專利名稱：一種制冷空調(diào)用立管旋流式降膜蒸發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制冷空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種立管式降膜蒸發(fā)器，特別涉及一種制冷空調(diào)用立管旋流式降膜蒸發(fā)器。
背景技術(shù)：
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大中型制冷空調(diào)裝置的需求日益増加。作為大中型制冷空調(diào)裝置的冷(熱)水機(jī)組的技術(shù)水平不斷提高，品種及產(chǎn)量不斷增多。在冷水機(jī)組，如離心式與螺桿式冷水機(jī)組中，蒸發(fā)器是系統(tǒng)中ー個(gè)關(guān)鍵的換熱設(shè)備；以往的蒸發(fā)器型式主要是滿液式蒸發(fā)器和干式蒸發(fā)器兩種，其中滿液式應(yīng)用居多。近年來，在高能效冷水機(jī)組 發(fā)展需求以及制冷劑面臨嚴(yán)峻的環(huán)境保護(hù)控制要求的背景下，降膜式蒸發(fā)器作為ー種高效的換熱設(shè)備在冷水機(jī)組領(lǐng)域的應(yīng)用受到廣泛的關(guān)注與開發(fā)研究。與傳統(tǒng)的滿液式蒸發(fā)器相比，降膜蒸發(fā)器作為ー種高效的蒸發(fā)設(shè)備，無液體靜壓引起的蒸發(fā)溫度升高的問題，具有傳熱性能好、蒸發(fā)強(qiáng)度大、換熱效率高、設(shè)備體積較小、設(shè)備成本較低、制冷劑充注量較少和回油性良好等性能優(yōu)點(diǎn)，在制冷空調(diào)領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。目前，對于降膜式蒸發(fā)器在冷水機(jī)組制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究，焦點(diǎn)主要集中在水平管降膜式蒸發(fā)器。經(jīng)過國內(nèi)外諸多研究者的努力，在水平管降膜式蒸發(fā)器的液體分布方法、管束布置方式、管外液膜流型、蒸發(fā)傳熱機(jī)理及強(qiáng)化傳熱等方面取得了一些理論成果與相關(guān)技木。然而，由于水平管降膜式蒸發(fā)器在制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用尚處于探索階段，仍有許多技術(shù)難題需要解決，如實(shí)現(xiàn)均勻布液的液體分布器結(jié)構(gòu)形式及蒸發(fā)管幾何排列方式的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，制冷劑流量不足而導(dǎo)致出現(xiàn)干蒸發(fā)的問題，蒸發(fā)管外表面結(jié)構(gòu)形式對換熱的影響以及制冷劑氣流對液膜擾動(dòng)的影響等。因此，對上述問題的進(jìn)ー步深入研究及解決相關(guān)技術(shù)問題，并發(fā)展新的制冷空調(diào)用降膜蒸發(fā)器對于推進(jìn)冷水機(jī)組技術(shù)的進(jìn)步有著積極的現(xiàn)實(shí)意義。實(shí)際上，作為降膜蒸發(fā)器類型之一的立管式降膜蒸發(fā)器因其傳熱系數(shù)高，単位面積蒸發(fā)能力大，造價(jià)低，持液量少，占地面積少，適應(yīng)范圍廣，適用于大型裝置等特點(diǎn)，在空分、化工、制藥、食品加工、海水淡化、污水處理等エ業(yè)領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用且其應(yīng)用技術(shù)已比較成熟。然而，立管式降膜蒸發(fā)器在制冷空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用還有待于進(jìn)一歩開發(fā)。