CN206944767U - 高效换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了高效换热器，包括至少一组设于换热器内的换热组件，其特征在于：所述的换热组件包括外管和设于外管内部的内管构成，所述的内管和内管与外管之间均分别设有供介质流通的流道，所述的流道内均设有使流道内介质产生旋流的旋流场装置，所述的旋流场装置中，至少有一个旋流场装置对流道内介质产生的旋流离心力或旋流向心力直接作用于流道中的换热面，本实用新型装置设计合理、结构简单、流动阻力小、换热效率高且经济实用适合于产业化推广。

Description

高效换热器

技术领域

本实用新型涉及热处理设备领域，尤其是一种高效换热器。

背景技术

目前，换热器被广泛应用于炼油、化工、轻工、制药、机械、食品加工、动力以及原子能工业部门、制冷、制热当中，由于传统换热器换热效率普遍较低，材料与能源浪费严重，且无法兼顾低阻力、防垢、维护便利、耐压，等系列问题，同时，传统蒸发式空冷器在过渡季节会产生大量的水蒸汽（俗称白烟），而过渡季节水蒸汽是加重雾霾现象的潜在因素之一，因此对于传统蒸发式空冷器及其换热器的技术更新是很有必要和具有深远意义的。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种设计合理、结构简单、流动阻力小、换热效率高且经济实用的高效换热器。

为了实现上述的技术目的，本实用新型的技术方案为：

高效换热器，包括至少一组设于换热器内的换热组件，所述的换热组件包括外管和设于外管内部的内管构成，所述的内管和内管与外管之间均分别设有供介质流通的流道，所述的流道内均设有使流道内介质产生旋流的旋流场装置，所述的旋流场装置中，至少有一个旋流场装置对流道内介质产生的旋流离心力或旋流向心力直接作用于流道中的换热面。

其中所述的高效换热器还包括与传统换热器相同的冷热流体入口、出口和使得换热器能够正常运作的必要辅件，其中所述的必要辅件与传统换热器所需的辅件大致相同，根据换热器的用途和应用情况，通常可以包括壳体、框架、冷却风机、循环水泵等通常配置。

进一步，所述旋流场装置对流道内介质产生的旋流离心力或向心力同时直接作用于换热面，所述的换热面为内管的内壁面时，旋流场装置产生的旋流离心力直接作用于内管的内壁面；所述换热面为内管的外壁面时，旋流场装置产生的旋流向心力直接作用于内管的外壁面。

当换热面为管内壁面，旋流场装置产生的旋流离心力直接作用于管内壁面，其实施方法以圆形管为例，在管道中心设置带轴的螺旋扰流片（或扭带等）且螺旋扰流片与管内壁之间保持一定间隙，管内流体在螺旋扰流片作用下产生旋转，又由于管内壁与螺旋扰流片之间存在一定间隙，相对流阻较小，旋流产生的离心力将直接作用与管内壁，破坏边界层。所述旋流场装置产生的旋流向心力直接作用于管外壁面，其实施方法以内管与外管之间的流道是一个环形流道为例，在外管内壁面设置螺旋扰流片且螺旋扰流片与内管外壁之间保持一定间隙，环形流道内的流体在螺旋扰流片作用下产生旋转，又由于内管外壁与螺旋扰流片之间存在一定间隙，相对流阻较小，旋流产生的向心力将直接作用与内管外壁，破坏边界层。

根据需要，所述内管可设为连成一体的多个并列内管，所述外管可设为连成一体的多个并列外管，所述外管与内管之间的流道，还可以分隔成多个流道（本质上，是连成一体的多个并列外管），所述外管与内管之间分隔的多个流道还可以设为螺旋形流道（即所述外管与内管之间分隔的多个流道，在内管外壁面呈螺旋状态，并利用自身产生旋流）。

