CN214333451U - 一种内置换热套管的纵向翅片管换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种内置换热套管的纵向翅片管换热器，包含带若干纵向翅片管的纵向翅片管阵列、第一分水器、第二分水器、集水器。通过在纵向翅片管内部设置用于对流换热的内管大幅度提高了换热器的换热效率、在纵向翅片管上设置可均匀喷淋的上连接件提高了喷淋水的均匀性和表面成膜性，从而极大的提高了换热器的在间接蒸发过程中的综合换热性能。

Description

一种内置换热套管的纵向翅片管换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器领域，尤其涉及一种用于间接蒸发的内置换热套管的纵向翅片管换热器。

背景技术

间接蒸发冷却就是利用水与空气间的蒸发吸热达到冷却流体的目的，间接蒸发效果的好坏很大程度上取决于水与空气的接触散热面积。而布液不均匀、换热器表面湿润性能差导致的成膜性差、换热器外表面积不足等原因都会直接降低换热器的间接蒸发效果。

目前的间接蒸发技术主要利用管壁、纵向翅片、板壁等进行间接蒸发换热，常见的间接蒸发换热器主要有光管换热器、纵向翅片管换热器、板式换热器。目前的换热器都需要将喷淋水从外部抽到间接蒸发换热器上方利用喷淋装置进行换热，这样喷淋水无法进行除间接蒸发之外的换热，换热效率不高；同时因喷淋装置设置在间接蒸发换热器上方是进行区域喷淋无法保证喷淋水在单个纵向翅片上的均匀性，喷淋水表面成膜性差。

发明内容

本实用新型为解决现有间接蒸发换热器换热效率不高、喷淋水均匀性差、喷淋水表面成膜性差的问题，通过在纵向翅片管内部设置用于对流换热的内管大幅度提高了换热器的换热效率、在纵向翅片管上设置可均匀喷淋的上连接件提高了喷淋水的均匀性和表面成膜性。

本实用新型实施案例的技术方案如下：

一种内置换热套管的纵向翅片管换热器，

包含带若干纵向翅片管的纵向翅片管阵列、第一分水器、第二分水器、集水器；

所述纵向翅片管由集成喷淋单元的上连接件、若干纵向翅片、外管、内管、若干内管支撑件、下连接件组成；

所述上连接件的一端与所述第一分水器连通，所述上连接件的另一端与所述外管和所述内管分别连通；所述上连接件用于将待冷却流体从上而下自所述第一分水器中引入到所述外管和所述内管之间的间隙中，同时将喷淋水均匀的喷淋在若干所述纵向翅片上；

若干所述纵向翅片与所述外管连接，所述纵向翅片的外壁和所述外管的外壁用于喷淋水在外壁接触面上进行间接蒸发，若干所述纵向翅片之间的间隙用于输送空气；

所述内管设置在所述外管内部，用于在所述内管的内部运输喷淋水；所述外管与所述内管之间的间隙用于运输待冷却流体；

所述内管支撑件均匀的分布在所述内管的外管壁上，用于限定所述内管在所述外管中的位置；

所述下连接件设置在所述纵向的下方，用于将待冷却流体从上而下引出所述外管和所述内管之间的间隙，同时将喷淋水从引入所述内管；

所述第一分水器包含待冷却流体进液口、含有出气间隙的第一待冷却流体均流器；

所述第二分水器包含喷淋水进液口、含有进气间隙的第一喷淋水均流器；

所述集水器包含待冷却流体出液口、含有进气间隙的第二待冷却流体均流器；

所述第二分水器和所述集水器之间存在空气间隙，用于空气在所述第一喷淋水均流器的进气间隙和所述第二待冷却流体均流器的进气间隙之间流通。

本实用新型还进一步优化了上连接件、下连接件、内管支撑件的结构，优化了喷淋喷射孔的数量、孔径，优选了纵向翅片管的材质和加工方法，纵向翅片的形状，纵向翅片管，并对纵向翅片管换热器进行了表面处理。

总体上，本实用新型的具体技术效果如下：

（1）本实用新型相对常规的纵向翅片管换热器，在进行间接蒸发的同时还发生了对流换热，优选地是发生逆流式对流换热，换热效率大幅度提升。

（2）本实用新型在纵向翅片管上设置可均匀喷淋的上连接件提高了喷淋水的均匀性和表面成膜性能，从而提高了间接蒸发的效率，提高整个换热器的换热性能。

（3）相对于用于间接蒸发的传统横向翅片管换热器，风阻小，易清洗。

附图说明

图1为本实用新型的第一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的内管支撑件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的上连接件的结构示意图；

