CN114353389A - 一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器 - Google Patents

一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器，包括：支座，所述支座顶部形成一个开放的安装槽，所述安装槽的槽底平整；弹性螺旋管束，所述安装槽的槽底连接有多个竖直、且相平行布置的弹性螺旋管束；每一个所述弹性螺旋管束内均流动有流体介质，多个弹性螺旋管束连通，且共用导管一和导管二与外部连通，流体介质在所述弹性螺旋管束内能够产生二次流，用于强化传热。本发明公开提供了一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器，流体介质运动使弹性螺旋管束产生振动，增强了管内/外近壁处流体介质的紊流特性，实现了振动强化传热，且由振动产生的管束蠕动效应能实现自动去污除垢、去霜除冰，多个弹性螺旋管束设置在支座的布置形式发挥了循环型和单程型蒸发器的优点，并且提高了传热效率。

Description

一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器
技术领域
本发明涉及换热技术领域，更具体的说是涉及一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器。
背景技术
蒸发器蒸发是液态转化为气态的物理过程。工业上有大量的蒸发器，其中应用于制冷系统的蒸发器是其中一种。蒸发器是制冷四大关键部件之一，低温的冷凝液体通过蒸发器，与外界的空气进行热交换，气化吸热，达到制冷的效果。蒸发器还广泛应用于石油、化工、电力、制冷等工业领域，是提高能源利用率的主要设备之一。
传统蒸发器一般分为循环型和单程型蒸发器。循环式蒸发器溶液都在蒸发器中循环流动，这种蒸发器由于结构紧凑、制造方便、传热较好及操作可靠等优点，应用十分广泛。但是由于结构上的限制，循环速度不大。加上溶液在加热室中不断循环，使其浓度始终接近完成液的浓度，因而溶液的沸点高，有效温度差就减小。此外，循环式蒸发器中蒸发液易结晶、易结垢，设备的清洗和维修也不够方便，所以这种蒸发器难以完全满足生产的要求。单程型蒸发器中溶液在蒸发器中只通过加热室一次，不作循环流动即成为浓缩液排出，由于溶液在单程型蒸发器中呈膜状流动，因而对流传热系数大为提高，使得溶液能在加热室中一次通过，不需要再次循环就达到要求的浓度，因此相对于循环型蒸发器具有更大的优点。但是溶液在蒸发器中的停留时间很短，换热不充分。
基于上述换蒸发器存在的问题，如何提供一种换热效率高、能源消耗小的蒸发器，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
为此，本发明的目的在于提出一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器，解决现有技术中循环型和单程型蒸发器存在的不足。
本发明提供了一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器，包括：
支座，所述支座顶部形成一个开放的安装槽，所述安装槽的槽底平整；
弹性螺旋管束，所述安装槽的槽底连接有多个竖直、且相平行布置的弹性螺旋管束；每一个所述弹性螺旋管束内均流动有流体介质，多个弹性螺旋管束连通，且共用导管一和导管二与外部连通，流体介质在所述弹性螺旋管束内流动能够形成二次流，用于强化传热。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器，流体介质运动使弹性螺旋管束产生振动，增强了管内/外近壁处流体介质的紊流特性，实现了振动强化传热，多个弹性螺旋管束设置在支座的布置形式发挥了循环型和单程型蒸发器的优点，并且提高了传热效率。
进一步地，每一个弹性螺旋管束均包括：螺旋管和用于供所述螺旋管内流体介质换热的管翅片，通过增减所述管翅片的数量增减换热面积。
进一步地，每一个所述螺旋管均包括竖直布置的直导管，自所述直导管外壁的顶部至底部顺时针方向缠绕、且与其连通的涡旋管，以及连接于所述涡旋管底部的弯管；所述管翅片固定于所述直导管外壁面上，且位于所述涡旋管内径包裹的范围内。