立管式降膜蒸發(fā)器的基本工作原理是用于蒸發(fā)的工作液體經(jīng)液體分布器均勻地分布到各蒸發(fā)管中，并使其呈膜狀沿管內(nèi)壁向下流動(dòng)，液膜受到管壁的加熱而蒸發(fā)汽化，而產(chǎn)生的蒸汽可與液膜同向流動(dòng)。由于這種蒸發(fā)器汽化的表面積大，在小溫差下能有較高的傳熱速率，蒸發(fā)器的壓降也很小，同時(shí)立管式降膜蒸發(fā)器不存在因液體靜壓引起的有效傳熱溫差減小的問題，因此其適合于用在冷水機(jī)組制冷系統(tǒng)中。同制冷用水平管降膜式蒸發(fā)器一祥，解決立管式降膜蒸發(fā)器的液體均勻分布、強(qiáng)化傳熱以及避免出現(xiàn)干蒸發(fā)等問題，仍是其發(fā)展的核心技木
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目在于提供一種制冷空調(diào)用立管旋流式降膜蒸發(fā)器，具有傳熱溫差小，傳熱系數(shù)高，単位面積蒸發(fā)能力大并可避免出現(xiàn)干蒸發(fā)，造價(jià)低，持液量少，占地面積少，安全性高的特點(diǎn)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是—種制冷空調(diào)用立管旋流式降膜蒸發(fā)器，包括外殼1，置于外殼I內(nèi)中心位置及沿外殼I內(nèi)壁周向布置的制冷劑蒸汽輸送管束9，被制冷劑蒸汽輸送管束9包圍的降膜蒸發(fā)管束10，所述制冷劑蒸汽輸送管束9和降膜蒸發(fā)管束10均豎向布置在外殼I內(nèi)，降膜蒸發(fā)管束10入口上部水平設(shè)置阻尼孔板8，還包括固定在外殼I內(nèi)部的沿豎直方向呈螺旋布置的螺旋折流板14，所述螺旋折流板14上開有通孔，制冷劑蒸汽輸送管束9和降膜蒸發(fā)管束10穿過螺旋折流板14上的通孔。所述降膜蒸發(fā)管束10中每個(gè)降膜蒸發(fā)管入口設(shè)置外徑小于降膜蒸發(fā)管內(nèi)徑且兩端密封的導(dǎo)流管嘴11，導(dǎo)流管嘴11帶有ー個(gè)沿外周向均勻開有三個(gè)斜槽的圓環(huán)21。還包括設(shè)置在制冷劑出ロ管16和制冷劑入口管5之間的引射器18。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)I、由于在外殼I內(nèi)部設(shè)置沿豎直方向呈螺旋布置的螺旋折流板14，制冷劑蒸汽輸送管束9和降膜蒸發(fā)管束10穿過螺旋折流板14上的通孔，使得管外流體呈現(xiàn)連續(xù)的螺旋流動(dòng)，從而保證流體在降膜蒸發(fā)管束10外的分布并強(qiáng)化傳熱；2、在降膜蒸發(fā)管束10中每個(gè)降膜蒸發(fā)管入口設(shè)置外徑小于降膜蒸發(fā)管內(nèi)徑且兩 端密封的導(dǎo)流管嘴11，導(dǎo)流管嘴11帶有ー個(gè)沿外周向均勻開有三個(gè)斜槽的圓環(huán)21，使液態(tài)制冷劑通過斜槽進(jìn)入降膜蒸發(fā)管內(nèi)，沿管內(nèi)壁呈螺旋線狀向下流動(dòng)，在管內(nèi)壁上很好地形成一層制冷劑蒸發(fā)薄膜，從而增強(qiáng)蒸發(fā)器換熱性能，減少持液量。3、在制冷劑出口管16和制冷劑入口管5之間連接有引射器18，通過引射器18引射來循環(huán)利用未蒸發(fā)的液態(tài)制冷劑從而増加蒸發(fā)器制冷劑循環(huán)倍率，保證蒸發(fā)器安全有效運(yùn)行，同時(shí)節(jié)省液體泵耗功；總之，本發(fā)明立管旋流式降膜蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)簡單，所采用的管內(nèi)外流體旋流方式有利于提高蒸發(fā)器的傳熱性能，所需換熱面積小，利用引射器引射來循環(huán)利用未蒸發(fā)的液態(tài)制冷劑從而増加蒸發(fā)器制冷劑循環(huán)倍率，保證蒸發(fā)器安全有效運(yùn)行，同時(shí)節(jié)省能耗。該立管旋流式降膜蒸發(fā)器經(jīng)濟(jì)、有效、技術(shù)方案可行，可推廣應(yīng)用于制冷空調(diào)領(lǐng)域，尤其是冷水機(jī)組制冷系統(tǒng)中，從而促進(jìn)冷水機(jī)組技術(shù)的發(fā)展。


