CN215598192U - 降膜蒸发管 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种降膜蒸发管，包括管体，所述管体上一体设置有从该管体的外表面向外倾斜凸出的多个柱状翅片，每个所述柱状翅片与所述管体的外表面之间均具有锐角夹角。本申请这种降膜蒸发管的表面具有较好的亲水性和液膜铺展特性，并且该降膜蒸发管具有较强的沸腾换热能力。

Description

降膜蒸发管

技术领域

本申请涉及换热管领域，尤其是一种降膜蒸发管。

背景技术

在降膜蒸发器内部,由上方的喷头或者其它淋水装置将工质喷淋到换热管表面并形成液膜,换热管内流过热流体,对工质进行加热,发生蒸发或沸腾现象,从而产生蒸汽。这种换热方式要求液膜分布均匀，避免出现局部的干涸，才能保证高效换热性能。

为此，中国专利CN201034434Y公开的技术:管外设有柱状凸起，形成翅片。齿高0.35—0.5mm，轴向翅片间距0.5—0.8mm，此外管内设有螺旋角为40--45°，齿高为0.15—0.25mm的螺旋齿。中国专利CN208901951U公开一种焊接麻面管：换热管为焊接管。其外壁上设置有多组螺旋槽道，螺旋槽分为两组，相互交错，四个相邻螺旋槽将围成外壁部分挤压为凸起，从而形成翅片。翅片的顶部为菱形或者长方形。

上述的换热管强化换热的机理如下：由于其外表面由于设置了大量微小翅片，实际上将换热表面构成粗糙表面，改变了表面的疏水性。在物理学上，所谓亲水或疏水表面可用固-液-气三相静态接触角判断，接触角小于90°称为亲水表面；反之称为疏水表面。根据经典Wenzel 理论，下式表征了粗造表面与光滑表面的润湿性的关系：

cosθ_γ＝γ*cosθ₀

上式中，θ₀为本征接触角，θ_γ为粗糙表面接触角；γ为粗糙度，在数值上等于固-液界面的实际面积与表观面积之比，故恒定大于1。提高表面粗糙度可使本征亲水的表面更加亲水，本征疏水表面更加疏水。金属表面一般为亲水表面，提高表面粗糙度后，表面更加亲水，液膜铺展更快，液膜分布更均匀，对于避免降膜换热管表面出现干涸现象起到重要作用。另外一方面，微小翅片的换热表面比光滑表面增加了换热面积，这对于传热也起到了有利效果。据统计，微小翅片管的有效换热表面是光滑管的1.7—2.2倍，大大增加了换热效率。但是实际上，降膜蒸发管表面不仅存在蒸发现象，还会出现大量的沸腾现象，而且沸腾换热作用起到了非常重要作用，不可忽略。虽然表面粗糙度的提高可以使得液膜铺展速度提高，分布均匀，防止出现干涸，但是，这些措施对沸腾换热的强化作用有限。进一步提高降膜蒸发管的换热效果需要强化降膜蒸发换热管的沸腾换热能力。

发明内容

本申请解决的技术问题是：提出一种降膜蒸发管，其表面具有较好的亲水性和液膜铺展特性，并且该降膜蒸发管具有较强的沸腾换热能力。

本申请的技术方案是：

一种降膜蒸发管，包括管体，所述管体上一体设置有从该管体的外表面向外倾斜凸出的多个柱状翅片，每个所述柱状翅片与所述管体的外表面之间均具有锐角夹角。

一种可选的设计中，每个所述柱状翅片均具有垂直于所述管体的外表面的高度，每个所述柱状翅片的与所述高度垂直的截面均为长方形。

一种可选的设计中，所述长方形为正方形。

一种可选的设计中，所述高度为0.1-0.3mm，所述长方形的边长为0.30-0.45mm。

一种可选的设计中，每个所述柱状翅片均为截面均匀的柱状翅片。

一种可选的设计中，所述锐角夹角为65-80°。

一种可选的设计中，所述多个柱状翅片在所述管体的轴线方向上依次间隔排列成多个翅片组，每个所述翅片组均包括在所述管体的轴向垂直的圆周方向上依次间隔排列的至少三个所述柱状翅片。

