CN111795516A - 一种绕管芯结构及其定向布液的高效吸收装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绕管芯结构及其定向布液的高效吸收装置和方法，涉及低品位余热制冷技术领域，包括筒状外壳和位于外壳内腔的若干组绕管芯；其中：绕管芯包括若干组相同方向缠绕的绕管，绕管的布管层数为偶数，第n层绕管与第n+1层绕管一一对应并无缝连接，n为奇数，第n层绕管的进水端连接循环水进口，第n+1层绕管的出水端连接循环水出口。与现有技术相比，本发明不但可以提高整套吸收系统的传质、吸收效率，在保证一定换热量的前提下，大大降低换热面积及装置体积。

Description

一种绕管芯结构及其定向布液的高效吸收装置和方法

技术领域

本发明属于高效吸收装置，涉及低品位余热制冷技术领域，具体涉及一种绕管芯结构及其定向布液的高效吸收装置和方法。

背景技术

随着社会发展，提高能源利用率不断被各个国家重视，其中低品位余热回收利用中的吸收系统也逐渐被认知及大力发展，不仅提高能源利用率，而且降低环境污染压力，而整套吸收系统较为关键部位为吸收器，其决定整套吸收系统的吸收效率及传质传热效率。

现有技术中，首先，吸收器结构采用改变换热板形状、采用机械混合方式或使用界面活性剂等；布管方式方面，大多采用“U”型管壳卧式吸收器，也有改变降膜式的布管，将板式降膜吸收和膜反转相结合的技术等多种方式方法来提高吸收器的传质传热效率，但是上述各种情况下，无论是常用的氨水吸收系统，还是单效的溴化锂吸收系统，吸收效率仍然较低，此项问题较为严重，而且上述各个吸收系统的吸收器较为庞大，存在占地面积大、体积大的缺陷；其次，布管方式采用绕管式的吸收器中，管与管均相互接触、依靠等紧密缠绕方式，相对列管式吸收器可以降低换热面积、提高一定的吸收效率，但是，绕管外壁互相紧挨，导致管外壁流体粘连、走捷径等现象常见，而且采用现有的喷洒式或者盘式等布液方式也不能达到预期不也效果，其传质、换热效率并未全部体现出来；另外，现有的绕管式布管结构依靠常规绕管机，不增添其他辅助方式，也只能制作出上述绕管布管之间紧挨、互相依靠的不良现象，现有绕管绕制后的绕管布管结构中，每根绕管过长，在绕制及后期运行过程中会受材质的塑性变形、弹性变形的影响，导致设计恰当的绕管周向管间距及轴向管间距发生不同形式的扩大或缩小，此种绕管变形对绕管表面液膜的分布会产生较大影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绕管芯结构及其定向布液的高效吸收装置和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种绕管芯结构，包括布液器，及设于布液器下方的若干按照相同方向缠绕的绕管，所述绕管在布液器上呈同心圆分布，绕管的布管层数为偶数，第n层绕管与第n+1层绕的数量一致，且第n层绕管与第n+1层绕管首尾相连，组成一组绕管，每组绕管垂直分布在布液器的下方，其中n为奇数；所述布液器上设有若干布液孔，所述布液孔的位置与下方各组绕管对应。