所述旋流场装置，通常有入口蜗旋发生器、扭带内插物、旋流扰流器等。结合用途、扰流效果、生产便利性考虑，优选为旋流扰流器。

为提高换热效果，旋流场装置与换热面之间宜有一定间隙，使换热面在整个流道中是流阻相对较小的空间，以利于产生的旋流离心力（或向心力）直接作用于换热面。旋流离心力或向心力作用于换热面，可破坏或消除边界层、提高传热效率。

进一步，所述的旋流场装置为旋流扰流器，所述的旋流扰流器设于管道内壁面时，所述的旋流扰流器由螺旋扰流片构成；所述的旋流扰流器设于管道中心时，所述的旋流扰流器为设于螺旋扰流片和设于螺旋扰流片中心的轴构成。所述设于螺旋扰流片中心的轴除了增加螺旋扰流片的物理强度，还可以消除部分流道中心的无效流场，使作用在管道内壁面的离心力得到加强。所述轴，可设为空心管状（为防止产生短路流，可封闭端口）轴或实芯轴，轴径与螺旋扰流片的宽度比，以实现扰流效果与扰流阻力之间的平衡为原则，结合实际测试数据来确定，所述的轴上还设有至少一个与流道固定连接的连接件。所述螺旋形线圈设于管道内壁面时，根据换热面的需要，通常设于外管内壁面。

所述螺旋扰流片通过装载连接件并通过连接件的摩擦力、弹力与流道内壁相抵，将螺旋扰流片固定在流道内，也可以通过将连接件粘接或焊接在流道内、或通过铸造或挤出工艺，生产内壁面带有螺旋扰流片的管道（用于产生旋流向心力），具体按需而定。

螺旋扰流片的螺距可以根据需要及实际实验调试进行确定设置，螺旋扰流片还可以做多头结构（即在流道截面上，设有并列的多个螺旋扰流片）。

进一步，所述的旋流场装置沿其所在的流道入口至出口设置，所述旋流场装置的有效截面积与其所在流道的有效截面积的比值为大于等于20%且小于等于90%。

优选的，所述旋流场装置的有效截面积与其所在流道的有效截面积的比值为大于等于30%且小于等于80%。

优选的，所述旋流场装置的有效截面积与其所在流道的有效截面积的比值为大于等于40%且小于等于70%。

优选的，所述旋流场装置的有效截面积与其所在流道的有效截面积的比值为50%。

其中，所述旋流场装置的有效截面积指的是，旋流场装置的螺旋扰流片最少旋转360度时端面的正投影面积，所述的旋流场装置设于管道中心时，所述正投影面积含轴的投影面积，其中所述的面积比可以根据换热介质的流速、黏度、流道面积和设计对体积的要求等因素进行结合实际测试数据来确定。

另外，所述的内管和外管可以根据需要设为任意形式的截面，从提高换热效率、节约材料出发，优选为圆管，根据需换热流体特性以及实用性要求，热流体或冷流体可按需选择进入内管或内管与外管之间的流道，内管或外管的截面形式，可根据需要而定，相对而对而言，圆形管道有利于提高换热效率、节约材料，内管的直径可为任意尺寸，从经济性与防堵塞考虑应不小于25mm。如，换热温差较小时内管直径可采用20mm至100mm，换热温差较大时（如锅炉），内管直径可采用更大的参数，如大于0.5米,所述换热面，指热流体与冷流体之间的界面。所述内管与外管之间的流道可设为任意截面形状，当没有承压要求时，设为环形有利于提高换热效率、节约材料。

进一步，所述内管与外管之间的流道为环形流道。

所述环形流道内的螺旋扰流片设于换热面正对面的管面，螺旋扰流片与换热面之间有适当的间距，以提高旋流流体冲击换热面的效果。

进一步，所述的环形流道间隔成若干个流道, 通常为依次连接环形流道的内圆与外圆，形成多个均等的小流道（本质上是连成一体的并列多个外管）。所述多个均等的小流道，既具有内管外壁面又兼具外管内壁面特性，在设置旋流场装置时按管内壁面处理。