进一步地，所述弹性螺旋管束采用铜材制成，利用铜制弹性螺旋管束振动产生的蠕动效应自动去污除垢、去霜除冰。
进一步地，纵向相邻两个弹性螺旋管束通过内部连接管连通，横向相邻两个弹性螺旋管束通过外部连接管连通后形成整体管组，外侧的两排或两列弹性螺旋管束对应汇聚连接导管一和导管二。
进一步地，所述弹性螺旋管束组。
进一步地，所述支座包括底板，所述底板顶端固定有与其规格相同的支撑翅片，所述底板和所述支撑翅片两端分别固定有L型的端板一和端板二，所述支撑翅片、端板一，端板二围合成开放的安装槽，所述端板一和端板二用于连接两侧的所述弹性螺旋管束，所述底板用于连接所述弹性螺旋管束底部。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器的结构示意图；
图2附图示出了多个弹性螺旋管束之间的连接关系；
图3附图示出了单个弹性螺旋管束的结构示意图；
图4附图示出了纵向相邻两个弹性螺旋管束通过内部连接管连接示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
由于现有的循环型蒸发器和单程型蒸发器均存在一定的不足，因此，本发明实施例公开了一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器，参见附图1和2，包括：支座，所述支座顶部形成一个开放的安装槽，所述安装槽的槽底平整；弹性螺旋管束，所述安装槽的槽底连接有多个竖直、且相平行布置的弹性螺旋管束；每一个所述弹性螺旋管束内均流动有流体介质，多个弹性螺旋管束连通，且共用导管一6和导管二2与外部连通，流体介质在所述弹性螺旋管束内流动能够形成二次流，用于强化传热。本发明公开提供了一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器，流体介质运动使弹性螺旋管束产生振动，增强了管内/外近壁处流体介质的紊流特性，实现了振动强化传热，且由振动产生的螺旋管束的蠕动效应具有自动去污除垢和去霜除冰功能，多个弹性螺旋管束设置在支座的布置形式发挥了循环型和单程型蒸发器的优点，并且提高了传热效率。
参见附图3，每一个弹性螺旋管束均包括：螺旋管3和用于供所述螺旋管3内流体介质换热的管翅片4，通过增减所述管翅片4的数量增减换热面积。
具体而言，每一个所述螺旋管3均包括竖直布置的直导管31，自所述直导管31外壁的顶部至底部顺时针方向缠绕、且与其连通的涡旋管32，以及连接于所述涡旋管32底部的弯管33；所述管翅片4固定于所述直导管31外壁面上，且位于所述涡旋管32内径包裹的范围内。管程内流体介质流动时可产生管内二次流，管内二次流进一步实现强化传热。利用螺旋管，增加了壳程流体的流动路径，使得壳程流体充分吸收热量，从而进一步提高传热效果。
有利的是，所述弹性螺旋管束采用铜材制成，优选采用紫铜光铜管，管程流体介质运动诱导铜管产生振动，增强了管内/外近壁处流体介质的紊流特性，实现了强化传热，无需消耗额外能源，且铜制弹性螺旋管束振动产生的蠕动效应自动去污除垢、去霜除冰。相较于其他金属材料而言，铜管不易发生疲劳破坏，保证了蒸发器可长期重复使用。
在本发明一个实施例中，参见附图2和4，纵向相邻两个弹性螺旋管束通过内部连接管10连通，横向相邻两个弹性螺旋管束通过外部连接管8连通后形成整体管组，外侧的两排或两列弹性螺旋管束对应汇聚连接导管一6和导管二7。
参见附图1，所述支座包括底板9，所述底板9顶端固定有与其规格相同的支撑翅片5，所述底板9和所述支撑翅片5两端分别固定有L型的端板一1和端板二7，保证整个结构的稳定性。所述支撑翅片5、端板一1，端板二7围合成开放的安装槽，所述端板一1和端板二7用于连接两侧的所述弹性螺旋管束，所述底板9用于连接所述弹性螺旋管束底部。两侧的所述弹性螺旋管束通过长外接导管11、短外接导管12分别与导管一6、导管二7连通，实现流体进、出管程，保证蒸发器的有效工作。
本发明的实施例中，参见附图2，48组所述弹性螺旋管束等间距布置，弹性螺旋管束由底板、支撑翅片支撑，可通过调节支撑翅片数目，对振动进行控制进而实现对传热的控制。
本发明螺旋浮动蒸发器采用横放的安装方式，一方面保持蒸发器稳定，另一方面使各管出/入口压降趋于一致，有利于各管的蠕动效应效果均匀一致。