图4为本实用新型的第一实施例的下连接件的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的第一分水器的结构示意图；

图6为本实用新型的第一实施例的工作原理示意图；

图7为本实用新型的第二实施例的结构示意图；

图8为本实用新型的第二实施例的下连接件的结构示意图；

10纵向翅片管阵列、11上连接件、111第一内套管、112第一引流管、113喷淋单元、1131喷淋单元第一部件、1132喷淋单元第二部件、1133弹簧、1134喷淋限位件、12纵向翅片、13外管、14内管、15内管支撑件、151支撑筒、152支撑臂、16下连接件、161第二内套管、162第二引流管、163第二引流管连接器、164喷淋水连接管、20第一分水器、21第一分水器进液端口、22第一分水器均流器主干部件、23第一分水器均流器枝干部件、24第一分水器布液孔、30第二分水器、40集水器。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

本实用新型实施例应用于间接蒸发领域，用于对待冷却流体进行间接蒸发冷却。待冷却流体可以为气态或液态流体。当待冷却流体为气态流体时，外管与内管的间隙适应性的增大；当待冷却流体为液态流体时，外管与内管的间隙适应性的减小。本实用新型实施例中一般地主要对液态流体进行冷却，但不限于保护液态流体进行间接蒸发冷却的情形。

第一实施例：

如图1所示，本实施例的纵向翅片管换热器用于对待冷却流体（气体、液体）进行间接蒸发冷却。该纵向翅片管换热器包括支架（图中未示出）、带若干纵向翅片管的纵向翅片管阵列10、第一分水器20、第二分水器30、集水器40。第一分水器20、第二分水器30、集水器40固定在支架上，第一分水器20、纵向翅片管阵列10、第二分水器30、集水器40依次相连接。第二分水器30设置在集水器40的上方。

纵向翅片管阵列10为方形阵列，由m*n根纵向翅片管组成，方形阵列的一边为m根纵向翅片管，另一边为n根纵向翅片管。翅片管的根数根据设计流量、流速来调整。

纵向翅片管阵列10也可以根据纵向翅片管换热器的应用环境设计成椭圆形阵列或圆形阵列。

其中纵向翅片管由集成喷淋单元的上连接件11、若干纵向翅片12、外管13、内管14、若干内管支撑件15（图中未示出）、下连接件16组成。

上连接件11的一端与第一分水器20连通，上连接件11的另一端与外管13和内管14分别连通；上连接件11用于将待冷却流体从上而下自第一分水器20中引入到外管13和内管14之间的环形间隙中，同时将喷淋水均匀的喷淋在若干纵向翅片12。

通过将喷淋单元集成在上连接件上，使得每根纵向片管都有一个单独的喷淋单元进行喷淋，提高了喷淋的均匀性，实现翅片管级均匀喷淋。

若干纵向翅片12与外管13连接，纵向翅片12的外壁和外管13的外壁用于喷淋水在外壁接触面上进行间接蒸发，若干纵向翅片12之间的间隙用于输送空气。

内管14设置在外管13内部，用于在内管14内部运输喷淋水；外管13与内管14之间的间隙用于运输待冷却流体。

内管支撑件15均匀的分布在内管14的外管壁上，用于限定内管14在外管13中的位置，降低内管和外管之间进行摩擦的机会，防止内管或外管因磨损而漏水，提高换热器的使用寿命。

下连接件16用于将待冷却流体从上而下引出外管13和内管14之间的间隙，同时将喷淋水从侧边进入内管14；

第一分水器20包含待冷却流体进液口、含有出气间隙的第一待冷却流体均流器；

第二分水器30包含喷淋水进液口、第二分水器30的含有进气间隙的第一喷淋水均流器；

集水器40包含待冷却流体出液口、含有进气间隙的第二待冷却流体均流器；

第二分水器30和集水器40之间存在空气间隙，用于空气在第一喷淋水均流器32的进气间隙和集水器40的第二待冷却流体均流器42的进气间隙之间流通。

优选地，本实用新型实施例的内管支撑件15如图2所示。内管支撑件15由支撑筒151和支撑臂152组成。当内管支撑件15的材料为塑料或铝或铝合金，内管支撑件优先通过胶粘的方式固定在内管外管管壁上。优选地，支撑筒151和支撑臂152一体化成型。支撑筒151包裹在内管外壁上，支撑臂152用于限制内管在外管中的位置，减少内管和外管的摩擦。支撑臂的厚度可以贴近外管内管设置，预留较小的间隙，使得内管支撑件可以较容易安装在内管外管壁上，同时较容易进入外管内管壁。支撑臂如图2所示为4个，在其他实施例中，支撑臂可以为3到8个，根据内管管径的大小优选支撑臂的个数。

