熱管隔離低壓蒸發器的製作方法

2023-10-30 05:11:42 3

專利名稱：熱管隔離低壓蒸發器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱管隔離低壓蒸發器，用於製冷裝置技術領域。
技術背景吸附式系統中的蒸發器在以水等低壓蒸發製冷劑為工質時，很難發生沸騰蒸發，一般不採用沉浸式蒸發器。吸附式系統中所採用的蒸發器，主要有噴淋式和沉浸式，換熱器的形式有管殼式、板翅式及其他蒸發麵採取了傳熱強化技術的換熱器。對於單床系統，現有的上述形式的換熱器能夠很好地勝任蒸發和集液的作用，但是在多床連續系統中，如果繼續採用上述的簡單形式，就需要加裝真空閥(擋板閥、電磁閥等)或者冷水系統切換閥，這將大大降低系統的可靠性和實用性，而且很難避免蒸發器冷熱切換時的製冷量損失。經文獻檢索發現，新加坡的Chua H.T.和日本的Kashiwagi T.等人在InternationalJournal of Refrigeration(國際製冷雜誌)，22(1999)上發表的「Modeling theperformance of two-bed，silica gel-water adsorption chillers」(雙床吸附制冷機性能模擬)一文中介紹了一種單蒸發器、單冷凝器的雙床吸附式製冷系統，該系統中採用四個真空擋板閥，使用U型管實現冷凝過程和蒸發器的隔離，很好地避免了因冷凝發生於蒸發器而帶來的製冷量的損失，並實現了整個機組的緊湊化設計要求，但是對能夠在低壓差啟閉的真空擋板閥的設計和製造技術要求都很高，真空閥無法更換，對可靠性要求高，而且真空閥的啟閉壓差的存在也帶來了無法避免的製冷能力損失。

發明內容
本實用新型的目的在於針對現有技術中存在的不足和缺陷，提供一種熱管隔離低壓蒸發器，使其通過熱管隔離技術實現了製冷劑的冷凝和蒸發的隔離，製冷劑蒸發部分分為兩個，解吸冷凝側的蒸發器一個實現集液的功能，吸附蒸發側的蒸發器一個實現蒸發的功能。重力熱管的特性決定了熱量的單向傳遞，從而實現解吸冷凝側蒸發器與底部隔離器之間的熱隔離。
本實用新型是通過以下技術方案實現的，本實用新型包括外殼，左蒸發器支撐板，左蒸發器上部管板，左蒸發器封板，左蒸發器毛細蒸發管，左蒸發器下部管板，左蒸發器集液器，傳熱管，託盤，中間支撐板，頂層布液管，中間密封板，底層支撐板，底層密封板，底層布液管，真空夾層，熱管工作介質，右蒸發器集液器，右蒸發器下部管板，右蒸發器毛細蒸發管，右蒸發器封板，右蒸發器上部管板，右蒸發器支撐板，製冷劑蒸汽通道，製冷劑，隔板。其連接關係為其中左/右蒸發器支撐板，左/右蒸發器上部管板，左/右蒸發器封板，左/右蒸發器毛細蒸發管，左/右蒸發器下部管板，左/右蒸發器集液器，製冷劑組成左右兩個對稱的蒸發器；由傳熱管，託盤，中間支撐板，頂層布液管，中間密封板，底層支撐板，底層密封板，底層布液管，真空夾層，熱管工作介質組成隔離器；蒸發器和隔離器經外殼、隔板和真空夾層支撐、連接和封裝構成一個完整的熱管隔離蒸發器。蒸發器傾斜布置，左/右蒸發器支撐板固定在外殼的上端，左/右毛細蒸發管均採用10°～170°傾斜設置，左右蒸發器集液器設置於左/右蒸發器下部管板的下部，也採用傾斜設置，使熱管工作介質的冷凝液從整個熱管隔離蒸發器的中間位置分配到隔離器的託盤上。毛細蒸發管長度不大於其最大毛細高度，一般為150mm以下，可以採用金屬粉末或金屬絲網燒結、綑紮絲網和表面軋絲等具有毛細能力的蒸發管。