旋流蒸發換熱器的製作方法

2023-09-20 09:22:40 1

專利名稱：旋流蒸發換熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種冷卻裝置熱交換器，尤其是涉及一種通過金屬表面水分蒸發過程實現管 內流體冷卻的盤管型旋流蒸發換熱器。
背景技術：
利用金屬表面的水膜蒸發吸收汽化潛熱的過程是熱工領域常見的熱交換方式之一。由於 這個過程是通過水與空氣之間的"質交換"來達成"熱交換"的目的，其水膜的水分消耗也 是必然的。要維持蒸發過程的持續進行，必須給這個金屬表面適時的補充水分。最常見的補 充手段是通過(持續或間歇地)噴水或噴霧的形式來完成。鑑於表面蒸發過程發生的機理， 發生蒸發的效率主要取決於環境空氣的相對溼度，即環境空氣的相對溼度越低，則蒸發的效 率越高，反之則效率越低。因此，無論持續或間歇地補充形式，在補充的時間段內，客觀上 勢必造成金屬表面水膜附近的環境空氣溼度上升甚至處於飽和狀態，致使蒸發效率顯著下降 。迄今為止，努力改進蒸發換熱過程的補水方式以提高蒸發效率，正是業內人士長期致力的 目標之一。
對於熱交換器而言，流體因其自身粘滯性，在管內流動時產生附壁效應，都將在內壁形 成一層流速趨近於零的附壁層。在正常的管內流動中，流體附壁層是相對穩定的，其附壁層 的厚度與其粘滯性和流動速度關係密切。對於導熱性能較差的流體，附壁層實際成為熱傳遞 中比較顯著的熱阻，其作用對於熱交換過程是有害無益的。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種換熱效果好的旋流蒸發換熱器。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是旋流蒸發換熱器，採用導熱性能良好的金 屬管制作，其特徵是金屬管盤繞形成近似圓盤的盤狀體。
為了便於製作且進一步提高換熱效率，上述盤狀體採用螺旋線漸進的形式盤繞形成。
為方便與外界流體管路相接，採用雙管以同一中心盤繞，中心附近設有迴轉封頭連通雙 管形成連續的流體通道，冷卻流體進出接口均設置在外圓周邊緣處。
進一步的是，為了方便補水器的安裝，尤其是跟適用於配合周期性補給蒸發消耗水的蒸 發補水器的安裝，在盤狀體的中心位置設置有安裝空間。
本發明的有益效果是採用將金屬管盤繞形成近似圓盤的盤狀體的結構，尤其是盤狀體採用螺旋線漸進的形式盤繞形成，管內流體的流動特徵，可以弱化流體的附壁效應，使換熱 效果得以改善。同時，與周期性補水的蒸發補水器匹配，可使金屬表面任意位置的水膜補水 過程發生在相對短暫的瞬間，從而有效地改善熱交換器的蒸發效率。


圖l是本發明的旋流蒸發換熱器的結構示意圖。
圖中標記為冷卻流體進出接口l、冷卻流體進出接口2、迴轉封頭3。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明進一步說明。
如圖1所示，本發明的旋流蒸發換熱器，採用導熱性能良好的金屬管制作，例如銅管、 不鏽鋼管等，金屬管盤繞形成近似圓盤的盤狀體，且該盤狀體最好採用按螺旋線漸進的形式 盤繞形成。與普通的管內流動現象不同，在本發明的旋流蒸發換熱器中，流體沿螺旋線的切 向流動，可以弱化流體的附壁效應，使換熱效果得以改善。對於任意管道斷面，其管內流體 的斷面流速總是不均勻的，這種不均勻的斷面流速能夠有效地擾動管內流體附壁層，進一步 減小熱傳遞過程中的熱阻，使換熱效果具有明顯的提高。本發明研製過程中已經完成的實驗 表明，在相同的熱工條件下，就單位表面積換熱量比較而言，螺旋管換熱器較排管型換熱器 更高。實驗結果同時表明，同等水利條件下，螺旋管換熱器的流體阻力損失約小於豎排管換 熱器。由於本發明特定的結構形式，管內流體沿螺旋線的切向流動的方式為提高熱交換效率 發揮了有益的作用。
為了便於安裝連接，方便與外界流體管路相接，本發明的旋流蒸發換熱器採用雙管以同
一中心盤繞，中心附近設有迴轉封頭3連通雙管形成連續的流體通道，冷卻流體進出口1和2 均設置在外圓周邊緣處。
為了方便補水器的安裝，尤其是跟適用於配合周期性補給蒸發消耗水的蒸發補水器的安 裝，盤狀體的中心位置設置有安裝空間。
需要冷卻的流體通過盤狀體外緣的一個冷卻流體進出口l進入旋流蒸發換熱器內，沿管 道盤繞的螺旋線路流向盤狀體中心，並從盤狀體中心附近的迴轉封頭3折返，流向盤狀體外 緣的另一個冷卻流體進出口2。由於旋流蒸發換熱器表面持續發生的蒸發效應，流過旋流蒸 發換熱器的流體溫度下降，實現冷卻流體的目的。
權利要求
權利要求1旋流蒸發換熱器，採用導熱性能良好的金屬管制作，其特徵是金屬管盤繞形成近似圓盤的盤狀體。
2 如權利要求l所述的旋流蒸發換熱器，其特徵是盤狀體採用螺旋 線漸進的形式盤繞形成。
3 如權利要求2所述的旋流蒸發換熱器，其特徵是採用雙管以同一 中心盤繞，中心附近設有迴轉封頭(3)連通雙管形成連續的流體通道，冷卻流體進出接口 (1、 2)均設置在外圓周邊緣處。
4 如權利要求3所述的旋流蒸發換熱器，其特徵是盤狀體中心位置 設置有安裝空間。全文摘要
本發明公開了一種通過金屬表面水分蒸發過程實現管內流體冷卻的盤管型旋流蒸發換熱器，具有換熱效果好的特點。該換熱器採用導熱性能良好的金屬管制作，金屬管按螺旋線漸進的形式盤繞形成近似圓盤的盤狀體。上述結構改善了管內流體的流動特徵，可以弱化流體的附壁效應，使換熱效果得以改善。同時，與周期性補水的蒸發補水器匹配，可使金屬表面任意位置的水膜補水過程發生在相對短暫的瞬間，從而有效地改善熱交換器的蒸發效率，可廣泛的應用於各種通過金屬表面水分蒸發過程實現管內流體冷卻的場合。
文檔編號F28F21/08GK101498559SQ200910300390
公開日2009年8月5日 申請日期2009年2月12日 優先權日2009年2月12日
發明者何葉從, 衝 葉, 曹樹勇, 臻 曾, 鍾星燦 申請人:中鐵二院工程集團有限責任公司