作为本发明的进一步优化方案，第n层绕管与第n+1层绕管通过管道状弯头焊接无缝相连在一起。

作为本发明的进一步优化方案，所述布液器的下方固定连接有环形箍，所述弯头设置在环形箍内，通过环形箍将各组绕管固定在布液器的下方。

作为本发明的进一步优化方案，所述环形箍上端设有螺纹直杆，所述布液器上开设有与螺纹直杆相匹配的孔槽，所述环形箍通过螺纹直杆连接孔槽与布液器连接。

一种上述的绕管芯结构的制作方法，包括以下步骤：

(1)设定所需绕管的切割根数、缠绕角度、周向管间距、轴向管间距、布管层数、每层绕管数、及每层每根绕管的缠绕圈数，其中切割根数为偶数；

(2)将长绕管原料按照切割根数分成若干不易发生变形的短绕管，开始绕制，将第n层与第n+1层绕管分别绕出不同出口的弯道；

(3)将第n层与第n+1层绕管通过弯头无缝焊接，焊接前将带有螺纹直杆的环形箍套在绕管上；

(4)将螺纹直杆一侧插在布液器的孔槽内，用螺母螺紧螺纹直杆实现固定，获得绕管芯结构；

一种定向布液的高效吸收装置，包括外壳，及设于外壳内的偶数个上述绕管芯结构，其中，每两个绕管芯结构上下排列为一组，分别为上绕管芯结构和下绕管芯结构；

所述外壳上设有流体管道出入口，包括贫液管道入口、吸收剂管道入口、循环水管道入口、循环水管道出口、富液管道出口，其中，贫液管道入口设于壳体顶端，吸收剂管道入口设有两个，分别与上、下绕管芯结构的布液器连通，循环水管道入口设有两个，分别与上、下绕管芯结构的第n层绕管连通；循环水管道出口设有两个，分别与上、下绕管芯结构的第n+1层绕管连通；富液管道出口位于壳体的底端。

一种定向布液的高效吸收装置的装配方法，包括以下步骤：

(Ⅰ)按照上述绕管芯结构的制作方法制作绕管芯结构；

(Ⅱ)每两个绕管芯结构上下排列为一组，并通过布液器焊接在外壳内；

(Ⅲ)外壳的贫液管道入口、吸收剂管道入口、循环水管道入口、循环水管道出口、富液管道出口处设有圆盘，将制作绕管芯结构时预留的弯道采用焊接方式与圆盘固定，圆盘外为连接对应流体管道的封头，将整个绕管芯结构通过布液器和圆盘固定在壳体内。

本发明的有益效果在于：本发明不但可以提高整套吸收系统的传质、吸收效率，在保证一定换热量的前提下，大大降低换热面积及装置体积。

附图说明

图1是本发明提供的定向布液的高效吸收装置结构示意图；

图2是本发明提供的绕管芯结构示意图；

图3是本发明提供的绕管与布液器连接图；

图4是本发明提供的布液孔与绕管对应示意图；

图5为本发明提供的布液器平面示意图。

图中：1、布液器；2、绕管；3、弯头；4、布液孔；5、环形箍；6、孔槽；7、贫液管道入口；8、吸收剂管道入口；9、循环水管道入口；10、循环水管道出口；11、富液管道出口；12、外壳。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

如图2至图5所示，一种绕管芯结构，包括布液器1，及设于布液器1下方的若干按照相同方向缠绕的绕管2，绕管2在布液器1上呈同心圆分布，绕管2的布管层数为偶数，第n层绕管2与第n+1层绕管2的数量一致，第n层绕管2与第n+1层绕管2通过管道状弯头3焊接首尾无缝相连，组成一组绕管组，每组绕管2垂直分布在布液器1的下方，其中n为奇数；布液器1上设有若干布液孔4，布液孔4的位置与下方各组绕管2对应，弯头3设置在环形箍5内，通过环形箍5将各组绕管2固定在布液器1的下方，仅通过调整布液孔4的直径，来调整在绕管2管程外壁的布液量，保证布液孔4流出的贫溶液可以定向布液至每根绕管2外壁，而且可以根据每根绕管2表面的布液量要求，通过调节绕管2对应的布液孔4的直径定向、定量地调控贫溶液流量，达到预期布液效果。

此绕管芯结构绕管2特点有：一、第n层绕管2数量与第n+1层绕管2的数量相同，n为奇数，总层数为偶数；如图4、5所示中，绕管2布管层数共4层，第1层与第2层各为4根绕管2、第3层与第4层各为6根绕管2；二、第n层绕管2与第n+1层绕管2一一对应，并通过弯头3焊接或其他方式无缝相连，保证第n层与第n+1层绕管2内循环水流向相反；三、第n层绕管2与第n+2层绕管2内循环水流向一致，同理第n+1层绕管2与第n+3层绕管2内循环水流向一致。