所述环形流道间隔成的若干个流道，入口端通常设有分水（气）器，出口端通常设有集水（气）器，旋流场装置则设于所述多个并列外管的中心,小流道的截面可设为扇形、或修整为圆形（必要时，需设置应力散放结构）等形式。本技术方案，可以提高外管承压能力，可作为锅炉换热器,空调换热器等用途，如：用于锅炉换热器时，并列的多个外管用于产生蒸汽，中间的内管用作高温烟气通道或核燃料反应堆。经换热面双向强化传热，可显著减少装置体积，特别有利于移动锅炉设备。为方便汽水分离，换热器可采用立式布置；本结构用于空调换热器时，并列的多个外管为制冷剂通道，中间的内管为空气通道，其中：分体空调室外换热器冬季制热时，在空气旋流的切向力作用下，具有自动除霜功能；用于大型水冷机组或热泵机组的换热器时，可显著减小换热器的体积与制冷剂的用量。

进一步，所述环形流道内的介质为热流体，所述的外管的外壁还套设有外套管，环形流道内的旋流场装置对流道内介质产生的旋流离心力或旋流向心力直接作用于环形流道的管壁。

作为内管和外管形成流道的另一种实施方式，进一步，所述的内管和外管中至少有一个为连续的流道，至少有一个为多个串联构成的流道。

所述串联的流道，还可以进行并联。串联流道适用于内管以及内管与外管之间的介质体积流量相差较大的工况（如，内管内部的换热介质存在冷凝、蒸发等相变工况或为液体，而内管与外管之间的换热介质为空气），串联换热可减少内、外流道面积比，提高扰流效果、优化装置构造。

根据需要，换热器的外观结构可设为方形、环形、锥式、梯形等。

所述串联流道，第一个流道出口与第二个流道入口之间进行隔离，以防串流。

进一步，所述高效换热器用于蒸发或冷凝工况时，所述的内管为蒸发或冷凝介质的连续流道，所述外管为多个串联的气体流道，所述串联的气体流道的入口与出口分别设置在相同的面且朝向相反，所述串联的气体流道由对称的组件合并而成。

所述气体流道，通常为空气流道。为方便气流组织，所述串联的气体流道的入口与出口分别设置在相同的面且朝向相反。为方便生产与提高生产效率，所述串联的气体流道由对称的组件合并而成。如，串联的气体流道的入口与半月形的外管设计于一面，串联的气体流道出口与半月形的外管设计于另一面，合并两个面可得一个容纳有内管的串联的气体流道。

所述串联的气体流道用于蒸发工况时，还设有冷凝水通道，所述冷凝水通道根据内管的布置情况，可沿内管的外壁面流动，或沿外管的内壁面流动，或设置独立的冷凝水通道。

一种高效蒸发式空冷器，其包括上述所述的高效换热器。

进一步，所述的高效蒸发式空冷器还包括设置于换热组件上方的喷淋水装置。

所述设有喷淋水装置的换热器，通常以空气为冷却介质，此时又称蒸发式空冷器。根据实际需要，其冷却空气流速Q可为2m/s≤Q≤30m/s。当冷却空气流速Q≤3m/s，所述喷淋水装置设于冷却空气出口端。当冷却空气流速Q超过3m/s且风力足以引导水雾或水滴向上运行时，所述喷淋水装置设于冷却空气入口端。

所述高效换热器的热流体设于内管与外管之间的环形流道时，内管为冷却空气与喷淋水流道，内管中心设置旋流场装置，必要时内管壁面可同时设置旋流场装置。所述高效换热器的热流体设于内管时，内管与外管之间的环形流道为冷却空气与喷淋水流道，内管中心设置旋流场装置，必要时内管壁面可同时设置旋流场装置。

