CN2748857Y - 热管隔离低压蒸发器 - Google Patents

Abstract

一种热管隔离低压蒸发器，用于制冷装置技术领域。本实用新型左/右蒸发器支撑板，左/右蒸发器上部管板，左/右蒸发器封板，左/右蒸发器毛细蒸发管，左/右蒸发器下部管板，左/右蒸发器集液器，制冷剂组成左右两个对称的蒸发器；由传热管，托盘，中间支撑板，顶层布液管，中间密封板，底层支撑板，底层密封板，底层布液管，真空夹层，热管工作介质组成隔离器；蒸发器和隔离器经外壳、隔板和真空夹层支撑、连接和封装成为一体。本实用新型不用切换就能实现连续冷量的输出，提高了吸附制冷机组的运行可靠性，避免了过多冷凝过程发生在蒸发器而带来的制冷量的损失，还避免了由过多的真空切换阀门而造成的机组运行可靠性降低的问题。

Description

热管隔离低压蒸发器

技术领域

本实用新型涉及一种热管隔离低压蒸发器，用于制冷装置技术领域。

技术背景

吸附式系统中的蒸发器在以水等低压蒸发制冷剂为工质时，很难发生沸腾蒸发，一般不采用沉浸式蒸发器。吸附式系统中所采用的蒸发器，主要有喷淋式和沉浸式，换热器的形式有管壳式、板翅式及其他蒸发面采取了传热强化技术的换热器。对于单床系统，现有的上述形式的换热器能够很好地胜任蒸发和集液的作用，但是在多床连续系统中，如果继续采用上述的简单形式，就需要加装真空阀(挡板阀、电磁阀等)或者冷水系统切换阀，这将大大降低系统的可靠性和实用性，而且很难避免蒸发器冷热切换时的制冷量损失。经文献检索发现，新加坡的Chua H.T.和日本的Kashiwagi T.等人在InternationalJournal of Refrigeration(国际制冷杂志)，22(1999)上发表的“Modeling theperformance of two-bed，silica gel-water adsorption chillers”(双床吸附制冷机性能模拟)一文中介绍了一种单蒸发器、单冷凝器的双床吸附式制冷系统，该系统中采用四个真空挡板阀，使用U型管实现冷凝过程和蒸发器的隔离，很好地避免了因冷凝发生于蒸发器而带来的制冷量的损失，并实现了整个机组的紧凑化设计要求，但是对能够在低压差启闭的真空挡板阀的设计和制造技术要求都很高，真空阀无法更换，对可靠性要求高，而且真空阀的启闭压差的存在也带来了无法避免的制冷能力损失。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种热管隔离低压蒸发器，使其通过热管隔离技术实现了制冷剂的冷凝和蒸发的隔离，制冷剂蒸发部分分为两个，解吸冷凝侧的蒸发器一个实现集液的功能，吸附蒸发侧的蒸发器一个实现蒸发的功能。重力热管的特性决定了热量的单向传递，从而实现解吸冷凝侧蒸发器与底部隔离器之间的热隔离。