一种可选的设计中，所述多个翅片组在所述管体的轴线方向上以第一间距依次等间隔排列，所述至少三个所述柱状翅片在所述管体的圆周方向上以第二间距依次等间隔排列。

一种可选的设计中，所述第一间距为0.13-0.3mm，所述第二间距为0.13-0.3mm。

一种可选的设计中，任一相邻两个所述翅片组在所述管体的圆周方向上错位布置。

一种可选的设计中，对于任一相邻的两个所述翅片组，沿着所述管体的轴线方向观察时，其中一个翅片组中的每一个所述柱状翅片均处于另一个翅片组中对应的两个柱状翅片之间。

本申请至少具有如下有益效果：

1，密集排列的微型翅片以及翅片与管体表面之间的锐角夹角的结构，使得换热管表面容易捕捉空气或者蒸汽，增加了换热管表面的汽化核心数目。同时，由锐角夹角形成的锥形空穴降低了气泡发展过程中所需的过热度，因而这种倾斜柱状翅片更有利于换热管表面的液膜沸腾，从而提高了表面的沸腾换热系数。

2，管体外表面的柱状翅片在管体的轴线方向上间隔地排列成多个翅片组，并将任一相邻两个翅片组在管体的圆周方向上错位布置，从而提升了各个柱状翅片与管体外表面上流体的接触度，进而有助于提升换热管的换热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本申请的一些实施例，而非对本申请的限制。

图1是本申请实施例中降膜蒸发管的轴向剖面结构示意图。

图2是图1中沿A向观察的局部结构示意图，在该图2中，管体的轴线方向平行于纸面左右延伸。

附图标记说明：

1-管体，2-柱状翅片，α-锐角夹角，H-高度，D1-第一间距，D2-第二间距。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。可以理解，在不冲突的情况下，本文所描述的各个实施例的一些技术手段可相互替换或结合。

在本申请说明书和权利要求书的描述中，若存在术语“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。由此，限定有“第一”、“第二”等的对象可以明示或者隐含地包括一个或者多个该对象。并且，“一个”或者“一”等类似词语，不表示数量限制，而是表示存在至少一个，“多个”表示不少于两个。

在本申请说明书和权利要求书的描述中，若存在术语“连接”、“安装”、“固定”等，如无特别说明，均应做广义理解。例如，“连接”可以是分体连接，也可以是一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连；可以是不可拆卸地连接，也可以是可拆地连接。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解前述术语在本申请中的具体含义。

在本申请说明书和权利要求书的描述中，若存在术语“上”、“下”、“水平”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，仅是为了便于清楚且简化地描述本申请，而不是指示或暗示所指的元件必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，这些方向性术语是相对的概念，用于相对于的描述和澄清，可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。例如，若图中装置被翻转，被描述为在其他元件“下方”的元件将被定位在其他元件的“上方”。

在本申请说明书和权利要求书的描述中，若存在术语“被配置为”，取决于上下文，通常可以与“具有…能力”、“被设计为”、“用于”或“能够”互换。

现在，参照附图描述本申请的实施例。

图1和图2示出了本申请这种降膜蒸发管的一个具体实施例，其包括管体1，该管体1 上一体设置有从管体1外表面向外倾斜凸出的多个柱状翅片2，每个柱状翅片2与管体1的外表面之间均具有锐角夹角α。

在管体1外表面设置倾斜凸出的柱状翅片2，从而使得柱状翅片2与管体1的外表面之间形成锐角夹角α。在应用时，该锐角夹角α处的液膜与空气的接触面为弯曲曲面。当液膜薄时，曲面的曲率半径小，曲面下液膜中的压力也就小。相反，液膜厚时，曲面的曲率半径就大，曲面下的液体压力就大。由此，在毛细压力压差驱动下，提高了厚液膜向薄液膜输运的能力。另外一方面，增加汽化核心数目是提高沸腾换热能力的重要方法。汽化核心数目的增多就意味着可以产生更多的气泡；同时，汽化核心中的胚核若成长为气泡需要提供活化能，也即过热度，只有当活化能超过临界值后，也即过热度达到临界值之后，气泡才能发展起来，称为活化气泡，否则，汽化核心将会泯灭与消失。不难理解，汽化核心发展成为气泡过程中所需活化能临界越小越好；因为这样可以令更多的汽化核心被激活，发展成为气泡。本实施例使微小的柱状翅片2倾斜后，其与管体1外表面之间的夹角成为锐角，连带附近区域形成锥形空穴。这样的锥形空穴可以俘获液体中的残留气体或者蒸汽，形成汽化核心，增加了汽化核心数目；另外一方面，大量实验与理论分析表明，与平表面、凸球表面相比，凹穴中的胚核被激活，成长为气泡所需的临界活化能最少，也即所需要的临界过热度最低。因此，锥形空穴可以使更多的胚核形成与发展成气泡。简单的可视化实验中可以观察到，当对容器加热并出现沸腾现象时，气泡最先是从尖角或者边沿区域出现的，证明气泡必然在凹穴中产生。

