CN112212714A - 一种具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置及工作方法。蒸发冷装置包括蒸发腔、设置于所述蒸发腔内的换热管组件、向所述蒸发腔内送入水雾的水雾发生系统以及用于控制所述水雾发生系统水雾流量的控制系统；所述蒸发腔内部设置有挡板组件，所述挡板组件包括设置于所述蒸发腔下方的第一挡板以及设置于所述蒸发腔上方的第二挡板，所述蒸发腔顶部设置有用于水蒸气排出的第一出口。本发明通过水雾换热的方式，由于水雾覆盖面广，换热管的每个部分都能形成一层均匀的水膜，整体传热系数非常高，操作方便可控。
Description
技术领域
本发明涉及一种制冷设备及工作方法，特别涉及一种具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置及工作方法。
背景技术
设备的传热部分为换热管组，传统的蒸发冷换热过程是喷淋冷却：冷却水从换热管组上部布水器上通过喷淋头，分配给每层管束，完成换热后经水池上部的填料层流入水槽中，再用循环水泵打至管路并送至布水器中循环使用，如图1所示，现有技术中的蒸发系统需设置有风机以及冷却水循环系统5，冷却水循环系统5包括了循环水泵501、水槽502，水泵501将水槽502中的冷却水送至换热盘管上方，通过喷淋系统403喷淋至换热盘管，经过换热的冷却水蒸发的气体通过蒸发腔上的开口送出，蒸发腔上的开口设置有风扇，用于将蒸发腔内的蒸发气体排出，未蒸发的冷却水进入设置在填料下方的水槽，实现循环，但是现有技术中通过冷却水方式换热，导致在换热管表面形成液膜，这个液膜形成了很大热阻，导致换热效率低。
由于流体湿润蛇管外壁，在管壁形成了一层较厚的液膜，即膜状凝结，膜状凝结时壁面总是被一薄层凝结液膜覆盖，这层液膜把蒸汽和冷却表面隔开，因此，一旦这层液膜形成后，蒸汽凝结只能在液膜表面上发生，凝结时蒸汽放出的汽化潜热必须通过这层液膜才能传给冷却表面，因为蒸汽凝结为液体的相变热阻通常较小，所以这层液膜往往成为膜状凝结的主要热阻。由于较厚膜液的存大，大大的减少了传热系数和热通量，使整体换热效率大大降低，从而影响整个机组的运行。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置，通过在换热管表面形成水雾薄膜，利用薄膜水分的蒸发及时带走潜热。本发明还提供了该蒸发冷装置的工作方法。
技术方案：本发明所述的一种具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置，包括蒸发腔、设置于所述蒸发腔内的换热管组件、向所述蒸发腔内送入水雾的水雾发生系统以及用于控制所述水雾发生系统水雾流量的控制系统，所述水雾发生系统的水雾出口位于所述蒸发腔的第一侧面，与所述第一侧面相对的侧面为所述蒸发腔的第二侧面；
所述蒸发腔内部设置有挡板组件，所述挡板组件包括设置于所述蒸发腔下方的第一挡板以及设置于所述蒸发腔上方的第二挡板，所述蒸发腔顶部设置有用于水蒸气排出的第一出口；
所述第一挡板设置于所述水雾出口的上方，所述第一挡板的一端与第一侧面固定，第一挡板另一端与所述第二侧面之间具有水雾通过第一流道；
所述第二挡板的一端与第二侧面固定，第二挡板的另一端沿着水平方向延伸，与所述第一侧面之间具有水雾通过第二流道，且所述第二挡板遮挡所述第一出口。
本发明的一种优选结构为所述水雾发生系统包括混合器，所述混合器包括混合腔体以及与所述混合腔体连通的进风管，所述进风管相对于水雾送入的方向倾斜设置。
本发明的一种优选结构为所述第二挡板设置于所述换热管组件上方。
本发明的一种优选结构为所述控制系统包括设置于所述混合器的水雾进口的调节阀以及控制所述调节阀开度的控制器。
本发明的一种优选结构为所述蒸发腔的底部设置有用于液体排出的排净阀。
本发明的一种优选结构为所述挡板组件包括设置于第一挡板以及第二挡板之间的若干块挡板。
本发明的一种优选结构为所述换热管组件为蛇形换热盘管。
本发明的一种优选结构为所述第一挡板高于蛇形换热盘管的底层盘管。
本发明所述的具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置的工作方法，包括以下步骤：
(a)横向流动的水雾与倾斜送入的进风混合后，呈螺旋滚动状进入蒸发腔内与换热管组件换热，设置在蒸发腔下方的第一挡板将初始进入的水雾限定在蒸发腔下方，随后水雾经过第一流道后在腔内自下而上流动；
(b)进入蒸发腔内的水雾在每层换热管外表面上形成一层水雾薄膜，利用薄膜水分的蒸发带走潜热，实现与换热管内的冷媒换热；
(c)经过换热的水雾在设置于蒸发腔上方的第二挡板的阻挡下，经过第二流道后，通过设置于蒸发腔顶端的第一出口排出蒸发腔；
(d)控制器接收设置在蒸发冷装置中的温度传感器及湿度传感器反馈的数据，控制调节阀的开度，控制进入混合器中的水雾压力及流量；
(e)在蒸发腔的底部安装有排净阀，定期的排放蒸发腔内的冷凝液。