左右蒸發器毛細蒸發管與左右蒸發器上/下部管板之間脹接，左右蒸發器上/下部管板與左右蒸發器封板焊接，保證製冷劑側和熱管工作介質側真空密封。蒸發器由支撐板固定在外殼的頂部，左右蒸發器由隔板隔開，對稱布置。蒸發器與隔板之間為製冷劑蒸汽通道，蒸發器和外殼之間為熱管工作介質蒸汽通道。外殼的內側設置真空夾層，形成真空保溫層，減少冷量損失。隔離器固定於外殼的底部，與外殼之間由真空夾層相隔，真空夾層與外殼之間密封焊接。隔離器底部傳熱管分為六排三層，最頂層的傳熱管布置在託盤中，上面設有兩排8～12跟φ15～25的管子作為頂層布液管，頂層布液管與託盤和中間密封板之間均通過密封焊接連接；中間一層傳熱管位於託盤和中間密封板之間，託盤和中間密封板中間設有中間支撐板，中間支撐板與託盤和中間密封板之間均留有間隙，可採用間斷設置；中間密封板與真空夾層四周採用密封焊；中間密封板以下為最底層傳熱管，底層傳熱管的布液靠中間密封板中間設置的2～6個φ42～25的底層布液管布液；底層密封板與真空夾層四周密封焊連為一體，底層支撐板把頂層和底層布液管包圍在中間，與中間密封板和底層密封板液採用密封焊。
隔離器傳熱管中為冷水，底部傳熱管外和毛細蒸發管內均為熱管工作介質，蒸發器的毛細蒸發管外為製冷劑。左右毛細蒸發管採用表面傳熱強化技術，在管表面上燒結多孔介質，傳熱管半沉浸在製冷劑中，靠多孔介質的毛細作用使製冷劑能夠在整個管表面上均勻布液和蒸發。底部傳熱管採用光管，冷水從最底層傳熱管進，最上層傳熱管出，因此最底層傳熱管溫度最高，第二層傳熱管溫度較低，最頂層傳熱管溫度最高。最底層傳熱管與第二層傳熱管由中間密封板分開，其蒸發液靠中間密封板中間的兩個下層布液管布液；頂層的傳熱管的布液靠上下層傳熱管之間的兩排上層布液管進行，該布液方式靠熱虹吸泵原理進行；中間層傳熱管靠頂層託盤的溢流和冷凝液匯流布液。該熱管的工作介質採用低沸點、低冰點的液體，如甲醇等。
工作時，熱管工作介質首先在最底層傳熱管沸騰蒸發產生氣泡，在兩排上層布液管內產生氣液兩相流，液體分布到託盤中在傳熱管外蒸發，多餘的液體溢流到中間傳熱管層，繼續蒸發並對底層布液；由於正在發生吸附蒸發的蒸發器一側的金屬溫度低，是整個蒸發器中溫度最低的部分，各層蒸發管產生的蒸汽上升並在溫度較低的金屬表面上冷凝，冷凝液在重力作用部分通過傾斜的蒸發器集液器下流到底部上層傳熱管的託盤中間，另一部分流到中間傳熱管層所在的腔室中，繼續完成布液和蒸發過程；而正在進行解吸集液的蒸發器一側的金屬溫度較高，是整個蒸發器中溫度最高的部分，又處在熱管的頂部，因此，該側蒸發器不會跟熱管的傳熱工質發生熱交換，這一側的蒸發器溫度就不會過低，從而保證了絕大部分冷凝過程發生在冷凝器，實現了蒸發器蒸發和集液的隔離，減小了冷損失。
本實用新型利用重力熱管的單向傳熱特性實現了不工作蒸發器與工作中的蒸發器以及冷水之間的熱隔離，使冷水不用切換就可以實現連續冷量的輸出。在用於多床吸附式製冷系統時，在冷水一側可以不加裝任何切換閥門，提高了吸附制冷機組的運行可靠性。同時，避免了需要冷水切換的多蒸發器吸附製冷系統中存在的由於蒸發器中的駐留冷水使得過多冷凝過程發生在蒸發器而帶來的製冷量的損失。另外，還避免了單蒸發器吸附製冷系統中由過多的真空切換閥門而造成的機組運行可靠性降低的問題。


