[發(fā)明專利]一種蒸發(fā)?冷卻解耦型換熱裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710642806.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107270736A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王隨林;劉貴昌;李成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京建筑大學(xué);大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F28C1/14
• 分類號(hào): F28C1/14;F28F25/02;F28F25/10;F28F25/08;F28F27/00
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11327
• 代理人: 邸更巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種換熱設(shè)備，尤其涉及一種蒸發(fā)-冷卻解耦型換熱裝置，可廣泛用于化工、能源、輕工業(yè)等領(lǐng)域的冷卻用換熱裝置。

背景技術(shù)

我國(guó)傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)不斷從粗放型向集約型發(fā)展，實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，不斷實(shí)現(xiàn)用能設(shè)施技術(shù)升級(jí)，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了對(duì)化石能源的清潔、高效利用。在這個(gè)背景下，傳統(tǒng)能源、化工領(lǐng)域的唯一出路是淘汰陳舊落后設(shè)備，并通過(guò)科技創(chuàng)新開(kāi)發(fā)出高性能指標(biāo)的換熱裝置，以降低我國(guó)能源、資源消耗。因此，在大型輕油改質(zhì)、工藝分餾、廢氣余熱利用、煙氣凈化等方面需進(jìn)行用能裝置革新。同時(shí)，我國(guó)的水資源短缺、水污染嚴(yán)重、水資源利用率低且被嚴(yán)重浪費(fèi)等問(wèn)題仍舊嚴(yán)重。其中，能源、化工對(duì)水問(wèn)題的影響越發(fā)凸現(xiàn)，水資源的利用和保護(hù)顯得越發(fā)重要，所以傳統(tǒng)的換熱設(shè)備如開(kāi)式水冷換熱裝置在不斷遭到淘汰，企業(yè)更傾向選擇緊湊式、高能效和清潔型的換熱裝置，并降低對(duì)水資源浪費(fèi)。當(dāng)前階段的替代方案可歸結(jié)為兩種：一是采用直接空冷技術(shù)或管殼式換熱器與冷卻塔組合的閉式循環(huán)系統(tǒng)；二是利用濕式空冷技術(shù)。方案一主要將閉式循環(huán)系統(tǒng)導(dǎo)出的廢熱經(jīng)由干式空冷塔導(dǎo)出到大氣中，但其應(yīng)用條件受大氣環(huán)境限制，如在南方環(huán)境溫度較高的地區(qū)，該技術(shù)方案經(jīng)濟(jì)性較差；與方案一相比，方案二能有效降低投資成本40％以上，但傳統(tǒng)濕式空冷技術(shù)的缺點(diǎn)是：循環(huán)水量大，泵和風(fēng)機(jī)功耗多，同時(shí)存在霧化噴淋裝置易于堵塞、老化，維修頻繁等問(wèn)題。

換熱裝置是熱能利用的核心部件，為了增加對(duì)環(huán)境保護(hù)和強(qiáng)化資源優(yōu)化配置，我國(guó)對(duì)換熱裝置的升級(jí)改造需求強(qiáng)烈，尤其在我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)升級(jí)中，對(duì)節(jié)能、環(huán)保、清潔越來(lái)越重視，要實(shí)現(xiàn)制造業(yè)和化工生產(chǎn)業(yè)穩(wěn)健發(fā)展，則離不開(kāi)換熱裝置的技術(shù)升級(jí)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中冷卻裝置的換熱效率低、運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種蒸發(fā)-冷卻解耦型換熱裝置，一方面將換熱性能較低的蒸發(fā)和冷卻過(guò)程進(jìn)行解耦，達(dá)到深度冷卻，實(shí)現(xiàn)高效蒸發(fā)換熱，另一方面減少用水量和蒸發(fā)冷卻裝置的運(yùn)行功耗。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種蒸發(fā)-冷卻解耦型換熱裝置，其特征在于：該裝置包括布水總管、多根布水支管、多根換熱管、料網(wǎng)、集水箱、集水槽、循環(huán)水箱、水泵和引風(fēng)機(jī)；所述的布水總管和多根布水支管水平布置，每根布水支管的一端嵌入到布水總管內(nèi)，每根布水支管的底部開(kāi)有一排側(cè)壁小孔，在每個(gè)側(cè)壁小孔上嵌有溢流管，在溢流管的下部水平布置至少兩排換熱管，且在豎直方向上相鄰換熱管之間通過(guò)料網(wǎng)連接，形成多排多列的換熱管組，最下排換熱管底部的料網(wǎng)與集水箱相連通；在集水箱下部設(shè)有集水槽，該集水槽通過(guò)疏水管與循環(huán)水箱連接，在所述的疏水管上配有疏水閥，所述循環(huán)水箱通過(guò)供水管和水泵與布水總管的入口連接；所述引風(fēng)機(jī)設(shè)置在換熱管組一側(cè)。

本發(fā)明的另一技術(shù)特征是：在所述引風(fēng)機(jī)與換熱管組之間設(shè)置折流板。

本發(fā)明的又一技術(shù)特征是：該裝置還包括液封溢流管，液封溢流管的一端與集水槽的側(cè)壁相連，液封溢流管的另一端與循環(huán)水箱相連。

優(yōu)選地，所述相鄰換熱管在豎直方向的間距為3cm-50cm。

優(yōu)選地，在所述的集水箱的底部配有集水箱排污管和集水箱排污閥。

本發(fā)明所述的溢流管由擴(kuò)展管段和直管段組成，直管段的直徑為2mm-25mm；擴(kuò)展管段的擴(kuò)展角為10-70°，在所述的直管段上布置連通孔。

本發(fā)明所述的料網(wǎng)由料網(wǎng)骨架和由料網(wǎng)絲編織而成的篩網(wǎng)芯組成，篩網(wǎng)芯為豎條料網(wǎng)、矩形料網(wǎng)或菱形料網(wǎng)，篩網(wǎng)芯的網(wǎng)孔水力直徑范圍為3mm-30mm。

本發(fā)明所述的換熱管為圓管、扁管、鋁帶管或橢圓管。

本發(fā)明的技術(shù)特征還在于：在水泵和布水總管入口之間的供水管上配有泵前閥、壓力表、流量計(jì)、溫度計(jì)和泵后閥。在所述的循環(huán)水箱底部安裝有液位計(jì)和循環(huán)水箱排污管，在循環(huán)水箱排污管上設(shè)有循環(huán)水箱排污閥。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的而技術(shù)效果：(1)與傳統(tǒng)蒸發(fā)冷卻技術(shù)相比，本發(fā)明將蒸發(fā)冷卻進(jìn)行了解耦，通過(guò)獨(dú)立的蒸發(fā)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了水膜的深度過(guò)冷，有效地改善了冷卻熱媒的能力，提高了裝置的換熱性能；(2)為強(qiáng)化換熱，傳統(tǒng)的列管式換熱器選擇阻力較大的錯(cuò)排布置換熱管方式，本發(fā)明可優(yōu)選順排布置換熱管方案且在同負(fù)荷下采用低流速氣流，降低了空氣的流動(dòng)阻力及風(fēng)機(jī)功耗；(3)與傳統(tǒng)的豎向的降膜流動(dòng)相比，本發(fā)明采用氣流水平流動(dòng)且流速較低、水膜豎直重力流動(dòng)的技術(shù)方案，有效地降低了循環(huán)水的流動(dòng)阻力，降低了泵功耗。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的一種蒸發(fā)-冷卻解耦型換熱裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2為帶溢流管的布水支管剖面圖。