降膜型滾壓強化管束蒸發換熱器的製作方法

2023-05-26 13:36:36

專利名稱：降膜型滾壓強化管束蒸發換熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種換熱器，尤其涉及一種降膜型滾壓強化管束蒸發換熱器。該蒸發換熱器採用滾壓強化管，可以有效地提高蒸發換熱效率。
背景技術：
如何降低能量和資源的消耗一直是生產與應用工程領域的一項重大課題。在很多熱工和化工的換熱工藝過程中，降低能耗的一種有效方法就是在過程的進行當中，減小系統運行的驅動溫差。
工業中最常用的一種熱交換設備就是蒸發換熱器，而如何提高蒸發換熱器的換熱效率則一直是設計人員研究的一項重要的課題。目前，工業中用到的蒸發換熱器主要有兩大類，一類是滿液型蒸發換熱器，另一類是降膜型蒸發換熱器。在海水淡化設備、太陽能吸收式冷卻器、化工設備中，這兩種類型的換熱器都很常用。
滿液型蒸發換熱器主要應用於高熱量、高過熱度的情況。它的基本形式就是水平管束全部放置在飽和液體中。滿液型蒸發換熱器的優點在於其結構簡單。然而為了使受熱表面能產生沸騰換熱，該型換熱器所需要的溫差比較大。在利用低品質熱量的海水淡化設備和換熱器當中，由於壁面溫度以及熱流量都很低，而且滿液型蒸發換熱器的管間距比較大，所以傳熱管表面一般不會產生沸騰，換熱效率很低。
與滿液型蒸發換熱器相對的另一種類型的蒸發換熱器為降膜型蒸發換熱器。降膜型蒸發換熱器主要用在一些利用低品質熱量的換熱設備中。降膜型蒸發換熱器的主要結構包括高位供液箱、冷凝器、管束、換熱箱體、儲液箱以及循環系統六個部分。工作時，液體從高位供液箱流經管束，在其表面換熱之後進入儲液箱，然後再經循環系統流入高位供液箱循環使用。該類型換熱器的特點是在管外的工質流量小、管壁和工質問的溫差小的情況下，其換熱係數卻很大；而且，工質流量和熱負荷的變化對換熱係數的影響很小，運行工況相當穩定。但是，在降膜型蒸發換熱器當中，為了保證流體能夠在管束之間流動，管與管之間的間距必須足夠大，這就使得整個換熱器的體積增大。

發明內容
本發明的目的在於針對以上現有技術的不足，提供一種新型結構的降膜型滾壓強化管束蒸發換熱器。該新型滾壓強化管束的蒸發換熱器和原來的降膜型蒸發換熱器相比，換熱性能大大提高，從而可以使得換熱器的設計體積大大減小。
為實現這樣的目的，本發明採用一種特殊的滾壓強化管束來提高蒸發換熱效率。降膜型蒸發換熱器主要由高位供液箱、冷凝器、儲液箱、換熱箱體及排列在換熱箱體內部的滾壓強化管束組成。高位供液箱從上部連接換熱箱體，冷凝器設置在換熱箱體的上部，儲液箱的下部設置出液口。液體工質在換熱箱體內的滾壓強化管束表面換熱之後進入儲液箱。本發明的結構特徵主要在於管束中採用的滾壓強化管。該滾壓強化管採用普通的車床加工而成，管子的外徑為18mm，內徑為12mm，滾壓後，在整個管子表面形成一個個錐形槽，錐形槽底面內徑為0.4mm，外徑為0.7mm，錐形槽的槽深0.6mm。
運行時，熱流體從滾壓強化管束中間流過，冷流體從滾壓強化管束表面流過。根據沸騰強化傳熱機理，管束採用這種特殊的滾壓強化管，容易在滾壓強化管表面的一個個小空腔內產生沸騰傳熱以及氣液兩相流擾動兩種強化換熱，即使在低壁溫、低熱流密度條件下(熱流密度範圍約在103～105kW/m2之間)也能產生沸騰傳熱現象，從而可以大大強化換熱性能。實驗表明，這種新式滾壓強化管束降膜型蒸發換熱器對於水和氟利昂這兩種工質，都能有效增加蒸發換熱效率，其換熱效率比普通蒸發換熱器提高1～2倍。
本發明的蒸發換熱器體積小，滾壓強化管子的加工製作簡單。和原來的蒸發換熱器相比，基本上不增加加工成本。在低溫差的條件下也能發生強烈的沸騰現象，從而使得換熱性能大大提高。