圖1為本實用新型結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括外殼1，左蒸發器支撐板2，左蒸發器上部管板3，左蒸發器封板4，左蒸發器毛細蒸發管5，左蒸發器下部管板6，左蒸發器集液器7，傳熱管8，託盤9，中間支撐板10，頂層布液管11，中間密封板12，底層支撐板13，底層密封板14，底層布液管15，真空夾層16，熱管工作介質17，右蒸發器集液器18，右蒸發器下部管板19，右蒸發器毛細蒸發管20，右蒸發器封板21，右蒸發器上部管板22，右蒸發器支撐板23，製冷劑蒸汽通道24，製冷劑25，隔板26。其中左/右蒸發器支撐板2、23，左/右蒸發器上部管板3、22，左/右蒸發器封板4、21，左/右蒸發器毛細蒸發管5、20，左/右蒸發器下部管板6、19，左/右蒸發器集液器7、18，製冷劑25組成兩個左右對稱的蒸發器；由傳熱管8，託盤9，中間支撐板10，頂層布液管11，中間密封板12，底層支撐板13，底層密封板14，底層布液管15，真空夾層16，熱管工作介質17組成隔離器；蒸發器和隔離器經外殼1，隔板26和真空夾層16支撐、連接和封裝構成一個完整的熱管隔離蒸發器。蒸發器傾斜布置，左/右蒸發器支撐板2、23固定在外殼1的上端，左右蒸發器集液器7、18設置於左/右蒸發器下部管板6、19的下部。毛細蒸發管長度不大於其最大毛細高度，一般為150mm以下，可以採用金屬粉末或金屬絲網燒結、綑紮絲網和表面軋絲等具有毛細能力的蒸發管。左右蒸發器毛細蒸發管5、20與左右蒸發器上/下部管板3、6、19、22之間脹接，左右蒸發器上/下部管板3、6、19、22與左右蒸發器封板4、21焊接，保證製冷劑側和熱管工作介質側真空密封。左右蒸發器由隔板26隔開，對稱布置，蒸發器與隔板26之間為製冷劑蒸汽通道24，蒸發器和外殼1之間為熱管工作介質蒸汽通道。外殼1的內側設置真空夾層16，形成真空保溫層。隔離器固定於外殼1的底部，與外殼1之間由真空夾層16相隔，真空夾層16與外殼1之間密封焊接。底部傳熱管8分為六排三層，最頂層的傳熱管布置在託盤9中，上面設有兩排8～12跟φ15～25的管子作為頂層布液管15，頂層布液管與託盤和中間密封板12之間均通過密封焊接連接；中間一層傳熱管位於託盤和中間密封板之間，託盤9和中間密封板12中間設有中間支撐板10，中間支撐板10與託盤9和中間密封板12之間均留有間隙，可採用間斷設置；中間密封板12與真空夾層9四周採用密封焊；中間密封板12以下為最底層傳熱管，底層傳熱管的布液靠中間密封板12中間設置的2～6個φ42～25的底層布液管布液15；底層密封板14與真空夾層16四周密封焊連為一體，底層支撐板13把頂層和底層布液管11、15包圍在中間，與中間密封板12和底層密封板14之間的連接也採用密封焊。
左/右蒸發器毛細蒸發管5、20的管外表面為毛細表面，管內為光管，其長度小於或者等於其最大毛細高度，左/右蒸發器毛細蒸發管5、20傾斜設置的角度為10°～170°。
權利要求1.一種熱管隔離低壓蒸發器，包括外殼(1)，左蒸發器支撐板(2)，左蒸發器上部管板(3)，左蒸發器封板(4)，左蒸發器毛細蒸發管(5)，左蒸發器下部管板(6)，左蒸發器集液器(7)，傳熱管(8)，託盤(9)，中間支撐板(10)，頂層布液管(11)，中間密封板(12)，底層支撐板(13)，底層密封板(14)，底層布液管(15)，真空夾層(16)，熱管工作介質(17)，右蒸發器集液器(18)，右蒸發器下部管板(19)，右蒸發器毛細蒸發管(20)，右蒸發器封板(21)，右蒸發器上部管板(22)，右蒸發器支撐板(23)，製冷劑蒸汽通道(24)，製冷劑(25)，隔板(26)，其特徵在於，左/右蒸發器