优选地，本实用新型实施例的上连接件11如图3所示。上连接件11，由含T字形第一内套管111、第一引流管112、喷淋单元113组成，第一内套管111由横向分布第一分支单元、横向分布第二分支单元和竖向分布的第三分支单元组成，为管状结构，用于将内管14的喷淋水从第三分支单元引入到第一分支单元和第二分支单元中；第一引流管112的下部与外管13连通，第一引流管112内部设置第一内套管，用将外管13和内管14之间的间隙里面的待冷却流体引出，第一引流管112的上部与第一分水器20的第一待冷却流体均流器连通。优选地，第一内套管111和第一引流管112一体化成型，方便纵向翅片管和换热器安装。

喷淋单元113设置在第一引流管112的外管壁上，并包裹第一内套管111的第一分支单元和第二分支单元，用于将喷淋水从第一分支单元和第二分支单元中引出到喷淋单元113中并喷淋在纵向翅片12上。

如图3所示，喷淋单元113由喷淋单元第一部件1131、喷淋单元第二部件1132、弹簧1133、喷淋限位件1134四部分组成。喷淋单元第一部件1131的上部用于在顶面外边缘设置若干个喷淋槽道，用于喷淋水从喷淋槽道流出。优选地，槽道向内倾斜地设置在喷淋单元第一部件1131的上部。喷淋单元第二部件1132盖住喷淋单元第一部件1131，用于封闭喷淋槽道上方。优选地，喷淋单元第二部件1132底部进行倒角设置，倒角设置的环形面与喷淋槽道平行。弹簧1133设置在在喷淋单元第二部件1132上方，用于随喷淋水压力变化，调节喷淋单元第二部件1132的高度，从而调节喷淋水的大小。喷淋限位件1134用于限制弹簧位置。喷淋限位件1134也可以如图4所示，喷淋限位件1124的一端与第一引流管的上部连通，另一端与第一布液装置20连通，这样喷淋限位件在起限制弹簧位置的同时，还能够起到转换第一引流管连接管件的作用，使得第一引流管的连接管件可以根据与第一分水器的连接方式进行自定义设计，提高与第一分水器的连接效果。本实施例的喷淋单元，通过弹簧实现了喷淋量的弹性调节，当喷淋水水压大的时候喷淋量大、喷淋出的水滴颗粒大，当喷淋水压小的时候喷淋量小、喷淋出的水滴颗粒小。

在其他实施例中，喷淋单元可以不设置弹簧，只保留喷淋单元第一部件1131和喷淋单元第二部件1132，喷淋单元第二部件1132通过螺纹连接或胶粘连接方式固定在第一引流管112上。

优选地，在喷淋单元113上均匀地设置30-70个喷淋槽道，喷淋槽道的深度在0.3mm-0.7mm之间。优选地，喷淋单元喷淋槽道的个数为该纵向翅片管的纵向翅片书的2倍以上，使得每个纵向翅片至少有2个喷淋槽道对应进行喷淋，提高喷淋的均匀性。

如图4所示，下连接件包含T字形第二内套管161、第二引流管162。第二内套管161由竖向分布的第四分支单元、横向分布第五分支单元、横向分布第六分支单元组成，用于将内管14的喷淋水从第五分支单元和第六分支单元中引入到第四分支单元中；第五分支单元和第六分支单元分别与第二分水器30的含有进气间隙的第一喷淋水均流器连通；第二引流管162的上部与外管13连通，第二引流管162的内部设置第二内套管161，第二引流管162的下部与集水器40的第二待冷却流体均流器连通。优选地，在第二引流管162的下部进一步设置螺纹连接的第二引流管连接器163，用于改进第二引流管162与集水器40的第二待冷却流体均流器之间的连接性能。