在本实施例中，每个柱状翅片2均具有垂直于管体1的外表面的高度H，而且每个柱状翅片2的与高度H垂直的截面均为长方形。柱状翅片2的高度H优选为0.1-0.3mm，其长方形截面的边长优选为0.30-0.45mm。在本实施例中，各柱状翅片2的截面具体为正方形，而且各个柱状翅片2均为截面均匀(粗细均匀)的柱状翅片2。

柱状翅片2与管体1的外表面之间的锐角夹角α优选为65-80°。

在本实施例中，上述所有柱状翅片2在管体1的轴线方向上以第一间距D1依次等间隔地排列成多个翅片组，任一相邻两个翅片组的间隔距离，也即前述的第一间距D1优选为0.13-0.3mm。每个翅片组均包括在与管体1的轴线垂直的圆周方向上以第二间距D2依次等间隔地排列的多个(三个以上)柱状翅片2。即，每个翅片组均包括三个以上柱状翅片2，而且该三个以上的柱状翅片2在与管体1的轴线垂直的圆周方向上以第二间距D2依次等间隔地排列。对于每个翅片组，任一相邻两个柱状翅片2的间隔距离，也即前述的第二间距D2优选为 0.13-0.3mm。

参照图2并结合图1所示，任一相邻两个翅片组在管体1的圆周方向上错位布置，从而使得对于任一相邻的两个翅片组，沿着管体1的轴线方向观察时，其中一个翅片组中的每一个柱状翅片2均处于另一个翅片组中对应的两个柱状翅片2之间的中间位置。如此设计可提升管体1外表面上流体与柱状翅片2的接触度，进而提升换热效率。

以上仅是本申请的示范性实施方式，而非用于限制本申请的保护范围，本申请的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (10)

1.一种降膜蒸发管，包括管体，其特征在于，所述管体上一体设置有从该管体的外表面向外倾斜凸出的多个柱状翅片，每个所述柱状翅片与所述管体的外表面之间均具有锐角夹角。

2.根据权利要求1所述的降膜蒸发管，其特征在于，每个所述柱状翅片均具有垂直于所述管体的外表面的高度，每个所述柱状翅片的与所述高度垂直的截面均为长方形。

3.根据权利要求2所述的降膜蒸发管，其特征在于，所述长方形为正方形。

4.根据权利要求2或3所述的降膜蒸发管，其特征在于，所述高度为0.1-0.3mm，所述长方形的边长为0.30-0.45mm。

5.根据权利要求2或3所述的降膜蒸发管，其特征在于，每个所述柱状翅片均为截面均匀的柱状翅片。

6.根据权利要求1所述的降膜蒸发管，其特征在于，所述锐角夹角为65-80°。

7.根据权利要求1或2或3或6所述的降膜蒸发管，其特征在于，所述多个柱状翅片在所述管体的轴线方向上依次间隔排列成多个翅片组，每个所述翅片组均包括在所述管体的轴向垂直的圆周方向上依次间隔排列的至少三个所述柱状翅片。

8.根据权利要求7所述的降膜蒸发管，其特征在于，所述多个翅片组在所述管体的轴线方向上以第一间距依次等间隔排列，所述至少三个所述柱状翅片在所述管体的圆周方向上以第二间距依次等间隔排列。

9.根据权利要求8所述的降膜蒸发管，其特征在于，所述第一间距为0.13-0.3mm，所述第二间距为0.13-0.3mm。

10.根据权利要求7所述的降膜蒸发管，其特征在于，任一相邻两个所述翅片组在所述管体的圆周方向上错位布置；

对于任一相邻的两个所述翅片组，沿着所述管体的轴线方向观察时，其中一个翅片组中的每一个所述柱状翅片均处于另一个翅片组中对应的两个柱状翅片之间。

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