支撐板(2、23)，左/右蒸發器上部管板(3、22)，左/右蒸發器封板(4、21)，左/右蒸發器毛細蒸發管(5、20)，左/右蒸發器下部管板(6、19)，左/右蒸發器集液器(7、18)，製冷劑(25)組成兩個左右對稱的蒸發器；傳熱管(8)，託盤(9)，中間支撐板(10)，頂層布液管(11)，中間密封板(12)，底層支撐板(13)，底層密封板(14)，底層布液管(15)，真空夾層(16)，熱管工作介質(17)組成隔離器；蒸發器和隔離器經外殼(1)、隔板(26)和真空夾層(16)連接組成一個熱管隔離蒸發器，其中蒸發器固定在外殼(1)的上端並傾斜布置，蒸發器與隔板(26)之間為製冷劑蒸汽通道(24)，左右蒸發器集液器(7、18)設置於左/右蒸發器下部管板(6、19)的下部，隔離器固定於外殼(1)的底部，與外殼(1)之間由真空夾層(16)相隔，底部傳熱管(8)分為三層布置，最頂層的傳熱管布置在託盤(9)中，上面設有數根管子作為頂層布液管(15)，頂層布液管與託盤(9)和中間密封板12之間均密封焊接，中間一層傳熱管位於託盤(9)和中間密封板(12)之間，託盤(9)和中間密封板(12)中間設有中間支撐板(10)，中間支撐板(10)與託盤(9)和中間密封板(12)之間均留有間隙，中間密封板(12)與真空夾層(16)四周密封焊，中間密封板(12)以下為最底層傳熱管，中間密封板(12)中間設置底層布液管布液(15)，底層密封板(14)與真空夾層(16)四周密封焊連為一體，底層支撐板把頂層和底層布液管(9、15)包圍在中間，與中間密封板(12)和底層密封板(14)之間也採用密封焊。
2.根據權利要求1所述的熱管隔離低壓蒸發器，其特徵是，左/右蒸發器毛細蒸發管(5、20)的管外表面為毛細表面，管內為光管，其豎直高度小於或者等於其最大毛細高度，左/右蒸發器毛細蒸發管(5、20)傾斜設置的角度為10°～170°。
3.根據權利要求1所述的熱管隔離低壓蒸發器，其特徵是，外殼(1)的內側設置真空夾層(16)，真空夾層(16)與外殼(1)之間密封焊接。
4.根據權利要求1所述的熱管隔離低壓蒸發器，其特徵是，左右蒸發器毛細蒸發管(5、20)與左右蒸發器上/下部管板(3、6、19、22)之間脹接，左右蒸發器上/下部管板(3、6、19、22)與左右蒸發器封板(4、21)焊接。
5.根據權利要求1所述的熱管隔離低壓蒸發器，其特徵是，蒸發器和外殼(1)之間為熱管工作介質蒸汽通道。
專利摘要一種熱管隔離低壓蒸發器，用於製冷裝置技術領域。本實用新型左/右蒸發器支撐板，左/右蒸發器上部管板，左/右蒸發器封板，左/右蒸發器毛細蒸發管，左/右蒸發器下部管板，左/右蒸發器集液器，製冷劑組成左右兩個對稱的蒸發器；由傳熱管，託盤，中間支撐板，頂層布液管，中間密封板，底層支撐板，底層密封板，底層布液管，真空夾層，熱管工作介質組成隔離器；蒸發器和隔離器經外殼、隔板和真空夾層支撐、連接和封裝成為一體。本實用新型不用切換就能實現連續冷量的輸出，提高了吸附制冷機組的運行可靠性，避免了過多冷凝過程發生在蒸發器而帶來的製冷量的損失，還避免了由過多的真空切換閥門而造成的機組運行可靠性降低的問題。
文檔編號F28D15/02GK2748857SQ20042003669
公開日2005年12月28日 申請日期2004年6月24日 優先權日2004年6月24日
發明者夏再忠, 王如竹, 竇衛東, 王德昌, 孫文哲, 王炎麗 申請人:上海交通大學, 江蘇雙良空調設備股份有限公司