优先地，本实用新型实施例的第一分水器如图5所示。第一分水器20由第一分水器进液端口21、第一分水器均流器主干部件22、第一分水器均流器枝干部件23、第一分水器布液孔24组成，布液孔24与上连接件11的第一引流管112的上部连通。待冷却液体通过进液端口21，经过均流器主干部件22、均流器枝干部件23通过设置在其下方的布液孔24通过纵向翅片管的上连接件11进入换热器内部。

优先地，集水器40参考第一分水器20的结构设置，通过布液孔导入待冷却液体到集水器中。

优选地，第二分水器30设置的进液位置如图6或图1所示。

一种实施例情况，如图1所示，第二分水器30设置在纵向翅片管阵列10的两边，纵向翅片管的第二内套管161通过横向分布的第五分支单元和第六分支单元依次相连接，第二分水器30通过纵向翅片管的第二内套管161先后流经不同的纵向翅片管的，实现喷淋水进水。

另一种实施例情况，如图6所示，第二分水器30设置在每根纵向翅片管的下连接部件之间，喷淋水先进入第二分水器30，再通过纵向翅片管的第二内套管进入换热器。图6所示的实施方式比图1所示的实施例方式布液更复杂，但布液均匀性提高。

纵向翅片管换热器的工作原理如图6所示，空气依次通过集水器40、第二分水器30、纵向翅片管阵列10、第一分水器20，实现对纵向翅片管阵列的冷却；喷淋水依次通过第二分水器30、纵向翅片管内管14、上连接件11的喷淋单元113、纵向翅片12，先通过内管14进行喷淋水输送，再通过上连接件11的喷淋单元113进行喷淋；待冷却流体依次通过第一分水器20、上连接件11、外管和内管的间隙、下连接件16、集水器40，通过上连接件内含内套管的结构将待冷却流体引入到外管和内管的间隙中。

通过喷淋水在内管进行输送、待冷却流体在内管和外管之间的间隙进行输送，实现在喷淋水在输送到喷淋单元之前发生喷淋水和待冷却流体的逆流式对流换热。

优选地，纵向翅片、外管、内管三者中任一结构的组成材料为铝或铝合金，纵向翅片和外管一体化成型。采用铝或铝合金材料相对于采用钢材、铜等材料，纵向翅片、外管、内管重量小，减少了换热器的整体重量。纵向翅片和外管一体化成型，方便安装。

优选地，纵向翅片呈辐射状分布在外管上，靠近外管方向的纵向翅片厚度大，远离外管方向的纵向翅片厚度小。这种渐变式的纵向翅片结构，有利于在相同体积纵向翅片下，增大换热接触面积同时降低热阻，提高换热器效率。

优选地，纵向翅片管外表面设置有添加红外辐射散热材料的亲水涂层。本实施例中，这种涂层含有纳米二氧化硅或者纳米氧化铝，并含有钴、镍、锰等过渡金属氧化物。设置这样的涂层能够提高蒸发冷却换热器的热交换效率，同时更好吸附水滴形成水膜，增加喷淋水蒸发效率，整体上提高间接蒸发流体冷却装置的冷却能力。

实施例二：

本实用新型实施例二与实施一的区别点在于所采用的下连接部件16的结构不同，同时第二分水器30设置在集水器40的下方，如图7所示。

具体的，如图8所示，下连接部件16由十字形的第二引流管162和喷淋水连接管164，第二引流管162的上部与外管13连通，第二引流管162的左部和右部均与集水器40的第二待冷却流体均流器连通；第二引流管162的下部设置喷淋水连接管164，喷淋水连接管164与第二引流管162的下部通过螺纹进行连接，喷淋水连接管164的上部与内管14连通，喷淋水连接管164的下部与第二分水器30的含有进气间隙的第一喷淋水均流器连通。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种内置换热套管的纵向翅片管换热器，其特征在于：

包含带若干纵向翅片管的纵向翅片管阵列、第一分水器、第二分水器、集水器；

所述纵向翅片管由集成喷淋单元的上连接件、若干纵向翅片、外管、内管、若干内管支撑件、下连接件组成；

所述上连接件的一端与所述第一分水器连通，所述上连接件的另一端与所述外管和所述内管分别连通；所述上连接件用于将待冷却流体从上而下自所述第一分水器中引入到所述外管和所述内管之间的间隙中，同时将喷淋水均匀的喷淋在若干所述纵向翅片上；