使用时，安装自振功能的螺旋浮动蒸发器前，进行压力试验和气密性试验。流体在导管二、短外接导管、内部连接管、外部连接管、长外接导管、导管一内流动，这条路径称为管程；具有自振功能的螺旋浮动蒸发器采用平放的安装方式，管程流体由导管二流入，导管一流出。流体介质流经弯管时产生离心惯性力，管壁对流体的粘滞作用使两侧管壁处流体速度低于管子中心处的速度，所以中心处流体的离心惯性力大于管壁两侧处流体，因此流体在中心处有内侧向外侧流动，致使外侧处压强增大，形成压差，产生二次流。铜制弹性螺旋管束振动时，能及时去除管束外壁凝结的小水珠，延迟了管束外壁结冰结霜的时间。同时，振动产生的蠕动效应，使得蒸发器工作中产生的污垢不能稳定固结于铜制弹性螺旋管束的内表面，产生的霜、冰等不能稳定固结于铜制弹性螺旋管束的外表面，达到自动去污除垢、去霜除冰的功能。相比现有蒸发器的热气除霜或电加热器除霜、热液除霜，本发明螺旋浮动蒸发器无需增设除霜设备，无需耗费额外能源，既节省了能源又降低了加工成本。
本发明利用螺旋铜管中产生的二次流实现强化传热，利用管程流体诱导的振动实现振动强化传热，通过增加管翅片数目，进一步增加换热面积实现强化传热，利用管束振动及产生的蠕动效应达到去污除垢、去霜除冰的功能。与循环型蒸发器和单程型蒸发器相比，本发明具有传热效率高、不易结垢、自动除冰除霜、无需清洗、使用寿命长等优势。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器，其特征在于，包括：
支座，所述支座顶部形成一个开放的安装槽，所述安装槽的槽底平整；
弹性螺旋管束，所述安装槽的槽底连接有多个竖直、且相平行布置的弹性螺旋管束；每一个所述弹性螺旋管束内均流动有流体介质，多个弹性螺旋管束连通，且共用导管一(6)和导管二(2)与外部连通，流体介质在所述弹性螺旋管束内流动能够形成二次流，用于强化传热。
2.根据权利要求1所述的一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器，其特征在于，每一个弹性螺旋管束均包括：螺旋管(3)和用于供所述螺旋管(3)内流体介质换热的管翅片(4)，通过增减所述管翅片(4)的数量增减换热面积。
3.根据权利要求2所述的一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器，其特征在于，每一个所述螺旋管(3)均包括竖直布置的直导管(31)，自所述直导管(31)外壁的顶部至底部顺时针方向缠绕、且与其连通的涡旋管(32)，以及连接于所述涡旋管(32)底部的弯管(33)；所述管翅片(4)固定于所述直导管(31)外壁面上，且位于所述涡旋管(32)内径包裹的范围内。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器，其特征在于，所述弹性螺旋管束采用铜材制成，利用流体诱导振动实现了振动强化传热，利用振动产生的蠕动效应实现自动去污除垢、去霜除冰。
5.根据权利要求4所述的一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器，其特征在于，纵向相邻两个弹性螺旋管束通过内部连接管(10)连通，横向相邻两个弹性螺旋管束通过外部连接管(8)连通后形成整体管组，外侧的两排或两列弹性螺旋管束对应汇聚连接导管一(6)和导管二(2)。
6.根据权利要求4所述的一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器，其特征在于，所述弹性螺旋管束48组。
7.根据权利要求1-3任一项所述的一种具有自振功能的螺旋浮动蒸发器，其特征在于，所述支座包括底板(9)，所述底板(9)顶端固定有与其规格相同的支撑翅片(5)，所述底板(9)和所述支撑翅片(5)两端分别固定有L型的端板一(1)和端板二(7)，所述支撑翅片(5)、端板一(1)，端板二(7)围合成开放的安装槽，所述端板一(1)和端板二(7)用于连接两侧的所述弹性螺旋管束，所述底板(9)用于连接所述弹性螺旋管束底部。
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