圖1為本發明降膜型蒸發換熱器的結構示意圖。
圖1中，1為進液口，2為高位供液箱，3為冷凝器，4為滾壓強化管束，5為換熱箱體，6為儲液箱，7為出液口。
圖2為本發明中滾壓強化管表面結構的示意圖。
圖2中，a為滾壓強化管表面錐形槽的分布照片，b為滾壓強化管的剖面圖，給出了管徑尺寸，c為滾壓強化管錐形槽結構尺寸的局部放大圖。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明的技術方案作進一步描述。
本發明蒸發換熱器結構如圖1所示，主要由高位供液箱2，冷凝器3、儲液箱6、換熱箱體5及排列在換熱箱體5內部的滾壓強化管束4組成，高位供液箱2從換熱箱體5的上部連通換熱箱體5，冷凝器3設置在換熱箱體5的上部，儲液箱6的下部設置出液口7。
本發明蒸發換熱器中的結構特徵主要在於所採用的滾壓強化管束4，圖2給出了滾壓強化管子的結構圖。如圖2b所示，該滾壓強化管的外徑為18mm，內徑為12mm，採用普通的車床加工，在整個管子表面形成一個個錐形槽。滾壓後，形成的錐形槽如圖2c所示，錐形槽底面內徑為0.4mm，外徑為0.7mm，錐形槽的槽深0.6mm。滾壓強化管表面錐形槽的分布照片如圖2a所示，在約5mm的間距內均勻分布7個錐形槽。
在本發明的實施例中，滾壓強化管束4中所有管子的外徑均為18mm。在熱流密度為103kW/m2之時，該實施例的換熱器較之普通的降膜型蒸發換熱器，換熱係數可以增加1～2倍。
權利要求
1.一種降膜型滾壓強化管束蒸發換熱器，由高位供液箱(2)，冷凝器(3)、儲液箱(6)、換熱箱體(5)及排列在換熱箱體(5)內部的管束(4)組成，高位供液箱(2)從換熱箱體(5)的上部連通換熱箱體(5)，冷凝器(3)設置在換熱箱體(5)的上部，儲液箱(6)的下部設置出液口(7)，其特徵在於所述管束(4)為滾壓強化管束(4)，滾壓強化管束(4)中所採用管子的外徑為18mm，內徑為12mm，在整個管子表面經滾壓加工形成一個個錐形槽，錐形槽底面內徑為0.4mm，外徑為0.7mm，錐形槽的槽深0.6mm。
全文摘要
本發明涉及一種降膜型滾壓強化管束蒸發換熱器，採用滾壓強化管束來提高蒸發換熱效率。蒸發換熱器主要由高位供液箱、冷凝器、換熱箱體中布設的滾壓強化管束以及儲液箱組成，高位供液箱從換熱箱體的上部連通換熱箱體，冷凝器設置在換熱箱體的上部，出液口設置在儲液箱的下部，滾壓強化管束布設在換熱箱體內部。管束中採用的滾壓強化管子的外徑為18mm，內徑為12mm，在整個管子表面經滾壓加工形成一個個錐形槽，錐形槽底面內徑為0.4mm，外徑為0.7mm，錐形槽的槽深0.6mm。本發明在基本上不增加加工成本的條件下，能有效提高換熱性能。
文檔編號F28F13/14GK1773205SQ20051011020
公開日2006年5月17日 申請日期2005年11月10日 優先權日2005年11月10日
發明者劉振華, 秋雨豪 申請人:上海交通大學