采用此绕管芯结构，由原来的易发生塑性、弹性变形的单根长绕管变成由两根易固定形状，不易发生变形的短绕管组成，减小或避免绕制及后期运行过程中会受材质的塑性变形、弹性变形的影响；

如图1所示，一种定向布液的高效吸收装置，应用实施例1和2所述的绕管芯结构，包括外壳12，及设于外壳12内的两个上述绕管芯结构，两个绕管芯结构上下排列为一组，分别为上绕管芯结构和下绕管芯结构；

外壳12上设有流体管道出入口，包括贫液管道入口7、吸收剂管道入口8、循环水管道入口9、循环水管道出口10、富液管道出口11，其中，贫液管道入口7设于壳体顶端，吸收剂管道入口8设有两个，分别与上、下绕管芯结构的布液器1连通，循环水管道入口9设有两个，分别与上、下绕管芯结构的第n层绕管2连通；循环水管道出口10设有两个，分别与上、下绕管芯结构的第n+1层绕管2连通；富液管道出口11位于壳体的底端。

工作原理：贫溶液由贫液管道入口7进入本装置的上布液器1内，经过上布液器1整流后，经过若干布液孔4流至若干绕管2管道外壁，受表面张力的拉伸及重力的驱使使贫溶液沿绕管2管道外壁顺流而下，同时，吸收剂由吸收剂管道入口8流入整个本吸收装置腔内，贫溶液在沿绕管2外壁下移的同时吸收吸收剂并放热，经过上绕管芯的一次吸收后，贫溶液内含有一定量的吸收剂，并在下布液器1上聚集；聚集后的贫溶液再次经过下布液器1中的布液孔4流至下绕管芯外壁，同上，贫溶液沿下绕管芯外壁下移的同时吸收吸收剂，同时放热，到达本吸收装置底端时，贫溶液已变成富溶液，富溶液再由富液管道入口11流出本吸收装置供其他装置使用；而循环水则由下方循环水管道入口9流入下绕管芯的绕管2内，沿管程先上后下流至下循环水管道出口10，此过程，将下绕管芯外壁上贫溶液吸收吸收剂放出的热量带走；循环水再沿上、下绕管芯循环水管道出口10和循环水管道入口9之间的循环水管道上流至循环水管道入口9进入上绕管芯的绕管2管程内，同上，沿管程先上后下流至循环水管道出口10流出本吸收装置，此过程，循环水将上绕管芯吸收吸收剂的热量带走。

一种定向布液的高效吸收装置的装配方法，包括以下步骤：

(Ⅰ)按照如下绕管芯结构的制作方法制作绕管芯结构：

(1)设定所需绕管2的切割根数、缠绕角度、周向管间距、轴向管间距、布管层数、每层绕管数、及每层每根绕管2的缠绕圈数，其中切割根数为偶数；

(2)将长绕管原料按照切割根数分成若干不易发生变形的短绕管，开始绕制，将第n层与第n+1层绕管2分别绕出不同出口的弯道；

(3)将第n层与第n+1层绕管2通过弯头3无缝焊接，焊接前将带有螺纹直杆的环形箍5套在绕管2上；

(4)将螺纹直杆一侧插在布液器1的孔槽6内，用螺母螺紧螺纹直杆实现固定，获得绕管芯结构；

(Ⅱ)每两个绕管芯结构上下排列为一组，并通过布液器1焊接在外壳12内；

(Ⅲ)外壳12的贫液管道入口7、吸收剂管道入口8、循环水管道入口9、循环水管道出口10、富液管道出口11处设有圆盘，将制作绕管芯结构时预留的弯道采用焊接方式与圆盘固定，圆盘外为连接对应流体管道的封头，将整个绕管芯结构通过布液器1和圆盘固定在壳体内。

