WO2014012288A1 - 一种填料耦合盘管蒸发式冷凝器用的高效换热管片 - Google Patents

一种填料耦合盘管蒸发式冷凝器用的高效换热管片 Download PDF

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Abstract

一种填料盘管蒸发式冷凝器的换热管片,包括由换热管S型弯曲形成的盘管(1)。盘管(1)设有至少一片用于引导喷淋冷却水从上层换热管流向下层换热管的填料(2)。填料(2)设置于相邻的换热管(11)之间,将换热管(11)连成一片连续的水流面。这种换热管片可降低冷却盘管冷却水温度、提高冷却盘管喷淋冷却水的布水覆盖率和换热效率。

Description

本发明涉及热交换设备领域,特别涉及一种盘管蒸发式冷凝器用的高效换 热管片。
A 现阶段市场上蒸发式冷凝器通常采用盘管式换热管组成换热器。在换热器 外表面用喷淋水进行冷却, 并利用循环的喷淋水使空气蒸发带走热量。 由于盘 管的上下管之间无介质引导冷却水流动, 当冷却水自上而下降落时,在垂直风 向的牵引下, 冷却水无序飘动易产生飞水, 盘管上布水不均匀, 易存干点, 降 低换热能力并存在结垢风险,还具有导致换热效率较低、换热器耗材较多和制 造成本高等缺点。 此外, 以下几个因素对换热器的换热效率产生影响: I ) 换 热管与冷却水的温差, 2)换热管内液体的存量, 3 )冷却空气的流量大小。 传 统的蒸发式冷凝器中, 换热管的长度和间距都是相同的, 且沿着管内液体的流 动方向没有设置向下的坡度;由于换热管内液体从进口到出口的温度和气液状 态变化带来的单位盘管面积换热量的变化,造成不同流程位置的盘管面积对冷 却空气的流量.、换热管的长度、冷却水的散热和换热管坡度等因素有不同的需 求, 因此传统形式的盘管因无法适应以上的需求而造成换热效率的降低。
本 明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种填料耦合盘管蒸发式冷 凝器用的高效换热管片,可降低冷却盘管的冷却水温度、减少盘管内的存液量、 提高冷却循环风量和提高冷却盘管的冷却水的布水覆盖率, 从而提高换热效 本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种填料耦合盘管蒸发式冷凝器用的高效换热管片, 包括由换热管 S形弯 曲而成的盘管,所述盘管设有至少一片 ^于引导喷淋冷却水从上层换热管流向 下层换热管的填料; 所述填料设置于相邻的所述换热管之间, 以将所述换热管 连成一片连续的水流面。
优选地, 相邻所述换热管的直管段相互平行,相邻所述换热管的直管段的 管间距相同。更为优选地, 管间距从位于先接受喷淋冷却水的上层至后接受喷 淋冷却水的下层逐渐变小或变大, 以延长填料中冷却水的换热时间, 提高换热 管与冷却水的换热效果。
优选地, 可以采用,所述换热管的直管段具有沿管内液体流动方向的向下 或向上坡度, 且直管段坡度的大小相同或不同, 当为向下坡度时, 可降低管内 液体从进口到出口的压力降。
还可以优选地采用,所述换热管的直管段的长度从位于先接受冷却水喷淋 的上层至后接受喷淋冷却水的下层逐渐增加或减少。这样的方式, 可以在冷凝 器外形尺寸不变的情况下,增加迸风口所安装的尺寸更大的风机,以加大风量。
进一步地, 一片或多片所述填料通过悍接、卡合方式或连接件固定于所述 盘管的换热管之间。
进一步地, 所述填料的截面形状为波浪形、 矩形或长圆形。
进一步地,所述填料的表面设有凸出的波形紋,以增加冷却水停留的时间。 进一步地, 所述换热管内部流道的截面形状为圆形、 椭圆形、 螺旋形、 波 纹形和橄榄形。
进一步地, 所述换热管的内外表面为光滑表面或设置有内、外螺紋的强化 传热表面, 且所述换热管外表面设有亲水或防腐涂层。
进一步地, 所述填料由橡塑、 纸质、 或铝箔、 铜箔等金属材料制成。 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
本发明在盘管上增设填料, 使冷却水流经上层换热管表面后, 在填料 的引导下流向下层换热管表面, 实现引导播水, 以减少冷却水在换热管底部的 停留, 减少冷却水在冷却空气的吹动下沿换热管底部向后漂移或飞水的现象, 同时增大冷却水蒸发换热表面积,而使经过盘管升温后的水流经填料后实现部 分降温, 提高冷却水与下一层盘管的换热温差, 最终可达到提高换热效率、 减 少换热管使用量的作用。
2、 换热管间距从位于先接受喷淋冷却水的上层至后接受喷淋冷却水的下 层逐渐变小或变大, 以延长填料中冷却水的换热时间, 降低下层换热管与冷却 水的温差, 从而提高换热管与冷却水的换热效果。
3、 换热管的直管段具有沿管内液体流动方向的^或向上坡度, 且直管段 坡度的大小相同或不同, 当为向下坡度时, 可降低管内液体从进口到出口的压 力降。
4、 换热管的直管段的长度从位于先接受冷却水喷淋的上层至后接受喷淋 冷却水的下层逐渐增加或减少。这样的方式, 可以在冷凝器外形尺寸不变的情 况下, 增加进风口所安装的尺寸更大的风机, 这样可加大风量, 从而提高换热 效果。
、 - 图!是本发明实施例一的结构示意图;
图 2是本发明实施例一中填料与盘管结合的剖视图; 剖视方向对应于图 1 的 A- A向;
图 3是本发明实施例二的结构示意图;
图 4是本发明实施例三的结构示意图;
图 5是本发明实施例一、 二、 三的实施状态示意图;
图 6是本发明的实施四的实施状态示意图。
下面结合实施例及^图对本发明作进一歩详细的描述,但本发明的实施方 式不限于此。
图 i和图 2示出了本发明的结构示意图, 由图 1可见, 换热管片包括盘管 1 和填料 2。 盘管 1采用了蛇形盘管。
