CN107806772A - 一种多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器及其换热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器及其换热方法；在竖直冷凝换热管的上方设置有分液盘，下方设置有集液盘；所述分液盘通过隔板将其内部分为第一分液盘和第二分液盘；在竖直冷凝换热管的下风侧、集液盘的上方设置有填料层，填料层上端延伸至第一分液盘的底部的微孔阵列区域；在第二分液盘的底部开设有供竖直冷凝换热管上端管体伸入的导流布水孔；在分液管上还设有一分支管路，分支管路上间隔分布有喷嘴阵列，喷嘴阵列的各喷嘴正对各竖直冷凝换热管上端的迎风侧喷水，喷嘴阵列喷射的水滴叠加在液膜表面，对液膜进行扰动；本换热器可大大提高制冷剂冷凝换热性能以及机组总体性能；加工制造相对简单、成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及蒸发式冷凝器，尤其涉及一种多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器及其换热方法。
背景技术
蒸发式冷凝器的主要工作原理是通过换热管外喷淋冷却水蒸发产生的潜热，来冷凝换热管内的制冷剂蒸气。它将传统水冷机组的水冷和风冷冷却塔的冷却换热过程合二为一，省去了中间过程的换热设备，减少了设备的初投资；其传热效率高、结构紧凑、体积小、循环水量少，在动力、化工、食品、石化、制冷等行业得到日益广泛的应用。蒸发式冷凝器主要由换热器、水循环系统及风机三部分组成。
现有蒸发式冷凝器包括两种基本形式。一种为不带填料的逆流型蒸发式冷凝器，另一种为带填料的蒸发式冷凝器。其冷凝器换热核心部件均为换热横管，而对其研究也主要集中在高效传热管的研制及改进和管表面的处理方面。现阶段，采用椭圆管、扭曲管等各种强化传热管代替现有的光滑圆管，并采用纳米流体技术，蒸发式冷凝器传热效果已得到了很大的提高；但以强化传热管为基础，提高蒸发式冷凝器传热效果已经很难在技术上取得突破。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单，热交换效率高的多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器及其换热方法。让换热管表面的水膜更均匀，强化换换热管与水(喷淋水)间的换热的同时，增加了喷淋水与空气的热质交换面积，通过多次多路布水的方式，实现蒸发式冷凝器的高效换热。
本发明通过下述技术方案实现：
一种多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器，包括上集气管2和下集液管4、竖向阵列排布的竖直冷凝换热管3；所述竖直冷凝换热管3的上端连通上集气管2，下端连通下集液管4；竖直冷凝换热管3的轴线垂直于上集气管2和下集液管4；其特征在于：在竖直冷凝换热管3的上方设置有分液盘6，下方设置有集液盘7；所述分液盘6通过隔板将其内部分为第一分液盘11和第二分液盘12；
集液盘7下方的水由水泵8通过分液管9输送至第一分液盘11和第二分液盘12；
在竖直冷凝换热管3的下风侧、集液盘7的上方设置有填料层10，填料层10上端延伸至第一分液盘11的底部的微孔阵列区域13；当第一分液盘11 内有水时，在重力作用下，水通过微孔阵列区域13流经填料层10，并回流到集液盘7；
在第二分液盘12的底部开设有供竖直冷凝换热管3上端管体伸入的导流布水孔14；当第二分液盘12内有水时，在重力作用下，水通过导流布水孔 14沿竖直冷凝换热管3的外表形成向下流动的液膜，并回流到集液盘7；
在分液管9上还设有一分支管路1，分支管路1上间隔分布有喷嘴阵列 15，喷嘴阵列15的各喷嘴正对各竖直冷凝换热管3上端的迎风侧喷水，喷嘴阵列15喷射的水滴叠加在液膜表面，对液膜进行扰动，在重力作用下曲线下行，并回流到集液盘7。
所述集液盘7整体呈条形结构，第一分液盘11和第二分液盘12沿集液盘7的长度方向隔开。
所述填料层10顶端与第一分液盘11底部的间隙为1cm～5cm；填料层10 的底部坐落与集液盘7的内底部。
所述分液盘6和集液盘7的底面分别垂直于竖直冷凝换热管3。
一种多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器的换热方法，包括如下步骤：
多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器工作时，集液盘7下方的水通过水泵8 通过分液管9输送至第一分液盘11和第二分液盘12；
将填料层10放置在集液盘7的内底部、竖直冷凝换热管3的下风侧；填料层10上端延伸至第一分液盘11的底部的微孔阵列区域13；当第一分液盘11内有水时，在重力作用下，水通过微孔阵列区域13流经填料层10，并回流到集液盘7；在此过程中，增加了竖直冷凝换热管3的气水的接触面积，空气在填料层10进行充分的热质交换，以降低会流水的水温；