本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括：外壳，左蒸发器支撑板，左蒸发器上部管板，左蒸发器封板，左蒸发器毛细蒸发管，左蒸发器下部管板，左蒸发器集液器，传热管，托盘，中间支撑板，顶层布液管，中间密封板，底层支撑板，底层密封板，底层布液管，真空夹层，热管工作介质，右蒸发器集液器，右蒸发器下部管板，右蒸发器毛细蒸发管，右蒸发器封板，右蒸发器上部管板，右蒸发器支撑板，制冷剂蒸汽通道，制冷剂，隔板。其连接关系为：其中左/右蒸发器支撑板，左/右蒸发器上部管板，左/右蒸发器封板，左/右蒸发器毛细蒸发管，左/右蒸发器下部管板，左/右蒸发器集液器，制冷剂组成左右两个对称的蒸发器；由传热管，托盘，中间支撑板，顶层布液管，中间密封板，底层支撑板，底层密封板，底层布液管，真空夹层，热管工作介质组成隔离器；蒸发器和隔离器经外壳、隔板和真空夹层支撑、连接和封装构成一个完整的热管隔离蒸发器。蒸发器倾斜布置，左/右蒸发器支撑板固定在外壳的上端，左/右毛细蒸发管均采用10°～170°倾斜设置，左右蒸发器集液器设置于左/右蒸发器下部管板的下部，也采用倾斜设置，使热管工作介质的冷凝液从整个热管隔离蒸发器的中间位置分配到隔离器的托盘上。毛细蒸发管长度不大于其最大毛细高度，一般为150mm以下，可以采用金属粉末或金属丝网烧结、捆扎丝网和表面轧丝等具有毛细能力的蒸发管。左右蒸发器毛细蒸发管与左右蒸发器上/下部管板之间胀接，左右蒸发器上/下部管板与左右蒸发器封板焊接，保证制冷剂侧和热管工作介质侧真空密封。蒸发器由支撑板固定在外壳的顶部，左右蒸发器由隔板隔开，对称布置。蒸发器与隔板之间为制冷剂蒸汽通道，蒸发器和外壳之间为热管工作介质蒸汽通道。外壳的内侧设置真空夹层，形成真空保温层，减少冷量损失。隔离器固定于外壳的底部，与外壳之间由真空夹层相隔，真空夹层与外壳之间密封焊接。隔离器底部传热管分为六排三层，最顶层的传热管布置在托盘中，上面设有两排8～12跟φ15～25的管子作为顶层布液管，顶层布液管与托盘和中间密封板之间均通过密封焊接连接；中间一层传热管位于托盘和中间密封板之间，托盘和中间密封板中间设有中间支撑板，中间支撑板与托盘和中间密封板之间均留有间隙，可采用间断设置；中间密封板与真空夹层四周采用密封焊；中间密封板以下为最底层传热管，底层传热管的布液靠中间密封板中间设置的2～6个φ42～25的底层布液管布液；底层密封板与真空夹层四周密封焊连为一体，底层支撑板把顶层和底层布液管包围在中间，与中间密封板和底层密封板液采用密封焊。

隔离器传热管中为冷水，底部传热管外和毛细蒸发管内均为热管工作介质，蒸发器的毛细蒸发管外为制冷剂。左右毛细蒸发管采用表面传热强化技术，在管表面上烧结多孔介质，传热管半沉浸在制冷剂中，靠多孔介质的毛细作用使制冷剂能够在整个管表面上均匀布液和蒸发。底部传热管采用光管，冷水从最底层传热管进，最上层传热管出，因此最底层传热管温度最高，第二层传热管温度较低，最顶层传热管温度最高。最底层传热管与第二层传热管由中间密封板分开，其蒸发液靠中间密封板中间的两个下层布液管布液；顶层的传热管的布液靠上下层传热管之间的两排上层布液管进行，该布液方式靠热虹吸泵原理进行；中间层传热管靠顶层托盘的溢流和冷凝液汇流布液。该热管的工作介质采用低沸点、低冰点的液体，如甲醇等。

工作时，热管工作介质首先在最底层传热管沸腾蒸发产生气泡，在两排上层布液管内产生气液两相流，液体分布到托盘中在传热管外蒸发，多余的液体溢流到中间传热管层，继续蒸发并对底层布液；由于正在发生吸附蒸发的蒸发器一侧的金属温度低，是整个蒸发器中温度最低的部分，各层蒸发管产生的蒸汽上升并在温度较低的金属表面上冷凝，冷凝液在重力作用部分通过倾斜的蒸发器集液器下流到底部上层传热管的托盘中间，另一部分流到中间传热管层所在的腔室中，继续完成布液和蒸发过程；而正在进行解吸集液的蒸发器一侧的金属温度较高，是整个蒸发器中温度最高的部分，又处在热管的顶部，因此，该侧蒸发器不会跟热管的传热工质发生热交换，这一侧的蒸发器温度就不会过低，从而保证了绝大部分冷凝过程发生在冷凝器，实现了蒸发器蒸发和集液的隔离，减小了冷损失。