因换热效率高，此类换热器的空气流道可以采用较大截面积，在相同风机功耗条件下，风速更高，体积更小。经过合理设计，可取代传统闭式冷却塔与开式冷却塔，且逼近度更小。

为方便清洗换热管，可设置清洗管路，或将换热管设为快速接口。

进一步，所述的喷淋水装置上设有根据被冷却介质所需出口温度进行调节喷淋水量的控制装置。

所述自动调节喷淋水量的装置，在过渡季节可实现更多或全部利用空气显热冷却。由于减少了冷却水的蒸发量，有利于抑制雾霾现象的产生。所述自动调节喷淋水量的装置，其实施方法根据喷淋水的形式不同，可设为恒压减流（喷淋压力不变，通过减少喷淋头数量减少喷淋流量），或减压减流（通过降低喷淋压力，减少喷淋流量）。

进一步，所述空冷器的冷却空气出口端设有旋流除雾器，所述旋流除雾器由分离管与设于分离管中心的旋流扰流器组成，所述分离管壁面设有用于水滴排出的条缝型分离口，所述条缝型分离口与设有气封的排水管相连。

所述排水管必要时设有气封，排出水滴可排放或重复利用。

通常，只要合理控制喷淋水量，在旋力离心力作用下，即使风速再高也可实现水的完全蒸发。设置旋流除雾器，用于增加工艺冗余。

采用上述的技术方案，本实用新型技术方案的有益效果为：通过对换热面施加直接的旋流离心力或向心力，破坏换热面的边界层，提高了换热效率、消除结垢，并因此减少了换热器的材料用量和运行阻力，在用于冷凝或蒸发工况时，采用串联换热，有利于设备紧凑化，在用于蒸发式空冷器时可替代开式冷却塔实现节能，在过渡季节通过减少喷淋水量可以减少水的消耗，同时具有抑制雾霾的作用，使得本实用新型既适合新建项目，也适合暨有项目的节能、增效改造，以及环境治理。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的阐述：

图1为本实用新型高效换热器的换热组件实施结构之一的简要示意图；

图2为图1所示换热组件的实施结构将内管从外管中拆出后的示意图；

图3为本实用新型高效换热器的旋流场装置与流道的有效截面积比的投影示意图；

图4为本实用新型高效换热器的流道均等间隔为若干个小流道的实施方式之一的示意图；

图5为本实用新型高效换热器的流道均等间隔为若干个小流道的实施方式之二的示意图；

图6为本实用新型在图5所示结构基础上外管外还套设有外套管的实施方式之一示意图；

图7为本实用新型外管外还套设有外套管的实施方式之二示意图；

图8为本实用新型高效换热器为串联式实施的示意图；

图9为图8所示串联式实施时的高效换热器的拆解结构示意图；

图10为本实用新型高效换热器为并联式实施的示意图；

图11为本实用新型高效换热器在高效蒸发式空冷器中应用时的实施方式之一示意图；

图12为本实用新型高效换热器在高效蒸发式空冷器中应用时的喷淋水装置的简要示意图；

图13为本实用新型高效换热器在高效蒸发式空冷器中应用时的旋流除雾器的简要示意图。

具体实施方式

如图1或2所示，本实用新型高效换热器，包括至少一组设于换热器内的换热组件，所述的换热组件包括外管1和设于外管1内部的内管2构成，所述的内管2和内管2与外管1之间均分别设有供介质流通的流道，所述的流道内均设有使流道内介质产生旋流的旋流场装置3，所述的旋流场装置3中，至少有一个旋流场装置3对流道内介质产生的旋流离心力或旋流向心力直接作用于流道中的换热面。

其中所述的高效换热器还包括与传统换热器相同的冷热流体入口、出口和使得换热器能够正常运作的必要辅件，其中所述的必要辅件与传统换热器所需的辅件大致相同，根据换热器的用途和应用情况，通常可以包括壳体、框架、冷却风机、循环水泵等通常配置。