有益效果：(1)本发明通过向蒸发腔内通入水雾，在每层蛇管外表面上均能形成一层水雾薄膜，通过利用薄膜水分的蒸发及时带走潜热；(2)本发明通过水雾发生系统产生的螺旋滚动状水雾，使得水雾运动方式在腔内自下而上运行，通过利用水雾薄膜水分的蒸发和空气强制对流循环及时带走冷凝热量；(3)本发明的水雾覆盖面广，换热盘管的每个部分都能形成一层均匀的水膜，整体传热系数非常高，操作方便可控；(4)本发明通过横向设置的挡板组件，防水雾短路及提高水雾流速，增大对流换热系数的作用，挡板数量根据装置的大小增减；(5)本发明通过调节阀控制雾化发生器的水雾压力及流量，以满足要求；(6)本发明在蒸发腔的底部安装排净阀，定期的排放过程中产生的冷凝液。
附图说明
图1为现有技术蒸发系统的结构示意图；
图2为本发明实施例1的蒸发系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：为了解决现有技术的问题，本实施例提供了如图2所示的具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置，该蒸发冷装置包括蒸发腔1、设置于蒸发腔1内的换热管组件2、向蒸发腔1内送入水雾的水雾发生系统3以及用于控制水雾发生系统3水雾流量的控制系统4，本发明的通过直接向蒸发腔1内送入水雾进行换热的方式，解决现有技术中利用冷却水换热存在的问题。
蒸发腔1的形状可以根据实际需求进行调整，在本实施例中采用的常见的长方体形或者是立方体形的腔体，蒸发腔1内的换热管组件2安装于腔体内，本实施例中的换热管组件2为呈层状分布的蛇形换热盘管组，蒸发腔1顶部设置有用于水蒸气排出的第一出口103，水雾发生系统3的水雾出口301位于蒸发腔1的第一侧面110，具体地，水雾出口301位于蒸发腔1的下方，低于换热盘管组件底端的位置，与第一侧面110相对的侧面为蒸发腔1的第二侧面120。
蒸发腔1内部设置有挡板组件10，挡板组件10包括设置于蒸发腔1下方的第一挡板101以及设置于蒸发腔1上方的第二挡板102，挡板组件10中的挡板横向延伸，即挡板组件10中的挡板与蒸发腔1底面平行设置。
第一挡板101设置于水雾出口301的上方，第一挡板101的一端与第一侧面110固定，第一挡板101另一端与第二侧面120之间具有水雾通过第一流道130，第二挡板102 的一端与第二侧面120固定，第二挡板102的另一端沿着水平方向延伸，与第一侧面110 之间具有水雾通过第二流道140，且第二挡板102遮挡第一出口103，避免水雾发生短路。
本发明中，横向延伸的挡板组件10起到防水雾短路及提高水雾流速，增大对流换热系数的作用，挡板数量根据装置的大小增减，在第一挡板101以及第二挡板102之间可以设置若干块挡板，设置的其他挡板与第一挡板或第二挡板类似，与蒸发腔1的侧壁之间具有流道，分层布置，形成折流的水雾通道。
如图2所示，本实施例的设置的第一挡板101以及第二挡板102的位置可以进一步进行调整，第一挡板101高于蛇形换热盘管的底层盘管，可以大致位于底端两层盘管的位置，使得初始进入的螺旋状水雾与底层盘管充分换热，通过第一流道130进入上层，与上层的换热盘管进行换热，第二挡板102设置于换热管组件2上方，遮挡住第一出口 103，避免水雾直接通过第一出口103送出，发生水雾短路。
水雾发生系统3包括混合器30，混合器30包括横向延伸的混合腔体302以及与混合腔体302连通的进风管303，进风管303相对于水雾送入的方向倾斜设置，如图2所示，进风管303自进风口至进风管303的出风口方向向着靠近第一出口301处倾斜延伸，来自于水雾发生器的水雾横向送入的混合腔体302，自鼓风机倾斜送入的进风与横向流动的水雾在混合腔体302内混合后，产生螺旋状水雾，即自水雾发生器产生的水雾微小颗粒与鼓风机产生的鼓风经混合器30混合后呈螺旋滚动状运动方式，在蒸发腔1内自下而上运行，在每层换热管组件外表面上均能形成一层水雾薄膜，通过利用薄膜水分的蒸发及时带走潜热。
为了控制蒸发腔1的蒸发效率，本发明设置有控制系统4，包括在水雾发生系统3的水雾进口设置有调节阀401，具体设置于混合器30的水雾进口，通过蒸发冷装置系统中反馈的温度和湿度数据，通过控制器控制调节阀401的开度，从而控制雾化发生器进入混合腔的水雾压力及流量，以满足换热要求。
本实施例中，控制器为PLC，图中未示出，在换热盘管的冷媒出口管路上设置有温度传感器和湿度传感器，通过传感器上感应的数值反馈至PLC，进而控制调节阀401的开度。
由于水雾在于换热盘管组件换热时，无法避免的发生碰撞形成液滴，本发明在蒸发腔1的底部设置有用于液体排出的排净阀104定期的排放过程中产生的冷凝液。
本实施例1中的的具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置的工作方法，包括以下步骤：
(a)水雾发生器横向将水雾送入混合器30中，来自鼓风机的进风通过倾斜设置的进风管303向混合器30内送入进风，横向流动的水雾以及倾斜送入的进风在混合器30 的混合腔内混合后，形成螺旋状水雾，并通过水雾出口301送入蒸发腔1底端；
设置在蒸发腔1下方的第一挡板101将初始进入的水雾限定在蒸发腔1下方，随后水雾经过第一流道130后在腔内自下而上流动；螺旋状水雾进入蒸发腔1内与换热管组件2换热；
