CN113137786A - 一种膜式管排降膜蒸发管束 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种膜式管排降膜蒸发管束，包括多个换热管及导流板；换热管水平布置，多个换热管呈一列平行排布，相邻换热管的顶底面采用导流板连接，导流板长边与换热管接触，导流板短边竖直布置，位于最下方的换热管底部布置有导流板，导流板与换热管材质相同。有利于液膜完整地覆盖在换热管表面，避免发生干涸。
Description
技术领域
本发明属于降膜蒸发器领域，涉及一种膜式管排降膜蒸发管束。
背景技术
降膜蒸发器作为一种高效的蒸发设备，横管降膜蒸发器在制糖、制冷、海洋热能转换、食品加工、污水处理及余热利用、太阳能热利用等领域有广泛的应用。横管降膜蒸发器管束内为气-液两相流动，往往液膜产生的不均匀分布与换热表面的干涸，会影响传热效率和设备的安全运行。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种膜式管排降膜蒸发管束，有利于液膜完整地覆盖在换热管表面，避免发生干涸。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种膜式管排降膜蒸发管束，包括多个换热管及导流板；
换热管水平布置，多个换热管呈一列平行排布，相邻换热管的顶底面采用导流板连接，导流板长边与换热管接触，导流板短边竖直布置，位于最下方的换热管底部布置有导流板，导流板与换热管材质相同。
优选的，换热管长度大于导流板长度，导流板位于换热管中间位置。
优选的，导流板厚度等于换热管的管壁厚度。
优选的，位于最下方的换热管底部的导流板，其短边长度为换热管的管壁厚度的三倍。
优选的，相邻换热管之间的导流板，其短边长度大于换热管的管壁厚度的三倍。
优选的，导流板与换热管一体式制作。
优选的，一列换热管为一组管束，多组管束并排布置。
进一步，相邻管束之间的换热管并排布置，一组管束中两个相邻换热管与其相邻组管束中位置对应的两个相邻换热管之间的轴心连线为矩形。
进一步，相邻管束之间的换热管并排交错布置，一组管束中的换热管与其左右相邻两个管束中位置对应的换热管之间的轴心连线为三角形。
进一步，相邻管束之间的换热管并排交错布置，一组管束中两个相邻换热管与其左右相邻两个管束中位置交错的换热管之间的轴心连线为菱形。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在两个换热管之间布置导流板，对液膜在管束间的两相流动具有很好的导流作用，使得管束间气-液流动更加稳定，制冷剂液膜流经换热管后在导流板表面铺展，避免了液膜聚集、滴落，增加了液膜有效覆盖率；稳定的液膜流动使得管束间液滴飞溅、蒸气夹带液滴现象减少，覆盖管束所需的最小液膜量减小；并且换热管与导流板的组合增加了有效传热面积、增加了换热量；导流板的存在可以有效加速换热管底部气泡逸出、改善换热均匀性、推迟膜态沸腾、提高临界热流密度，避免发生干涸，从而最大限度的提高传热性能。
进一步，换热管长度大于导流板长度，用于使换热管两端在蒸发器内部进行固定及连接被冷却工质。
进一步，位于最下方的换热管底部的导流板，其短边长度为换热管的管壁厚度的三倍，从而保证底层换热管下滞止点处的液膜可以顺利滴落，推迟膜态沸腾。
进一步，导流板与换热管一体式制作，从而避免导流板和换热板之间产生缝隙，减小接触热阻，从而保证稳定的液膜流动，避免了液膜聚集。
附图说明
图1为本发明的降膜蒸发管束结构示意图；
图2为本发明的降膜蒸发管束径向剖面图；
图3为本发明的图2A处的局部放大图；
图4为本发明的图2B处的局部放大图；
图5为本发明的多组管束的矩形布置；
图6为本发明的多组管束的矩形布置；
图7为本发明的多组管束的菱形布置。
其中：1-换热管；2-导流板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，为本发明所述的膜式管排降膜蒸发管束，包括多个换热管1及导流板2。
换热管1在降膜蒸发器中工作，换热管1水平布置，多个换热管1呈一列平行排布，换热管1两端分别为被冷却工质的入口和出口，用于与传输被冷却工质的管道连接。一列换热管1为一组管束，多组管束并排布置。
如图2和图3所示，同组管束中相邻换热管1的顶底面采用导流板2连接，导流板2作为膜结构进行导流及换热，导流板2长边与换热管1接触，导流板2短边竖直布置。
导流板2与换热管1材质相同，保证稳定的液膜流动；导流板2厚度等于换热管1的管壁厚度，相邻换热管1之间的导流板2，其短边长度大于换热管1的管壁厚度的三倍，保证相邻换热管1的间隔不会过小，导流板2短边长度越大，其面积越大，从而换热效果更好。导流板2与换热管1一体式制作，从而避免导流板2和换热板之间产生缝隙，从而保证稳定的液膜流动，避免了液膜聚集。
