表面张力作用强化冷凝传热的最理想的途径，其冷凝传热系数比膜状冷凝要高一个数量级以上。但是在现有换热器中，一般是膜状冷凝，传热系数较低，而且凝结液会随着凝结过程的进行而不断增多，液膜会逐渐变厚，严重影响换热器的换热效果，导致换热过程中能量损失较大，影响了整个循环的效率。
发明内容
本发明目的是提供一种换热效果好，实现持久性滴状冷凝，提高换热效率的管壳式冷凝换热器。
本发明采用的技术方案如下：
一种管壳式冷凝换热器，包括吸收器壳体，吸收器壳体的两端分别设置第一汇聚箱、第二汇聚箱，位于上端的第一汇聚箱的上部分别与工质进口管、冷却液出口管道连接，位于下部的第二汇聚箱上分别与工质出口管、冷却液进口管道连接；所述吸收器壳体内设置若干个用于连接冷却液管道进口、冷却液管道出口的冷却液管道，冷却液管道的外壁为超疏水-亲水混合表面，所述疏水表面为均匀布置的若干个V型肋柱。
本发明V型肋柱的表面固载疏水膜。
本发明的第二汇聚箱上设置若干个通孔，工质出口管的一端分别与通孔连接。通孔至少为3个。
本发明的第二汇聚箱与吸收器壳体之间设置有声波振动发生器。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：
（1）本发明吸收器冷却液管道管束外壁采用超疏水-亲水混合表面（V型微肋结构表面为疏水表面，外壁其余表面为亲水表面），使液滴自动地从疏水区域运动到亲水区域，有效避免了凝结过程中液滴不断汇聚使疏水区域液膜化，促进了液滴的集液和排液，增加了液滴密度，保证了滴状冷凝的持续进行，增加了换热系数。
（2）本发明冷却液管道的外壁采用V型微肋结构，微肋结构表面固载疏水性薄膜，不仅能有效地集液和排液，而且增加了换热面积，表面的疏水膜有较低的表面自由能，浸润性较小，接触角大，滚动角小，在重力的作用引起快速排液，加强了对流冷凝和换热。
（3）本发明利用声波发生器发出的声波使液滴提前发生浸润状态改变，提前脱落，进一步控制了液滴的大小，提高滴状冷凝液滴密度，增强换热系数。
（4）本发明在吸收器壳体内均匀排列多组冷却液管道，且每组冷却液管道的外壁上设置V型微肋，不仅增大工质与管壁的接触面积，又节约了空间，减小了换热器的体积。
（5）本发明待冷却工质沿着吸收器壳体内壁与冷却液管道外壁之间自上而下流动，冷却液在冷却液管道内自下而上逆流，形成对流，使待冷却工质和冷却液之间更好的换热。
（6）本发明拥有很好的市场可实施性，预计经济收益良好，具有较高的市场价值。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A-A向俯视图；
图3是本发明V微肋管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1、图2、图3所示，一种管壳式冷凝换热器，包括吸收器壳体1，吸收器壳体1的两端分别设置第一汇聚箱21、第二汇聚箱22，位于上端的第一汇聚箱21的上部分别与工质进口管31、冷却液出口管道41连接，位于下部的第二汇聚箱22上分别与工质出口管32、冷却液进口管道42连接；所述吸收器壳体1内设置若干个用于连接冷却液管道进口42、冷却液管道出口41的冷却液管道4，冷却液管道4的外壁为超疏水-亲水混合表面，所述疏水表面为均匀布置的若干个V型肋柱5。
本发明V型肋柱5的表面固载微肋结构疏水膜。
如图2所示，本发明的冷却液管道4至少为7组。本发明的第二汇聚箱22上设置若干个通孔6，工质出口管32的一端分别与通孔6连接。所述通孔6至少为3个。
如图2所示，本发明在第二汇聚箱22与吸收器壳体1之间设置有声波振动发生器7。
本发明包括吸收器壳体1，在吸收器壳体1内竖直设有冷却液管道4，吸收器壳体1底部管束汇聚到第二汇聚箱22，与冷却液管道进口42相连；冷却液管道进口42上开有三个通孔6，与工质出口管32相连；在吸收器壳体1最底部装有声波振动发生器7。
本发明的吸收器壳体1内放置7根冷却液管道4，一根在中间，其余六根在其周围均布排列，六根冷却液管道4的管口圆心连线为正六边形。每根冷却液管道4的外壁为超疏水（咪唑类离子液体[Cnmim]NTf2薄膜覆盖）—亲水（裸露管道）混合表面,位于疏水的表面均布满V型肋柱5。在壳体底部，管束连接多口连接管，将冷却液送入。
本发明的工作原理如下：首先，高温高压的气态工质做功后产生的乏蒸汽通过工质进口管31穿过第一汇聚箱21被送到吸收器壳体1内，冷却液经过冷却液管道进口42穿过第二汇聚箱22从下而上逆流进入冷却液管道4内。气态工质在管壁处与冷却液发生进行热量交换，遇冷凝结成小液滴。液滴在超疏水表面核化、即将长大到滴落半径时，在声波的激励下，即将滴落的液滴产生了共振现象，提前滴落。随着液滴开始移动，它通过扫过其路径中的其他液滴而增大尺寸，并留下一个更干净的区域用于重新冷凝，滴落的液滴总是通过冷凝朝向梯度的更易润湿的部分生长，并且因此赶上在其前面冷凝的其它液滴，通过与在它前面更大的液滴合并而获得更多的能量。因此，该过程自动加速，以便使液滴不断变大朝向亲疏水边界移动，到达疏水区域边界，便自动进入亲水区域。而后和亲水区域液滴一起流向微肋结构中。微肋结构的开口结构为V型，不仅使在亲水区域流下的液滴在重力作用下能及时汇集，而且使液滴在汇集过程中V型底部局部压力迅速增大，超疏水表面的表面自由能低，接触角较大，液滴不易在底部粘附，在重力的作用下，液滴被排出。最终液态工质在换热器箱体底部汇集，由管道输送到下一个动力循环部件中。
Claims (7)
1.一种管壳式冷凝换热器，其特征在于包括吸收器壳体（1），吸收器壳体（1）的两端分别设置第一汇聚箱（21）、第二汇聚箱（22），位于上端的第一汇聚箱（21）的上部分别与工质进口管（31）、冷却液出口管道（41）连接，位于下部的第二汇聚箱（22）上分别与工质出口管（32）、冷却液进口管道（42）连接；所述吸收器壳体（1）内设置若干个用于连接冷却液管道进口（42）、冷却液管道出口（41）的冷却液管道（4），冷却液管道（4）的外壁为超疏水-亲水混合表面，所述疏水表面为均匀布置的若干个V型肋柱（5）。
2.根据权利要求1所述的管壳式冷凝换热器，其特征在于上述吸收器 冷却液管道（42）外壁为超疏水-亲水混合表面。
3.根据权利要求1所述的管壳式冷凝换热器，其特征在于上述V型肋柱（5）的表面固载疏水膜。
4.根据权利要求1所述的管壳式冷凝换热器，其特征在于上述冷却液管道（4）至少为7组。
5.根据权利要求1所述的管壳式冷凝换热器，其特征在于上述第二汇聚箱（22）上设置若干个通孔（6），工质出口管（32）的一端分别与通孔（6）连接。
6.根据权利要求5所述的管壳式冷凝换热器，其特征在于上述通孔（6）至少为3个。
7.根据权利要求1所述的管壳式冷凝换热器，其特征在于上述第二汇聚箱（22）与吸收器壳体（1）之间设置有声波振动发生器（7）。
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