蛇形盘管 1由换热管连续 S形弯曲而成,其中换热管 11的直管段大致基本平 行, 弯曲段的曲率半径大致基本相同。 该盘管 1也可以采用可安装填料并适用 于蒸发冷凝器内的其它形状。 蛇形盘管 1的换热管可以采用铜管、 不锈钢管或 镀锌钢管等, 其内部流道的截面形状为圆形、 椭圆形、 螺旋形、 波紋形和橄榄 形等形状。 作为本领域人员可以理解的是, 蛇形盘管 1内外表面可以釆用光滑 表面, 优选采用设有内、 外螺紋的强化传热表面, 同时所述蛇形盘管外表面设 有亲水或防腐涂层。 该蛇形盘管设有流道的入口 3及出口 4。
填料 2设置于相邻的换热管 11之间, 形成间隙耦合, 即通过填料 2填满换热 管 11之间的缝隙, 以将所述盘管 L与填料 2连成一片连续的水流面。 填料 2由但 不限于橡塑 (PVC、 PP. PE等)、 纸质或铝箔、 铜箔等金属材料制成。 填料 2 可以是一片表面平滑的平板填料, 也可以是一片单向或多向的波纹型填料; 其 截面形状可以是波浪形、矩形或长圆形, 其中优选填料的单侧或双侧形成有波 浪形凸凹表面, 以利于喷淋冷却水的流动, 并增加冷却水在填料表面的停留时 间, 也相应增加了蒸发换热面积。
关于连接方式, 可以通过焊接、 卡合方式或连接件, 将上述的填料 2固定 于与盘管 1的换热管之间。 比如, 连接件为绑绳 F, 在填料 2的边缘打一个或多 个固定孔, 用一根绑绳穿过固定孔, 将其牢固地捆绑在相应的换热管! 1上。如 果盘管的换热管为圆形管或椭圆形管,还可以选择采用卡合方式, 即将填料的 边缘设置成 U型槽, 以将盘管的换热管稳妥地容置于其中。 设置于相邻换热管 之间的填料可以是一片, 也可以是多片。
2、换热管间距从位于先接受喷淋冷却水的上层至后接受喷淋冷却水的下 层逐渐变小或变大, 以延长填料中冷却水的换热时间, 降低下层换热管与冷却 水的温差, 从而提高换热管与冷却水的换热效果。
3、 换热管的直管段具有沿管内液体流动方向的向或向上坡度, 且直管段 坡度的大小相同或不同, 当为向下坡度时, 可降低管内液体从进口到出口的压 力降。
4、 换热管的直管段的长度从位于先接受冷却水喷淋的上层至后接受喷淋 冷却水的下层逐渐增加或减少。这样的方式, 可以在冷凝器外形尺寸不变的情 况下, 增加进风口所安装的尺寸更大的风机, 这样可加大风量, 而提高换热 效果。
图 3示出了本发明的另一个优选的换热管片, 包括盘管 1和填料 2。 与上 述实施例一不同之处在于, 换热管片中, 盘管 1的换热管 11的直管段相互平 行, 其管间距从上层往下层逐渐缩小或增大, 相应地, 换热管 11 的弯曲段的 曲率半径也逐渐缩小, 填料 2的使用以及与盘管 1的连接方式, 可参照上述实 施例。, 上层的换热管 11先接受啧淋冷水, 然后从上至向下流至位于下层的换 热管 11 ; 当高温制冷剂从进口 3进入而后从出口 4流出时, 由于上一层的管 内制冷剂温度高于下一层的温度, 所以每经过上一层换热管 11的水温升比经 过下一层换热管 11的水温升更高, 故将上一层的填料 2加长, 用于延长填料 2中冷却水的换热日寸间。 相对于上述实施例一, 本实施例在降低下层换热管与 冷却水的温差, 认而提高换热管与冷却水的换热效果方面, 更胜一筹。
图 4示出了本发明的另一个优选的换热管片, 包括盘管 1和填料 2。 与上述 实施例一不同之处在于,所述换热管 11的直管段具有沿管内液体流动方向的向 下坡度, 该管内液体是高温制冷剂。 高温制冷剂从进口 3进入后, 该制冷剂的 流动是沿着向下坡度的方 , 直至出口 4流出。 由于换热管 11沿着流动的方向 有一定的向下坡度,相对于实施例一, 本实施例更为突出地降低了制冷剂从进 口到出口的压力降。
上述实施例中的换热片应用于盘管蒸发式换热器。 比如但不限于, 如图 5 所示, 该冷凝器包括盘管换热器 5、 风机 6、 水泵 7、 布水器 8、 集水池 9和框架 10; 其中换热器为一组, 所述盘管换热器 5由上述实施例中的多件换热管片组 成, 该多件换热管片通过进口集管和出口集管连接组成, 其中蛇形盘管 i纵向 设置, 即该蛇形盘管的换热管的直管段的长度方向与冷却风方向一致。
图 6中示出了本发明的另一个优选的换热管片, 包括盘管 1和填料 2。 与 上述实施例一不同之处在于, 换热管片中, 换热管 11的直管段长度从上一层 到下一层逐渐增加, 上层的换热管 n先接受喷淋冷水, 然后从上至向下流至 位于下层的换热管 11。 本实施例所提供的换热管片更适于采用两组换热器的 蒸发式冷凝器。相对于实施例一, 本实施例可以在冷凝器外形尺寸不变的情况 下, 通过改变换热管 11 的直管段的长度来安装更大尺寸和马力的风机。 再参 阅图 6, 实线部分的风机为采用了本实施例所提供的换热管片, 虚线部分的风 机为实施例一所示的具有等长直管段的换热管的换热片。相比较而言, 前者所 使用的风机(实线) 比后者所使用的风机(虚线) 的尺寸更大, 这样可加大风 量, 认而提高换热效果。
本发明的工作原理: 高温流体经进口集管进入蛇形盘管 1, 此时水泵将集 水池中的低温水输送到蛇形盘管顶部的布水器 8 , 并喷淋到蛇形盘管的外表面 形成很薄的水膜, 结合有填料的纵向蛇形盘管, 使冷却水流经上层换热管表面 后在填料 2的引导下流向下层换热管表面, 实现引导播水。 与此同时, 风机 6 将温度及相对湿度较低的风引入蒸发式冷凝器所在空间,使其与换热器和流经 换热器及填料的冷却水进行充分热交换, 水膜中部分水吸热后蒸发, 其余落入 集水池 9, 供水泵循环 ^, 同时高温的流体被冷却成低温流体后从出口集管流
J-U
l- 值得注意的是, 以上所述仅为本发明的较佳实施例, 并非因此限定本发明 的专利保护范 , 本发明还可以部件进行材料和结构的改进, 或者是采 ^技术 等同物进行替换。 故凡运用本发明的说明书及图示内容所作的等效结构变化, 或直接或间接运 ^于其他相关技术领域均 理皆包含于本发明所涵盖的范围 内。

