TWI410600B - 內部噴擊型殼管式熱交換器 - Google Patents

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Description

內部噴擊型殼管式熱交換器
本發明係有關於一種內部噴擊型殼管式熱交換器，尤其是指一種將冷卻噴管與加熱管同時排列設置於熱交換器內部，藉以鄰近噴擊的冷卻方式，以提高熱傳性能為發明首先應用者。
按，目前之噴擊式冷卻法已被證實為一種非常有效的冷卻方法，但至目前為止卻甚少被利用於殼管式蒸發器上，其主要原因在於噴嘴位於管群上方時，噴擊而出的液體冷媒很難噴擊到所有熱表面而使得部份熱表面發生局部乾枯現象，因此熱傳效果變得很差。而一般如第六圖所示之噴擊式冷卻法，為使用四個噴嘴噴擊冷媒至具有四列的三角形排列的管群上方，但此方式之第二列及第四列(由上而下計算)管子的熱傳性能遠低於第一列(最上方之列)及第三列管子的熱傳性能，其主要原因在於第一列直接受冷媒噴灑，而第三列因位於第一列的正下方，所以可受到由第一列流下的冷媒液體來冷卻，而第二列及第四列就只有獲得稍許的冷媒液體可以用來冷卻，所以第二、四列的熱傳性能會比較低；因此，若蒸發器內的管群更密集時，由噴嘴往下噴的液珠並不容易直接撞擊管群中更下方的管子。
因有上述缺失本發明人於先前即有研發一種防止管群乾枯的冷媒集結器，其於鈞局申請獲准為公告第344790號如第七圖所示，一種防止管群乾枯的冷媒集結器，係於蒸發器之各管體下夾固有冷媒集結器，該冷媒集結器為一集結弧片且兩端設有夾片，該夾片為朝上之C形彈性夾，恰可適切夾固於管體下，使冷媒液從管體兩側流下時，利用該冷媒集結器使冷媒液可配合流下之冷媒，將管體適當包覆以提高熱傳效率及達到最高熱傳量且可防止管體乾枯的集結器者。而此發明主要以集液器收集沿著加熱管圓周順流而下的液膜及撞擊表面彈回的液珠，使得加熱管下方表面也可獲得充足的冷媒來冷卻，因此可以延遲甚至避免乾枯現象的發生，當集液器所收集的冷媒過多時，溢出的冷媒則會沿滿溢導片落於下一列管子的正上方而不是落於再下一列管子的上方；因此，加入集液器是可以提高熱傳性能也可以提高最大熱流率。
緣是，發明人有鑑於上述集液器的優點，特於此在提供一種更優越於上述集液器的內部噴擊型殼管式熱交換器，以期達到提高更佳的熱傳性能與最大熱流率為目的。
爰是，本發明之目的係提供一種內部噴擊型殼管式熱交換器，主要特徵乃在於：將噴嘴安裝於管群內部，係可大幅提高噴擊型殼管式蒸發器熱傳性能。
為了達到上述目的，本發明係有關於一種內部噴擊型殼管式熱交換器，主要於殼管式熱交換器內所設的加熱管中對應以三角形或正方形排列有噴擊型的冷卻噴管，且該冷卻噴管之噴嘴係依排列方式而設置，藉此，可大幅提高噴擊型殼管式熱交換器的熱傳性能。
有關本發明為達成上揭目的，所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效，茲舉一較佳可行實施例，並配合圖示及圖號詳述如下，俾使本發明之構造、特徵、優點能深入、具體的瞭解。
首先，請參閱第一~二圖所示，係為本發明之第一實施例示意圖，主要於殼管式熱交換器(1)內設有加熱管(11)與冷卻噴管(12)，其中：第一行列設為冷卻噴管(12)，而由第二行列以下之加熱管(11)對應以三角形排列，於兩相鄰之三角形排列的加熱管(11)間設有一冷卻噴管(12)，該冷卻噴管(12)對應每一鄰邊排列的加熱管(11)而設有噴嘴(121)者。
請一併參閱第二圖所示，係本發明之第一實施例局部放大示意圖，當殼管式熱交換器(1)內之加熱管(11)與冷卻噴管(12)的排列根據上述管群排列，將第一行排列為冷卻噴管(12)，而由第二行列以下之加熱管(11)對應以三角形排列，於兩相鄰之三角形排列的加熱管(11)間設有一冷卻噴管(12)，而冷卻噴管(12)對應每一鄰邊排列的加熱管(11)而具設有噴嘴(121)，以三角形方式排列的冷卻噴管(12)一側噴嘴(121)共可噴出三組角度，此三組角度剛好可噴到分別位於冷卻噴管(12)右上方、右方、右下方三個加熱管(11)。同樣地，冷卻噴管(12)另一側亦有三組不同噴出方向之噴嘴(121)，此側的三組角度剛好可噴到分別位於冷卻噴管(12)左上方、左方、左下方三個加熱管(11)；藉此，可大幅提高噴擊型殼管式熱交換器的熱傳性能。