(b)进入蒸发腔1内的水雾在每层换热管外表面上形成一层水雾薄膜，利用薄膜水分的蒸发带走潜热，实现与换热管内的冷媒换热；
(c)经过换热的水雾在设置于蒸发腔1上方的第二挡板102的阻挡下，经过第二流道140后，通过设置于蒸发腔1顶端的第一出口103排出蒸发腔1；
(d)PLC控制器接收设置在换热盘管冷媒出口管道中的温度传感器及湿度传感器反馈的数据，控制调节阀401的开度，控制进入混合器30中的水雾压力及流量；
(e)在蒸发腔1的底部安装有排净阀104，定期的排放蒸发腔1内的冷凝液。
Claims (9)
1.一种具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置，其特征在于，包括蒸发腔(1)、设置于所述蒸发腔(1)内的换热管组件(2)、向所述蒸发腔内送入水雾的水雾发生系统(3)以及用于控制所述水雾发生系统(3)水雾流量的控制系统(4)，所述水雾发生系统(3)的水雾出口(301)位于所述蒸发腔(1)的第一侧面(110)，与所述第一侧面(110)相对的侧面为所述蒸发腔(1)的第二侧面(120)；
所述蒸发腔(1)内部设置有挡板组件(10)，所述挡板组件(10)包括设置于所述蒸发腔(10)下方的第一挡板(101)以及设置于所述蒸发腔(10)上方的第二挡板(102)，所述蒸发腔(1)顶部设置有用于水蒸气排出的第一出口(103)；
所述第一挡板(101)设置于所述水雾出口(301)的上方，所述第一挡板(101)的一端与第一侧面(110)固定，第一挡板(101)另一端与所述第二侧面(120)之间具有水雾通过第一流道(130)；
所述第二挡板(102)的一端与第二侧面(120)固定，第二挡板(102)的另一端沿着水平方向延伸，与所述第一侧面(110)之间具有水雾通过第二流道(140)，且所述第二挡板(102)遮挡所述第一出口(103)。
2.根据权利要求1所述的具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置，其特征在于，所述水雾发生系统(3)包括混合器(30)，所述混合器(30)包括混合腔体(302)以及与所述混合腔体(302)连通的进风管(303)，所述进风管(303)相对于水雾送入的方向倾斜设置。
3.根据权利要求1所述的具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置，其特征在于，所述第二挡板(102)设置于所述换热管组件(2)上方。
4.根据权利要求2所述的具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置，其特征在于，所述控制系统(4)包括设置于所述混合器(30)的水雾进口的调节阀(401)以及控制所述调节阀(401)开度的控制器。
5.根据权利要求1所述的具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置，其特征在于，所述蒸发腔(1)的底部设置有用于液体排出的排净阀(104)。
6.根据权利要求1所述的具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置，其特征在于，所述挡板组件(10)包括设置于第一挡板(101)以及第二挡板(102)之间的若干块挡板。
7.根据权利要求1所述的具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置，其特征在于，所述换热管组件(2)为蛇形换热盘管。
8.根据权利要求7所述的具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置，其特征在于，所述第一挡板(101)高于蛇形换热盘管的底层盘管。
9.一种具有螺旋雾状膜蒸发系统的蒸发冷装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)横向流动的水雾与倾斜送入的进风混合后，呈螺旋滚动状进入蒸发腔(1)内与换热管组件(2)换热，设置在蒸发腔(1)下方的第一挡板(101)将初始进入的水雾限定在蒸发腔(1)下方，随后水雾经过第一流道(130)后在腔内自下而上流动；
(b)进入蒸发腔(1)内的水雾在每层换热管外表面上形成一层水雾薄膜，利用薄膜水分的蒸发带走潜热，实现与换热管内的冷媒换热；
(c)经过换热的水雾在设置于蒸发腔(1)上方的第二挡板(102)的阻挡下，经过第二流道(140)后，通过设置于蒸发腔(1)顶端的第一出口(103)排出蒸发腔(1)；
(d)控制器接收设置在蒸发冷装置中的温度传感器及湿度传感器反馈的数据，控制调节阀(401)的开度，控制进入混合器(30)中的水雾压力及流量；
(e)在蒸发腔(1)的底部安装有排净阀(104)，定期的排放蒸发腔(1)内的冷凝液。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210112 |