进一步，所述旋流场装置3对流道内介质产生的旋流离心力或向心力同时直接作用于换热面，所述的换热面为内管2的内壁面时，旋流场装置3产生的旋流离心力直接作用于内管2的内壁面；所述换热面为内管2的外壁面时，旋流场装置3产生的旋流向心力直接作用于内管2的外壁面。

当换热面为管内壁面，旋流场装置3产生的旋流离心力直接作用于管内壁面，其实施方法以圆形管为例，在管道中心设置带轴32的螺旋扰流片33（或扭带等）且螺旋扰流片33与管内壁之间保持一定间隙，管内流体在螺旋扰流片33作用下产生旋转，又由于管内壁与螺旋扰流片33之间存在一定间隙，相对流阻较小，旋流产生的离心力将直接作用与管内壁，破坏边界层。所述旋流场装置3产生的旋流向心力直接作用于管外壁面，其实施方法以内管2与外管1之间的流道是一个环形流道为例，在外管1内壁面设置螺旋扰流片31且螺旋扰流片31与内管2外壁之间保持一定间隙，环形流道内的流体在螺旋扰流片31作用下产生旋转，又由于内管2外壁与螺旋扰流片31之间存在一定间隙，相对流阻较小，旋流产生的向心力将直接作用与内管2外壁，破坏边界层。

根据需要，所述内管2可设为连成一体的多个并列内管2，所述外管1可设为连成一体的多个并列外管1，所述外管1与内管2之间的流道，还可以分隔成多个流道（本质上，是连成一体的多个并列外管），所述外管与内管之间分隔的多个流道还可以设为螺旋形流道（即所述外管与内管之间分隔的多个流道，在内管外壁面呈螺旋状态，并利用自身产生旋流）。

所述旋流场装置，通常有入口蜗旋发生器、扭带内插物、旋流扰流器等。结合用途、扰流效果、生产便利性考虑，优选为旋流扰流器。

为提高换热效果，旋流场装置与换热面之间宜有一定间隙，使换热面在整个流道中是流阻相对较小的空间，以利于产生的旋流离心力（或向心力）直接作用于换热面。旋流离心力或向心力作用于换热面，可破坏或消除边界层、提高传热效率。

进一步，所述的旋流场装置3为旋流扰流器，所述的旋流扰流器设于管道内壁面时，所述的旋流扰流器由螺旋扰流片31构成；所述的旋流扰流器设于管道中心时，所述的旋流扰流器为设于螺旋扰流片33和设于螺旋扰流片33中心的轴32构成。所述设于螺旋扰流片33中心的轴32除了增加螺旋扰流片33的物理强度，还可以消除部分流道中心的无效流场，使作用在管道内壁面的离心力得到加强。所述轴32，可设为空心管状（为防止产生短路流，可封闭端口）轴或实芯轴，轴径与螺旋扰流片的宽度比，以实现扰流效果与扰流阻力之间的平衡为原则，结合实际测试数据来确定，所述的轴上还设有至少一个与流道固定连接的连接件。所述螺旋形线圈设于管道内壁面时，根据换热面的需要，通常设于外管1内壁面。

所述螺旋扰流片32可以通过装载连接件并通过连接件的摩擦力、弹力与流道内壁相抵，将螺旋扰流片固定在流道内，也可以通过将连接件粘接或焊接在流道内、或通过铸造或挤出工艺，生产内壁面带有螺旋扰流片的管道（用于产生旋流向心力），具体按需而定。