本实用新型利用重力热管的单向传热特性实现了不工作蒸发器与工作中的蒸发器以及冷水之间的热隔离，使冷水不用切换就可以实现连续冷量的输出。在用于多床吸附式制冷系统时，在冷水一侧可以不加装任何切换阀门，提高了吸附制冷机组的运行可靠性。同时，避免了需要冷水切换的多蒸发器吸附制冷系统中存在的由于蒸发器中的驻留冷水使得过多冷凝过程发生在蒸发器而带来的制冷量的损失。另外，还避免了单蒸发器吸附制冷系统中由过多的真空切换阀门而造成的机组运行可靠性降低的问题。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括：外壳1，左蒸发器支撑板2，左蒸发器上部管板3，左蒸发器封板4，左蒸发器毛细蒸发管5，左蒸发器下部管板6，左蒸发器集液器7，传热管8，托盘9，中间支撑板10，顶层布液管11，中间密封板12，底层支撑板13，底层密封板14，底层布液管15，真空夹层16，热管工作介质17，右蒸发器集液器18，右蒸发器下部管板19，右蒸发器毛细蒸发管20，右蒸发器封板21，右蒸发器上部管板22，右蒸发器支撑板23，制冷剂蒸汽通道24，制冷剂25，隔板26。其中左/右蒸发器支撑板2、23，左/右蒸发器上部管板3、22，左/右蒸发器封板4、21，左/右蒸发器毛细蒸发管5、20，左/右蒸发器下部管板6、19，左/右蒸发器集液器7、18，制冷剂25组成两个左右对称的蒸发器；由传热管8，托盘9，中间支撑板10，顶层布液管11，中间密封板12，底层支撑板13，底层密封板14，底层布液管15，真空夹层16，热管工作介质17组成隔离器；蒸发器和隔离器经外壳1，隔板26和真空夹层16支撑、连接和封装构成一个完整的热管隔离蒸发器。蒸发器倾斜布置，左/右蒸发器支撑板2、23固定在外壳1的上端，左右蒸发器集液器7、18设置于左/右蒸发器下部管板6、19的下部。毛细蒸发管长度不大于其最大毛细高度，一般为150mm以下，可以采用金属粉末或金属丝网烧结、捆扎丝网和表面轧丝等具有毛细能力的蒸发管。左右蒸发器毛细蒸发管5、20与左右蒸发器上/下部管板3、6、19、22之间胀接，左右蒸发器上/下部管板3、6、19、22与左右蒸发器封板4、21焊接，保证制冷剂侧和热管工作介质侧真空密封。左右蒸发器由隔板26隔开，对称布置，蒸发器与隔板26之间为制冷剂蒸汽通道24，蒸发器和外壳1之间为热管工作介质蒸汽通道。外壳1的内侧设置真空夹层16，形成真空保温层。隔离器固定于外壳1的底部，与外壳1之间由真空夹层16相隔，真空夹层16与外壳1之间密封焊接。底部传热管8分为六排三层，最顶层的传热管布置在托盘9中，上面设有两排8～12跟φ15～25的管子作为顶层布液管15，顶层布液管与托盘和中间密封板12之间均通过密封焊接连接；中间一层传热管位于托盘和中间密封板之间，托盘9和中间密封板12中间设有中间支撑板10，中间支撑板10与托盘9和中间密封板12之间均留有间隙，可采用间断设置；中间密封板12与真空夹层9四周采用密封焊；中间密封板12以下为最底层传热管，底层传热管的布液靠中间密封板12中间设置的2～6个φ42～25的底层布液管布液15；底层密封板14与真空夹层16四周密封焊连为一体，底层支撑板13把顶层和底层布液管11、15包围在中间，与中间密封板12和底层密封板14之间的连接也采用密封焊。