导流板2轴向长度为蒸发器有效换热长度，换热管1长度略长于导流板2长度的10-30％，用于使换热管1两端与传输被冷却工质的管道连接，导流板2位于换热管1中间位置。
如图2和图4所示，位于最下方的换热管1底部同样布置有导流板2，其短边长度为换热管1的管壁厚度的三倍，其作用为保证底层换热管1下滞止点处的液膜可以顺利滴落，推迟膜态沸腾。
一列换热管1为一组管束，多组管束并排布置，蒸发量大的时候整个气液流动很乱，多组管束并排布置结构一定程度上有组织气流和液体流的作用，多组管束之间的排布方式可以为多种。
如图5所示，第一种排布方式为相邻管束之间的换热管1并排布置，一组管束中两个相邻换热管1与其相邻组管束中位置对应的两个相邻换热管1之间的轴心连线为矩形，每组管束之间对应的换热管1均位于同一高度。
如图6所示，第二种排布方式为相邻管束之间的换热管1并排交错布置，一组管束中的换热管1与其左右相邻两个管束中位置对应的换热管1之间的轴心连线为三角形，一般可以为等边三角形。
如图7所示，第三种排布方式为相邻管束之间的换热管1并排交错布置，一组管束中两个相邻换热管1与其左右相邻两个管束中位置交错的换热管1之间的轴心连线为菱形。
第二组和第三组排布方式相邻管束之间的换热管1均为并排交错布置，结构上类似，但第三种排布方式中，一组管束中两个相邻换热管1间距等于与其左右相邻两个管束中位置交错的换热管1之间的间距。
膜式管排降膜蒸发管束中换热管1外的制冷剂以液膜形式流动，蒸发并吸收大量相变潜热，对换热管1内工质进行冷却降温，换热管1与膜结构为一体结构，共同参与管束间工质的流动及换热过程。
制冷剂经液膜分配器在换热管1表面形成液膜，随后在重力作用下沿导流板2表面铺展，然后顺着管束深度向下流动。换热管1中通以被冷却工质，其入口及其出口分别连接其输送管道。换热管1内的被冷却工质与其外的制冷剂在温差作用下进行热量交换，制冷剂蒸发吸收热量，以使被冷却工质降温，最终制冷剂从位于最下方的换热管1底部的导流板2滴落。
膜式管排降膜蒸发管束对管束间的流动具有很好的导流作用：制冷剂液膜流经换热管1后在导流板2表面铺展，避免了液膜聚集、滴落，增加了液膜有效覆盖率；减少了蒸气夹带液滴的情况，降低了最小供液量。
膜式管排降膜蒸发管束可以提供较好的传热条件：导流板2参与传热，增加了有效传热面积；换热管1与导流板2的组合改善了传热均匀性，推迟了池态沸腾并提高了临界热流密度。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种膜式管排降膜蒸发管束，其特征在于，包括多个换热管(1)及导流板(2)；
换热管(1)水平布置，多个换热管(1)呈一列平行布置，相邻换热管(1)的顶底部采用导流板(2)连接，导流板(2)长边与换热管(1)接触，导流板(2)短边竖直布置，位于最下方的换热管(1)底部布置有导流板(2)，导流板(2)与换热管(1)材质相同。
2.根据权利要求1所述的膜式管排降膜蒸发管束，其特征在于，换热管(1)长度大于导流板(2)长度，导流板(2)位于换热管(1)中线位置。
3.根据权利要求1所述的膜式管排降膜蒸发管束，其特征在于，导流板(2)厚度等于换热管(1)的管壁厚度。
4.根据权利要求1所述的膜式管排降膜蒸发管束，其特征在于，位于最下方的换热管(1)底部的导流板(2)，其短边长度为换热管(1)的管壁厚度的三倍。
5.根据权利要求1所述的膜式管排降膜蒸发管束，其特征在于，相邻换热管(1)之间的导流板(2)，其短边长度大于换热管(1)的管壁厚度的三倍。
6.根据权利要求1所述的膜式管排降膜蒸发管束，其特征在于，导流板(2)与换热管(1)一体式制作。
7.根据权利要求1所述的膜式管排降膜蒸发管束，其特征在于，一列换热管(1)为一组管束，多组管束并排布置。
8.根据权利要求7所述的膜式管排降膜蒸发管束，其特征在于，相邻管束之间的换热管(1)并排布置，一组管束中两个相邻换热管(1)与其相邻组管束中位置对应的两个相邻换热管(1)之间的轴心连线为矩形。
9.根据权利要求7所述的膜式管排降膜蒸发管束，其特征在于，相邻管束之间的换热管(1)并排交错布置，一组管束中的换热管(1)与其左右相邻两个管束中位置对应的换热管(1)之间的轴心连线为三角形。
10.根据权利要求7所述的膜式管排降膜蒸发管束，其特征在于，相邻管束之间的换热管(1)并排交错布置，一组管束中两个相邻换热管(1)与其左右相邻两个管束中位置交错的换热管(1)之间的轴心连线为菱形。
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