螺旋扰流片的螺距可以根据需要及实际实验调试进行确定设置，螺旋扰流片还可以做多头结构（即在流道截面上，设有并列的多个螺旋扰流片）。

如图3所示，进一步，所述的旋流场装置沿其所在的流道入口至出口设置，所述旋流场装置的有效截面积与其所在流道的有效截面积的比值为大于等于20%且小于等于90%。

优选的，所述旋流场装置的有效截面积与其所在流道的有效截面积的比值为大于等于30%且小于等于80%。

优选的，所述旋流场装置的有效截面积与其所在流道的有效截面积的比值为大于等于40%且小于等于70%。

优选的，所述旋流场装置的有效截面积与其所在流道的有效截面积的比值为50%。

其中，所述旋流场装置的有效截面积指的是，旋流场装置的螺旋扰流片最少旋转360度时端面的正投影面积，所述的旋流场装置设于管道中心时，所述正投影面积含轴的投影面积，即旋流场装置的有效截面积的标注4所示的阴影部分，流道的有效截面积为标注5所示流道截面的圆形面积，其中所述的面积比可以根据换热介质的流速、黏度、流道面积和设计对体积的要求等因素进行结合实际测试数据来确定。

另外，所述的内管和外管可以根据需要设为任意形式的截面，从提高换热效率、节约材料出发，优选为圆管，根据需换热流体特性以及实用性要求，热流体或冷流体可按需选择进入内管或内管与外管之间的流道，内管或外管的截面形式，可根据需要而定，相对而对而言，圆形管道有利于提高换热效率、节约材料，内管的直径可为任意尺寸，从经济性与防堵塞考虑应不小于25mm。如，换热温差较小时内管直径可采用20mm至100mm，换热温差较大时（如锅炉），内管直径可采用更大的参数，如大于0.5米,所述换热面，指热流体与冷流体之间的界面。所述内管与外管之间的流道可设为任意截面形状，当没有承压要求时，设为环形有利于提高换热效率、节约材料。

如图1或2所示，进一步，所述内管2与外管1之间的流道为环形流道。

所述环形流道内的螺旋扰流片31设于换热面正对面的管面，螺旋扰流片31与换热面之间有适当的间距，以提高旋流流体冲击换热面的效果。

如图4或5所示，进一步，所述的环形流道间隔成若干个流道11, 通常为依次连接环形流道的内圆与外圆，形成多个均等的小流道11（本质上是连成一体的并列多个外管）。所述多个均等的小流道，既具有内管2外壁面又兼具外管1内壁面特性，在设置旋流场装置时按管内壁面处理。

所述环形流道间隔成的若干个流道，入口端通常设有分水（气）器，出口端通常设有集水（气）器，旋流场装置则设于所述多个并列外管的中心,小流道的截面可设为扇形、或修整为圆形（必要时，需设置应力散放结构）等形式。本技术方案，可以提高外管承压能力，可作为锅炉换热器等用途，如：并列的多个外管用于产生蒸汽，中间的内管用作高温烟气通道或核燃料反应堆。经换热面双向强化传热，可显著减少装置体积，特别有利于移动锅炉设备。为方便汽水分离，换热器可采用立式布置。

如图6所示，其在图5的蜂窝状整体结构的基础上进行外穿蜂窝式整体结构3进行进一步辅助换热，所述蜂窝式整体结构3之间组成的环形流道内设置有内外壁具有扰流器的扰流管，所述最外层蜂窝式整体结构外设有套管4，套管4的内壁设有扰流器（未示出），其中外管1、内管2内管和外管之间的流道11均与图5所示结构相同，蜂窝式整体结构3与外管1之间还设有旋片5，蜂窝式整体结构3内的流道31内通有介质。

如图7所示，进一步，所述环形流道内的介质为热流体，所述的外管1的外壁还套设有外套管4，环形流道内的旋流场装置对流道内介质产生的旋流离心力或旋流向心力直接作用于环形流道的管壁，其中内管2内和两个外套管4之间通有冷流体，内管2内的旋流场装置3对流道内的介质产生旋流离心力。

如图8或9所示，作为内管2和外管1形成流道的另一种实施方式，进一步，所述的内管2和外管1中至少有一个为连续的流道，至少有一个为多个串联构成的流道，此时旋流场装置3的设置方式依然可以如图1或图2所示的类似形式进行布置。