左/右蒸发器毛细蒸发管5、20的管外表面为毛细表面，管内为光管，其长度小于或者等于其最大毛细高度，左/右蒸发器毛细蒸发管5、20倾斜设置的角度为10°～170°。

Claims (5)

1、一种热管隔离低压蒸发器，包括：外壳(1)，左蒸发器支撑板(2)，左蒸发器上部管板(3)，左蒸发器封板(4)，左蒸发器毛细蒸发管(5)，左蒸发器下部管板(6)，左蒸发器集液器(7)，传热管(8)，托盘(9)，中间支撑板(10)，顶层布液管(11)，中间密封板(12)，底层支撑板(13)，底层密封板(14)，底层布液管(15)，真空夹层(16)，热管工作介质(17)，右蒸发器集液器(18)，右蒸发器下部管板(19)，右蒸发器毛细蒸发管(20)，右蒸发器封板(21)，右蒸发器上部管板(22)，右蒸发器支撑板(23)，制冷剂蒸汽通道(24)，制冷剂(25)，隔板(26)，其特征在于，左/右蒸发器支撑板(2、23)，左/右蒸发器上部管板(3、22)，左/右蒸发器封板(4、21)，左/右蒸发器毛细蒸发管(5、20)，左/右蒸发器下部管板(6、19)，左/右蒸发器集液器(7、18)，制冷剂(25)组成两个左右对称的蒸发器；传热管(8)，托盘(9)，中间支撑板(10)，顶层布液管(11)，中间密封板(12)，底层支撑板(13)，底层密封板(14)，底层布液管(15)，真空夹层(16)，热管工作介质(17)组成隔离器；蒸发器和隔离器经外壳(1)、隔板(26)和真空夹层(16)连接组成一个热管隔离蒸发器，其中蒸发器固定在外壳(1)的上端并倾斜布置，蒸发器与隔板(26)之间为制冷剂蒸汽通道(24)，左右蒸发器集液器(7、18)设置于左/右蒸发器下部管板(6、19)的下部，隔离器固定于外壳(1)的底部，与外壳(1)之间由真空夹层(16)相隔，底部传热管(8)分为三层布置，最顶层的传热管布置在托盘(9)中，上面设有数根管子作为顶层布液管(15)，顶层布液管与托盘(9)和中间密封板12之间均密封焊接，中间一层传热管位于托盘(9)和中间密封板(12)之间，托盘(9)和中间密封板(12)中间设有中间支撑板(10)，中间支撑板(10)与托盘(9)和中间密封板(12)之间均留有间隙，中间密封板(12)与真空夹层(16)四周密封焊，中间密封板(12)以下为最底层传热管，中间密封板(12)中间设置底层布液管布液(15)，底层密封板(14)与真空夹层(16)四周密封焊连为一体，底层支撑板把顶层和底层布液管(9、15)包围在中间，与中间密封板(12)和底层密封板(14)之间也采用密封焊。

2、根据权利要求1所述的热管隔离低压蒸发器，其特征是，左/右蒸发器毛细蒸发管(5、20)的管外表面为毛细表面，管内为光管，其竖直高度小于或者等于其最大毛细高度，左/右蒸发器毛细蒸发管(5、20)倾斜设置的角度为10°～170°。

3、根据权利要求1所述的热管隔离低压蒸发器，其特征是，外壳(1)的内侧设置真空夹层(16)，真空夹层(16)与外壳(1)之间密封焊接。

4、根据权利要求1所述的热管隔离低压蒸发器，其特征是，左右蒸发器毛细蒸发管(5、20)与左右蒸发器上/下部管板(3、6、19、22)之间胀接，左右蒸发器上/下部管板(3、6、19、22)与左右蒸发器封板(4、21)焊接。

5、根据权利要求1所述的热管隔离低压蒸发器，其特征是，蒸发器和外壳(1)之间为热管工作介质蒸汽通道。