采用此方法生产含有绕管芯的高效吸收装置，绕管2顶部有环形箍13与布液器1连结的拉伸力控制、底部有弯头3与外壳12圆盘位置处连结的拉伸力控制，同时，由原来的易发生塑性、弹性变形的单根长绕管变成由两根易固定形状，不易发生变形的短绕管组成，其弹性变形、塑性变形相对应力较小，绕管2将难以发生变形，可降低换热面积及吸收装置体积；不但可以达到控制管间距的目的，还可以在绕管2表面解决定向、定量布液的问题；同时通过调整绕管2之间轴向间距与周向间距方式，可以增加贫溶液在绕管2表面的布液、扰流时间，增加贫溶液与循环水的换热效率及贫溶液吸收吸收剂的吸收效率，从而增加整个吸收装置的吸收效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种绕管芯结构，其特征在于，包括布液器，及设于布液器下方的若干按照相同方向缠绕的绕管，所述绕管在布液器上呈同心圆分布，绕管的布管层数为偶数，第n层绕管与第n+1层绕的数量一致，且第n层绕管与第n+1层绕管首尾相连，组成一组绕管，每组绕管垂直分布在布液器的下方，其中n为奇数；所述布液器上设有若干布液孔，所述布液孔的位置与下方各组绕管对应。

2.根据权利要求1所述的一种绕管芯结构，其特征在于，第n层绕管与第n+1层绕管通过管道状弯头焊接无缝相连在一起。

3.根据权利要求2所述的一种绕管芯结构，其特征在于，所述布液器的下方固定连接有环形箍，所述弯头设置在环形箍内，通过环形箍将各组绕管固定在布液器的下方。

4.根据权利要求3所述的一种绕管芯结构，其特征在于，所述环形箍上端设有螺纹直杆，所述布液器上开设有与螺纹直杆相匹配的孔槽，所述环形箍通过螺纹直杆连接孔槽与布液器连接。

5.一种定向布液的高效吸收装置，其特征在于，包括外壳，及设于外壳内的偶数个如权利要求1-4任一所述的绕管芯结构，其中，每两个绕管芯结构上下排列为一组，分别为上绕管芯结构和下绕管芯结构；

所述外壳上设有流体管道出入口，包括贫液管道入口、吸收剂管道入口、循环水管道入口、循环水管道出口、富液管道出口，其中，贫液管道入口设于壳体顶端，吸收剂管道入口设有两个，分别与上、下绕管芯结构的布液器连通，循环水管道入口设有两个，分别与上、下绕管芯结构的第n层绕管连通；循环水管道出口设有两个，分别与上、下绕管芯结构的第n+1层绕管连通；富液管道出口位于壳体的底端。

6.一种如权利要求1-4任一所述的绕管芯结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)设定所需绕管的切割根数、缠绕角度、周向管间距、轴向管间距、布管层数、每层绕管数、及每层每根绕管的缠绕圈数，其中切割根数为偶数；

(2)将长绕管原料按照切割根数分成若干不易发生变形的短绕管，开始绕制，将第n层与第n+1层绕管分别绕出不同出口的弯道；

(3)将第n层与第n+1层绕管通过弯头无缝焊接，焊接前将带有螺纹直杆的环形箍套在绕管上；

(4)将螺纹直杆一侧插在布液器的孔槽内，用螺母螺紧螺纹直杆实现固定，获得绕管芯结构。

7.一种定向布液的高效吸收装置的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

(Ⅰ)按照权利要求6的方法制作绕管芯结构；

(Ⅱ)每两个绕管芯结构上下排列为一组，并通过布液器焊接在外壳内；

(Ⅲ)外壳的贫液管道入口、吸收剂管道入口、循环水管道入口、循环水管道出口、富液管道出口处设有圆盘，将制作绕管芯结构时预留的弯道采用焊接方式与圆盘固定，圆盘外为连接对应流体管道的封头，将整个绕管芯结构通过布液器和圆盘固定在壳体内。

Images