所述串联的流道，还可以进行并联。串联流道适用于内管2以及内管2与外管1之间的介质体积流量相差较大的工况（如，内管内部的换热介质存在冷凝、蒸发等相变工况或为液体，而内管与外管之间的换热介质为空气），串联换热可减少内、外流道面积比，提高扰流效果、优化装置构造。

根据需要，换热器的外观结构可设为方形、环形、锥式、梯形等。

所述串联流道，第一个流道出口与第二个流道入口之间进行隔离，以防串流。

进一步，所述高效换热器用于蒸发或冷凝工况时，所述的内管为蒸发或冷凝介质的连续流道，所述外管为多个串联的气体流道，所述串联的气体流道的入口与出口分别设置在相同的面且朝向相反，所述串联的气体流道由对称的组件合并而成。

所述气体流道，通常为空气流道。为方便气流组织，所述串联的气体流道的入口与出口分别设置在相同的面且朝相相反。为方便生产与提高生产效率，所述串联的气体流道由对称的组件合并而成。如，串联的气体流道的入口与半月形的外管设计于一面，串联的气体流道出口与半月形的外管设计于另一面，合并两个面可得一个容纳有内管的串联的气体流道。

所述串联的气体流道用于蒸发工况时，还设有冷凝水通道，所述冷凝水通道根据内管的布置情况，可沿内管的外壁面流动，或沿外管的内壁面流动，或设置独立的冷凝水通道。

如图10所示，还可以根据具体应用情况来设置一个内径较大的外管1进行套设多个内管2，使内管并联设置

如图11或12之一所示，作为本实用新型高效换热器在高效蒸发式空冷器方面的应用，其包括上述所述的高效换热器1。

进一步，所述的高效蒸发式空冷器还包括设置于换热组件1上方的喷淋水装置2。

所述设有喷淋水装置2的换热器1，通常以空气为冷却介质，此时又称蒸发式空冷器。根据实际需要，其冷却空气流速Q可为2m/s≤Q≤30m/s。当冷却空气流速Q≤3m/s，所述喷淋水装置设于冷却空气出口端。当冷却空气流速Q超过3m/s且风力足以引导水雾或水滴向上运行时，所述喷淋水装置2设于冷却空气入口端，其中喷淋水装置上方还设有排气风扇3。

所述高效换热器的热流体设于内管与外管之间的环形流道时，内管为冷却空气与喷淋水流道，内管中心设置旋流场装置，必要时内管壁面可同时设置旋流场装置。所述高效换热器的热流体设于内管时，内管与外管之间的环形流道为冷却空气与喷淋水流道，内管中心设置旋流场装置，必要时内管壁面可同时设置旋流场装置。

因换热效率高，此类换热器的空气流道可以采用较大截面积，在相同风机功耗条件下，风速更高，体积更小。经过合理设计，可取代传统闭式冷却塔与开式冷却塔，且逼近度更小。

为方便清洗换热管，可设置清洗管路，或将换热管设为快速接口。

进一步，所述的喷淋水装置上设有根据被冷却介质所需出口温度进行调节喷淋水量的控制装置。

所述自动调节喷淋水量的装置，在过渡季节可实现更多或全部利用空气显热冷却。由于减少了冷却水的蒸发量，有利于抑制雾霾现象的产生。所述自动调节喷淋水量的装置，其实施方法根据喷淋水的形式不同，可设为恒压减流（喷淋压力不变，通过减少喷淋头数量减少喷淋流量），或减压减流（通过降低喷淋压力，减少喷淋流量）。

如图13所示，进一步，所述空冷器的冷却空气出口端设有旋流除雾器，所述旋流除雾器由分离管2与设于分离管2中心的旋流扰流器3组成，所述分离管2壁面设有用于水滴排出的条缝型分离口7，所述条缝型分离口7与设有气封的排水管相连，所述排水管必要时设有气封，排出水滴可排放或重复利用。