在第二分液盘12的底部开供竖直冷凝换热管3上端管体伸入的导流布水孔14；当第二分液盘12内有水时，在重力作用下，水通过导流布水孔14沿竖直冷凝换热管3的外表形成向下流动的液膜，以实现液膜与竖直冷凝换热管3的对流换热，完成我换热后的水回流到集液盘7；
在分液管9的上部连接一根分支管路1，在该分支管路1上间隔开设喷嘴阵列15，喷嘴阵列15的各喷嘴正对各竖直冷凝换热管3上端的迎风侧喷水，此时，喷嘴阵列15喷射的水滴叠加在液膜表面，进一步对液膜进行扰动，使其沿着竖直冷凝换热管3的表面曲线向下流动，延长了液膜的行程及对液膜在回流过程中二次降温，增加了液膜与竖直冷凝换热管3的对流换热系数；最后在重力作用下，沿竖直冷凝换热管3的表面向下回流到集液盘7。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明的换热方法，将填料层10放置在集液盘7的内底部、竖直冷凝换热管3的下风侧；填料层10上端延伸至第一分液盘11的底部的微孔阵列区域13；当第一分液盘11内有水时，在重力作用下，水通过微孔阵列区域 13流经填料层10，并回流到集液盘7；在此过程中，增加了竖直冷凝换热管 3的气水的接触面积，空气在填料层10进行充分的热质交换，以降低会流水的水温；
在第二分液盘12的底部开供竖直冷凝换热管3上端管体伸入的导流布水孔14；当第二分液盘12内有水时，在重力作用下，水通过导流布水孔14沿竖直冷凝换热管3的外表形成向下流动的液膜，以实现液膜与竖直冷凝换热管3的对流换热，完成我换热后的水回流到集液盘7；
在分液管9的上部连接一根分支管路1，在该分支管路1上间隔开设喷嘴阵列15，喷嘴阵列15的各喷嘴正对各竖直冷凝换热管3上端的迎风侧喷水，此时，喷嘴阵列15喷射的水滴叠加在液膜表面，进一步对液膜进行扰动，使其沿着竖直冷凝换热管3的表面曲线向下流动，延长了液膜的行程及对液膜在回流过程中二次降温，增加了液膜与竖直冷凝换热管3的对流换热系数；最后在重力作用下，沿竖直冷凝换热管3的表面向下回流到集液盘7。
可见，本发明使得竖直冷凝换热管外表面水膜更加均匀的同时，增加水膜的扰动，提高水膜与换热管的对流换热系数。喷淋水从分液盘流经填料再流回到集液盘的流程增加了喷淋水和空气的热质交换面积，大大降低了喷淋水温。
本发明采用的技术手段简便易行，大大提高了制冷剂冷凝换热性能以及机组总体性能。本发明加工制造简单、布局合理、成本低廉。
附图说明
图1为本发明多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器结构示意图。
图2是图1的侧视示意图。
图3是图2中编号I的局部放大示意图。
图4是图2中编号II的局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至4所示。本发明公开了一种多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器，包括上集气管2和下集液管4、竖向阵列排布的竖直冷凝换热管3；所述竖直冷凝换热管3的上端连通上集气管2，下端连通下集液管4；竖直冷凝换热管 3的轴线垂直于上集气管2和下集液管4；其特征在于：在竖直冷凝换热管3 的上方设置有分液盘6，下方设置有集液盘7；所述分液盘6通过隔板将其内部分为第一分液盘11和第二分液盘12；
集液盘7下方的水由水泵8通过分液管9输送至第一分液盘11和第二分液盘12；
在竖直冷凝换热管3的下风侧、集液盘7的上方设置有填料层10，填料层10上端延伸至第一分液盘11的底部的微孔阵列区域13；当第一分液盘11 内有水时，在重力作用下，水通过微孔阵列区域13流经填料层10，并回流到集液盘7；
在第二分液盘12的底部开设有供竖直冷凝换热管3上端管体伸入的导流布水孔14；当第二分液盘12内有水时，在重力作用下，水通过导流布水孔 14沿竖直冷凝换热管3的外表形成向下流动的液膜，并回流到集液盘7；
在分液管9上还设有一分支管路1，分支管路1上间隔分布有喷嘴阵列 15，喷嘴阵列15的各喷嘴正对各竖直冷凝换热管3上端的迎风侧喷水，喷嘴阵列15喷射的水滴叠加在液膜表面，对液膜进行扰动，在重力作用下曲线下行，并回流到集液盘7。
所述集液盘7整体呈条形结构，第一分液盘11和第二分液盘12沿集液盘7的长度方向隔开。
所述填料层10顶端与第一分液盘11底部的间隙为1cm～5cm；填料层10 的底部坐落与集液盘7的内底部。
所述分液盘6和集液盘7的底面分别垂直于竖直冷凝换热管3。
本发明多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器的换热方法，可通过如下步骤实现：
多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器工作时，集液盘7下方的水通过水泵8 通过分液管9输送至第一分液盘11和第二分液盘12；
将填料层10放置在集液盘7的内底部、竖直冷凝换热管3的下风侧；填料层10上端延伸至第一分液盘11的底部的微孔阵列区域13；当第一分液盘11内有水时，在重力作用下，水通过微孔阵列区域13流经填料层10，并回流到集液盘7；在此过程中，增加了竖直冷凝换热管3的气水的接触面积，空气在填料层10进行充分的热质交换，以降低会流水的水温；