請再一併參閱第三~四圖所示，係為本發明之第二實施例示意圖，主要於殼管式熱交換器(1)內設有加熱管(11)與冷卻噴管(12)，其中：該加熱管(11)與冷卻噴管(12)為對應相鄰而設，而冷卻噴管(12)對應每一鄰邊排列的加熱管(11)而設有噴嘴(121)者。
請一併參閱第四圖所示，係為本發明之第二實施例局部放大示意圖，當殼管式熱交換器(1)內之加熱管(11)與冷卻噴管(12)的排列根據上述管群排列，將加熱管(11)與冷卻噴管(12)以間隔方式排列，即一加熱管(11)相鄰一冷卻噴管(12)，而下一列之排列也分別錯開即上一列之加熱管(11)下列對應冷卻噴管(12)，而冷卻噴管(12)下列對應加熱管(11)，如此形成正方形排列方式，在冷卻噴管(12)對應每一鄰邊排列的加熱管(11)具設有噴嘴(121)，而噴嘴(121)共可噴出四組角度，此四組角度剛好可噴到分別位於冷卻噴管(12)正上方、右方、正下方及左方四個加熱管(11)，藉此，可大幅提高噴擊型殼管式熱交換器(1)的熱傳性能。
請再一併參閱第五圖所示，為加熱管為三角形及正方形排列時之噴擊熱傳法與池沸騰熱傳的比較；其○代表正方形排列、◇代表三角形排列，而＋為一般傳統的方式，而三角形排列為每一加熱管(11)四周均安排二個噴嘴(121)〔每加熱管(11)均受2個噴嘴(121)噴擊〕時之熱傳性能，正方形排列時為每一加熱管(11)上下左右方均安排一個噴嘴(121)〔每加熱管均受4個噴嘴(121)噴擊〕之熱傳性能，圖中顯示每加熱管(11)均受4個噴嘴(121)噴擊〔正方形排列〕之熱傳性能優於每加熱管均受2個噴嘴(121)噴擊〔三角形排列〕，但是兩種方法均遠優於一般傳統池沸騰熱傳法，於此可知本發明在工程上將具有極高的實用性。
雖本發明以前述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明之結構樣態或尺寸，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。
而根據上述可知，藉由本發明一種內部噴擊型殼管式熱交換器相較於現有技術確實具有優點，其詳述如下：1.本發明一種內部噴擊型殼管式熱交換器，以熱交換器內所設的加熱管中對應以三角形或正方形排列有噴擊型的冷卻噴管來達到大幅提高噴擊型殼管式蒸發器熱傳性能。
2.如上述本發明具有優良的熱傳性能與最大熱流率的性能。
3.本發明具有上述提高熱傳性能及最大熱流率均優點，因此，可提高熱交換器的市場競爭力者。
綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
(1)．．．熱交換器
(11)．．．加熱管
(12)．．．冷卻噴管
(121)．．．噴嘴
第一圖：本發明之第一實施例示意圖
第二圖：本發明之第一實施例局部放大示意圖
第三圖：本發明之第二實施例示意圖
第四圖：本發明之第二實施例局部放大示意圖
第五圖：本發明之比較示意圖
第六圖：現有噴擊式冷卻法示意圖
第七圖：現有冷媒集結器示意圖
(1)．．．熱交換器
(11)．．．加熱管
(12)．．．冷卻噴管
(121)．．．噴嘴

Claims (1)

  1. 一種內部噴擊型殼管式熱交換器，主要於殼管式熱交換器內設有加熱管與冷卻噴管，其中：第一行列設為冷卻噴管，而由第二行列以下之加熱管對應以三角形排列，於兩相鄰之三角形排列的加熱管間設有一冷卻噴管，該冷卻噴管對應每一鄰邊排列的加熱管而設有噴嘴者。
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