圖I為本發(fā)明立管旋流式降膜蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)及循環(huán)示意圖。圖2為本發(fā)明立管旋流式降膜蒸發(fā)器內(nèi)管束布置示意圖。圖3為本發(fā)明降膜蒸發(fā)管束及其入口的導(dǎo)流管嘴布置示意圖。圖4為本發(fā)明導(dǎo)流管嘴示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)說明。如圖I所示，本發(fā)明ー種制冷空調(diào)用立管旋流式降膜蒸發(fā)器，包括外殼1，置于外殼I內(nèi)中心位置及沿外殼I內(nèi)壁周向布置的制冷劑蒸汽輸送管束9，被制冷劑蒸汽輸送管束
9包圍的降膜蒸發(fā)管束10，所述制冷劑蒸汽輸送管束9和降膜蒸發(fā)管束10均豎向布置在外殼I內(nèi)，在外殼I內(nèi)部沿豎直方向有呈螺旋布置的螺旋折流板14，制冷劑蒸汽輸送管束9和降膜蒸發(fā)管束10穿過螺旋折流板14上的通孔，上管板3和下管板4設(shè)置在制冷劑蒸汽輸送管束9和降膜蒸發(fā)管束10的上部和下部，在上管板3上部、蒸汽輸送管束9外部豎直放置有溢流板6，溢流板6圍成的空間構(gòu)成了制冷劑槽7，降膜蒸發(fā)管束10入口上部水平設(shè)置阻尼孔板8，阻尼孔板8固定在溢流板6腰部，在蒸發(fā)器頂部設(shè)置制冷劑蒸汽出口 2，底部設(shè)置制冷劑出ロ管16，在蒸發(fā)器上部側(cè)面設(shè)置有制冷劑入口管5，制冷劑入口管5在上管板3上部，在外殼I上部設(shè)置進(jìn)水管12，下部設(shè)置出水管13，下管板4下部的空間為集液槽15，制冷劑出口管16和集液槽15相連通，制冷劑出口管16和引射器18被引射エ質(zhì)入口相連接，引射器18混合エ質(zhì)出ロ通過浮子閥17與制冷劑入口管5相連接，引射器18引射エ質(zhì)入口連接冷凝器19出口，冷凝器19和壓縮機(jī)20相連接，壓縮機(jī)20和制冷劑蒸汽出ロ 2相連接。如圖2所示，為本發(fā)明制冷空調(diào)用立管旋流式降膜蒸發(fā)器中制冷劑蒸汽輸送管束 9及降膜蒸發(fā)器管束10的ー種布置方式，以三角形方式布置，其中蒸發(fā)器中心布置一根制冷劑蒸汽輸送管，此制冷劑蒸汽輸送管同時(shí)起到固定螺旋折流板14的作用。如圖3所示，降膜蒸發(fā)管束10中每個(gè)降膜蒸發(fā)管入口設(shè)置外徑小于降膜蒸發(fā)管內(nèi)徑、兩端密封的的導(dǎo)流管嘴11。如圖4所示，導(dǎo)流管嘴11帶有ー個(gè)沿外周向均勻開有三個(gè)斜槽的圓環(huán)21。本發(fā)明的工作原理為液態(tài)制冷劑エ質(zhì)經(jīng)制冷劑入口管5流入溢流板6與蒸發(fā)器外殼I所包圍的空間，當(dāng)液態(tài)制冷劑液位高于溢流板6高度時(shí)制冷劑溢流到制冷劑槽7中，制冷劑槽7中阻尼孔板8的阻尼作用可減少液態(tài)制冷劑來流的波動(dòng)，液態(tài)制冷劑經(jīng)阻尼孔板8均勻分布平穩(wěn)地流入阻尼孔板8下部空間，從而保證液態(tài)制冷劑能夠均勻地分配到降膜蒸發(fā)管束10的每根降膜蒸發(fā)管中，液態(tài)制冷劑通過導(dǎo)流管嘴11帶有的圓環(huán)21上沿外周向均勻分布的三個(gè)斜槽沿切線方向均勻流入降膜蒸發(fā)管束10的各降膜蒸發(fā)管中，并且在管內(nèi)以螺旋線狀沿內(nèi)壁向下流動(dòng)，在降膜蒸發(fā)管內(nèi)部能夠很好地形成一層制冷劑蒸發(fā)薄膜，液態(tài)制冷劑在向下流動(dòng)的過程中吸熱蒸發(fā)，未蒸發(fā)液態(tài)制冷劑由降膜蒸發(fā)管束10的降膜蒸發(fā)管出口流出集中于蒸發(fā)器底部的集液槽15中，液態(tài)制冷劑蒸發(fā)產(chǎn)生的制冷劑蒸汽由制冷劑蒸汽輸送管束9輸送到蒸發(fā)器上部空間，經(jīng)蒸發(fā)器頂部的蒸汽出ロ管2排出。