Claims

又 利 求 书
1、 一种填料耦合盘管蒸发式冷凝器的高效换热管片,包括由换热管 s形弯 曲而成的盘管, 其特征在于,所述盘管设有至少一片用于引导喷淋冷却水从上 层换热管流向下层换热管的填料; 所述填料设置于相邻的所述换热管之间, 以 将所述换热管连成一片连续的水流面。
2、 如权利要求 1所述的换热管片, 其特征在于, 相邻所述换热管的直管段 相互平行,相邻所述换热管的直管段的管间距相同, 或者管间距从位于先接受 喷淋冷却水的上层至后接受喷淋冷却水的下层逐渐变小或变大。
3、 如权利要求 1所述的换热管片, 其特征在于, 所述换热管的直管段具有 沿管内液体流动方向的向下或向上坡度, 且直管段坡度的大小相同或不同。
4、 如权利要求 1-3中任一所述的换热管片, 其特征在于, 所述换热管的直 管段的长度从位于先接受冷却水喷淋的上层至后接受喷淋冷却水的下层逐渐 增加或减少。
5、 如权利要求 4所述的换热管片, 其特征在于, 一片或多片所述填料通过 悍接、 卡合方式或连接件固定于所述盘管的换热管之间。
6、 如权利要求 4所述的换热管片, 其特征在于, 所述填料的截面形状为波 浪形、 矩形或长圆形。
7、 如权利要求 6所述的换热片, 其特征在于, 所述填料的表面设有凸出的 波形纹。
8、 如权利要求 1-7中任一所述的换热管片, 其特征在于, 所述换热管内部 流道的截面形状为圆形、 椭圆形、 螺旋形、 波紋形和橄榄形。
9、 如权利要求 1-8中任一所述的换热管片, 其特征在于, 所述换热管的内 外表面为光滑表面或设置有内、外螺纹的强化传热表面, 且所述换热管外表面 设有亲水或防腐涂层。
10、 如权利要求 1 9中任一所述的换热管片, 其特征在于, 所述填料由橡 塑、 纸质、 铝箔或铜管材料制成。
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