在第二分液盘12的底部开供竖直冷凝换热管3上端管体伸入的导流布水孔14；当第二分液盘12内有水时，在重力作用下，水通过导流布水孔14沿竖直冷凝换热管3的外表形成向下流动的液膜，以实现液膜与竖直冷凝换热管3的对流换热，完成我换热后的水回流到集液盘7；
在分液管9的上部连接一根分支管路1，在该分支管路1上间隔开设喷嘴阵列15，喷嘴阵列15的各喷嘴正对各竖直冷凝换热管3上端的迎风侧喷水，此时，喷嘴阵列15喷射的水滴叠加在液膜表面，进一步对液膜进行扰动，使其沿着竖直冷凝换热管3的表面曲线向下流动，延长了液膜的行程及对液膜在回流过程中二次降温，增加了液膜与竖直冷凝换热管3的对流换热系数；最后在重力作用下，沿竖直冷凝换热管3的表面向下回流到集液盘7。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器，包括上集气管(2)和下集液管(4)、竖向阵列排布的竖直冷凝换热管(3)；所述竖直冷凝换热管(3)的上端连通上集气管(2)，下端连通下集液管(4)；竖直冷凝换热管(3)的轴线垂直于上集气管(2)和下集液管(4)；其特征在于：在竖直冷凝换热管(3)的上方设置有分液盘(6)，下方设置有集液盘(7)；所述分液盘(6)通过隔板将其内部分为第一分液盘(11)和第二分液盘(12)；
集液盘(7)下方的水由水泵(8)通过分液管(9)输送至第一分液盘(11)和第二分液盘(12)；
在竖直冷凝换热管(3)的下风侧、集液盘(7)的上方设置有填料层(10)，填料层(10)上端延伸至第一分液盘(11)的底部的微孔阵列区域(13)；当第一分液盘(11)内有水时，在重力作用下，水通过微孔阵列区域(13)流经填料层(10)，并回流到集液盘(7)；
在第二分液盘(12)的底部开设有供竖直冷凝换热管(3)上端管体伸入的导流布水孔(14)；当第二分液盘(12)内有水时，在重力作用下，水通过导流布水孔(14)沿竖直冷凝换热管(3)的外表形成向下流动的液膜，并回流到集液盘(7)；
在分液管(9)上还设有一分支管路(1)，分支管路(1)上间隔分布有喷嘴阵列(15)，喷嘴阵列(15)的各喷嘴正对各竖直冷凝换热管(3)上端的迎风侧喷水，喷嘴阵列(15)喷射的水滴叠加在液膜表面，对液膜进行扰动，在重力作用下曲线下行，并回流到集液盘(7)。
2.根据权利要求1所述多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器，其特征在于：所述集液盘(7)整体呈条形结构，第一分液盘(11)和第二分液盘(12)沿集液盘(7)的长度方向隔开。
3.根据权利要求1所述多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器，其特征在于：所述填料层(10)顶端与第一分液盘(11)底部的间隙为1cm～5cm；填料层(10)的底部坐落与集液盘(7)的内底部。
4.根据权利要求3所述多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器，其特征在于：所述分液盘(6)和集液盘(7)的底面分别垂直于竖直冷凝换热管(3)。
5.权利要求1至4中任一项所述多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器的换热方法，其特征在于包括如下步骤：
多次布水的竖管蒸发式冷凝换热器工作时，集液盘(7)下方的水通过水泵(8)通过分液管(9)输送至第一分液盘(11)和第二分液盘(12)；
将填料层(10)放置在集液盘(7)的内底部、竖直冷凝换热管(3)的下风侧；
填料层(10)上端延伸至第一分液盘(11)的底部的微孔阵列区域(13)；当第一分液盘(11)内有水时，在重力作用下，水通过微孔阵列区域(13)流经填料层(10)，并回流到集液盘(7)；在此过程中，增加了竖直冷凝换热管(3)的气水的接触面积，空气在填料层(10)进行充分的热质交换，以降低会流水的水温；
在第二分液盘(12)的底部开供竖直冷凝换热管(3)上端管体伸入的导流布水孔(14)；当第二分液盘(12)内有水时，在重力作用下，水通过导流布水孔(14)沿竖直冷凝换热管(3)的外表形成向下流动的液膜，以实现液膜与竖直冷凝换热管(3)的对流换热，完成我换热后的水回流到集液盘(7)；
在分液管(9)的上部连接一根分支管路(1)，在该分支管路(1)上间隔开设喷嘴阵列(15)，喷嘴阵列(15)的各喷嘴正对各竖直冷凝换热管(3)上端的迎风侧喷水，此时，喷嘴阵列(15)喷射的水滴叠加在液膜表面，进一步对液膜进行扰动，使其沿着竖直冷凝换热管(3)的表面曲线向下流动，延长了液膜的行程及对液膜在回流过程中二次降温，增加了液膜与竖直冷凝换热管(3)的对流换热系数；最后在重力作用下，沿竖直冷凝换热管(3)的表面向下回流到集液盘(7)。
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