加熱水從降膜蒸發(fā)器的外殼I上部經(jīng)進(jìn)水管12進(jìn)入管束外部空間，在螺旋折流板14繞流作用環(huán)繞著制冷劑蒸汽輸送管束9及降膜蒸發(fā)管束10螺旋向下流動(dòng)，流動(dòng)過程中向降膜蒸發(fā)管束10內(nèi)液態(tài)制冷劑放熱，最后由出水管13流出。制冷劑蒸汽經(jīng)蒸汽出口管2流出后進(jìn)入壓縮機(jī)20壓縮成高壓蒸汽，經(jīng)壓縮后的高壓蒸汽進(jìn)入冷凝器19冷凝成高壓液態(tài)制冷劑，冷凝器19出口的高壓液態(tài)制冷劑進(jìn)入引射器18引射エ質(zhì)入口，蒸發(fā)器底部未蒸發(fā)的循環(huán)低壓液態(tài)制冷劑經(jīng)制冷劑出ロ管16進(jìn)入引射器18被引射エ質(zhì)入口，被高壓液態(tài)制冷劑引射，與工作流體在引射器18中混合增壓，引射器18出口的混合エ質(zhì)通過浮子閥17經(jīng)制冷劑入口管5進(jìn)入蒸發(fā)器中參與蒸發(fā)換熱，其中引射器18引射過程中閃發(fā)出的氣態(tài)制冷劑同蒸發(fā)器中制冷劑蒸汽輸送管束9輸出的制冷劑蒸汽一同經(jīng)蒸發(fā)器頂部的制冷劑蒸汽出ロ 2流出。
權(quán)利要求
1.一種制冷空調(diào)用立管旋流式降膜蒸發(fā)器，包括外殼(1)，置于外殼(I)內(nèi)中心位置及沿外殼(I)內(nèi)壁周向布置的制冷劑蒸汽輸送管束(9)，被制冷劑蒸汽輸送管束(9)包圍的降膜蒸發(fā)管束(10)，所述制冷劑蒸汽輸送管束(9)和降膜蒸發(fā)管束(10)均豎向布置在外殼(I)內(nèi)，降膜蒸發(fā)管束(10)入口上部水平設(shè)置阻尼孔板(8)，其特征在于還包括固定在外殼(I)內(nèi)部的沿豎直方向呈螺旋布置的螺旋折流板(14)，所述螺旋折流板(14)上開有通孔，蒸汽輸送管束(9)和降膜蒸發(fā)管束(10)穿過螺旋折流板(14)上的通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制冷空調(diào)用立管旋流式降膜蒸發(fā)器，其特征在于所述降膜蒸發(fā)管束(10)中每個(gè)降膜蒸發(fā)管入口設(shè)置外徑小于降膜蒸發(fā)管內(nèi)徑且兩端密封的導(dǎo)流管嘴(11)，導(dǎo)流管嘴11帶有一個(gè)沿外周向均勻開有三個(gè)斜槽的圓環(huán)(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制冷空調(diào)用立管旋流式降膜蒸發(fā)器，其特征在于還包括設(shè)置在制冷劑出口管(16)和制冷劑入口管(5)之間的引射器(18)。
全文摘要
一種制冷空調(diào)用立管旋流式降膜蒸發(fā)器，包括外殼，置于外殼內(nèi)中心位置及沿外殼內(nèi)壁周向布置的制冷劑蒸汽輸送管束，被制冷劑蒸汽輸送管束包圍的降膜蒸發(fā)管束，制冷劑蒸汽輸送管束和降膜蒸發(fā)管束均豎向布置在外殼內(nèi)，降膜蒸發(fā)管束入口上部水平設(shè)置阻尼孔板，固定在外殼內(nèi)部的沿豎直方向呈螺旋布置的螺旋折流板，螺旋折流板上開有蒸汽輸送管束和降膜蒸發(fā)管束穿過的通孔，在制冷劑出口管和制冷劑入口管之間設(shè)置引射器，降膜蒸發(fā)管束入口設(shè)置外徑小于降膜蒸發(fā)管束內(nèi)徑且兩端密封的導(dǎo)流管嘴，導(dǎo)流管嘴帶有一個(gè)沿周向均勻開有三個(gè)斜槽的圓環(huán)；本發(fā)明具有傳熱溫差小，傳熱系數(shù)高，單位面積蒸發(fā)能力大并可避免出現(xiàn)干蒸發(fā)，造價(jià)低，持液量少，占地面積少，安全性高的特點(diǎn)。
文檔編號F28F9/24GK102759225SQ20121022307
公開日2012年10月31日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者厲彥忠, 周媛媛, 王驍, 馬明, 魚劍琳 申請人:西安交通大學(xué)