若干所述纵向翅片与所述外管连接，所述纵向翅片的外壁和所述外管的外壁用于喷淋水在外壁接触面上进行间接蒸发，若干所述纵向翅片之间的间隙用于输送空气；

所述内管设置在所述外管内部，用于在所述内管的内部运输喷淋水；所述外管与所述内管之间的间隙用于运输待冷却流体；

所述内管支撑件均匀的分布在所述内管的外管壁上，用于限定所述内管在所述外管中的位置；

所述下连接件设置在所述纵向的下方，用于将待冷却流体从上而下引出所述外管和所述内管之间的间隙，同时将喷淋水从引入所述内管；

所述第一分水器包含待冷却流体进液口、含有出气间隙的第一待冷却流体均流器；

所述第二分水器包含喷淋水进液口、含有进气间隙的第一喷淋水均流器；

所述集水器包含待冷却流体出液口、含有进气间隙的第二待冷却流体均流器；

所述第二分水器和所述集水器之间存在空气间隙，用于空气在所述第一喷淋水均流器的进气间隙和所述第二待冷却流体均流器的进气间隙之间流通。

2.根据权利要求1所述的内置换热套管的纵向翅片管换热器，其特征在于：

所述上连接件包含T字形第一内套管、第一引流管、喷淋单元，

所述第一内套管由横向分布第一分支单元、横向分布第二分支单元和竖向分布的第三分支单元组成，用于将所述内管的喷淋水从所述第三分支单元引入到所述第一分支单元和所述第二分支单元中；

所述第一引流管的下部与所述外管连通，所述第一引流管的内部设置所述第一内套管，所述第一引流管的上部与所述第一分水器的第一待冷却流体均流器连通；

所述喷淋单元设置在所述第一引流管的外管壁上，并包裹所述第一内套管的所述第一分支单元和所述第二分支单元，用于将喷淋水从所述第一分支单元和所述第二分支单元中引出到所述喷淋单元中并喷淋在所述纵向翅片上。

3.根据权利要求1所述的内置换热套管的纵向翅片管换热器，其特征在于:

所述喷淋单元上均匀设置30-70个喷淋槽道，所述喷淋槽道的深度在0.3mm-0.7mm之间。

4.根据权利要求1所述的内置换热套管的纵向翅片管换热器，其特征在于：

所述第二分水器在所述集水器上方。

5.根据权利要求2所述的内置换热套管的纵向翅片管换热器，其特征在于：

所述下连接件包含T字形第二内套管、第二引流管；

所述第二内套管由竖向分布的第四分支单元、横向分布第五分支单元、横向分布第六分支单元组成，用于将所述内管的喷淋水从所述第五分支单元和所述第六分支单元中引入到所述第四分支单元中；所述第五分支单元和所述第六分支单元分别与所述第二分水器的所述含有进气间隙的第一喷淋水均流器连通；

所述第二引流管的上部与所述外管连通，所述第二引流管的内部设置所述第二内套管，所述第一引流管的下部与所述集水器的所述第二待冷却流体均流器连通。

6.根据权利要求1所述的内置换热套管的纵向翅片管换热器，其特征在于：

所述第二分水器在所述集水器下方。

7.根据权利要求6所述的内置换热套管的纵向翅片管换热器，其特征在于：

所述下连接件包含十字形第二引流管和喷淋水连接管；

所述第二引流管的上部与所述外管连通，所述第二引流管的左部和右部均与所述集水器的所述第二待冷却流体均流器连通；所述第二引流管的下部设置所述喷淋水连接管，所述喷淋水连接管与所述第二引流管的下部通过螺纹进行连接，喷淋水连接管上部与所述内管连通，所述喷淋水连接管的下部与所述第二分水器的所述含有进气间隙的第一喷淋水均流器连通。

8.根据权利要求1所述的内置换热套管的纵向翅片管换热器，其特征在于:

所述纵向翅片、所述外管、所述内管三者中任一结构的组成材料为铝或铝合金，所述纵向翅片和所述外管一体化成型。

9.根据权利要求1所述的内置换热套管的纵向翅片管换热器，其特征在于:

所述纵向翅片呈辐射状分布在所述外管上，靠近所述外管方向的所述纵向翅片厚度大，远离所述外管方向的所述纵向翅片厚度小。

10.根据权利要求1所述的内置换热套管的纵向翅片管换热器，其特征在于:

所述纵向翅片管外表面设置有添加红外辐射散热材料的亲水涂层。

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