通常，只要合理控制喷淋水量，在旋力离心力作用下，即使风速再高也可实现水的完全蒸发。设置旋流除雾器，用于增加工艺冗余。

以上所述仅为本实用新型的举例说明，对于本领域的技术人员而言，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (16)

1.高效换热器，包括至少一组设于换热器内的换热组件，其特征在于：所述的换热组件包括外管和设于外管内部的内管构成，所述的内管和内管与外管之间均分别设有供介质流通的流道，所述的流道内均设有使流道内介质产生旋流的旋流场装置，所述的旋流场装置中，至少有一个旋流场装置对流道内介质产生的旋流离心力或旋流向心力直接作用于流道中的换热面。

2.根据权利要求1所述的高效换热器，其特征在于：所述旋流场装置对流道内介质产生的旋流离心力或向心力同时直接作用于换热面，所述的换热面为内管的内壁面时，旋流场装置产生的旋流离心力直接作用于内管的内壁面；所述换热面为内管的外壁面时，旋流场装置产生的旋流向心力直接作用于内管的外壁面。

3.根据权利要求1所述的高效换热器，其特征在于：所述的旋流场装置为旋流扰流器，所述的旋流扰流器设于管道内壁面时，所述的旋流扰流器由螺旋扰流片构成；所述的旋流扰流器设于管道中心时，所述的旋流扰流器为设于螺旋扰流片和设于螺旋扰流片中心的轴构成。

4.根据权利要求1所述的高效换热器，其特征在于：所述的旋流场装置沿其所在的流道入口至出口设置，所述旋流场装置的有效截面积与其所在流道的有效截面积的比值为大于等于20%且小于等于90%。

5.根据权利要求4所述的高效换热器，其特征在于：所述旋流场装置的有效截面积与其所在流道的有效截面积的比值为大于等于30%且小于等于80%。

6.根据权利要求5所述的高效换热器，其特征在于：所述旋流场装置的有效截面积与其所在流道的有效截面积的比值为大于等于40%且小于等于70%。

7.根据权利要求6所述的高效换热器，其特征在于：所述旋流场装置的有效截面积与其所在流道的有效截面积的比值为50%。

8.根据权利要求1所述的高效换热器，其特征在于：所述内管与外管之间的流道为环形流道。

9.根据权利要求8所述的高效换热器，其特征在于：所述的环形流道间隔成若干个流道。

10.根据权利要求8所述的高效换热器，其特征在于：所述环形流道内的介质为热流体，所述的外管的外壁还套设有外套管，环形流道内的旋流场装置对流道内介质产生的旋流离心力或旋流向心力直接作用于环形流道的管壁。

11.根据权利要求9所述的高效换热器，其特征在于:所述的内管和外管中至少有一个为连续的流道，至少有一个为多个串联构成的流道。

12.根据权利要求11所述的高效换热器，其特征在于：所述高效换热器用于蒸发或冷凝工况时，所述的内管为蒸发或冷凝介质的连续流道，所述外管为多个串联的气体流道，所述串联的气体流道的入口与出口分别设置在相同的面且朝向相反，所述串联的气体流道由对称的组件合并而成。

13.一种高效蒸发式空冷器，其特征在于：其包括上述任一权利要求所述的高效换热器。

14.根据权利要求13所述的高效蒸发式空冷器，其特征在于：其还包括设置于换热组件上方的喷淋水装置。

15.根据权利要求14所述的高效蒸发式空冷器，其特征在于：所述的喷淋水装置上设有根据被冷却介质所需出口温度进行调节喷淋水量的控制装置。

16.根据权利要求14或15所述的高效蒸发式空冷器，其特征在于：所述空冷器的冷却空气出口端设有旋流除雾器，所述旋流除雾器由分离管与设于分离管中心的旋流扰流器组成，所述分离管壁面设有用于水滴排出的条缝型分离口，所述条缝型分离口与设有气封的排水管相连。