[發明專利]一種多次布水的豎管蒸發式冷凝換熱器及其換熱方法

在審

• 申請號: 201710818422.3
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107806772A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 劉金平;魏俊卿;阮建高;梁靈嬌
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F28B1/02
• 分類號: F28B1/02;F28B9/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡克永

技術領域

本發明涉及蒸發式冷凝器，尤其涉及一種多次布水的豎管蒸發式冷凝換熱器及其換熱方法。

背景技術

蒸發式冷凝器的主要工作原理是通過換熱管外噴淋冷卻水蒸發產生的潛熱，來冷凝換熱管內的制冷劑蒸氣。它將傳統水冷機組的水冷和風冷冷卻塔的冷卻換熱過程合二為一，省去了中間過程的換熱設備，減少了設備的初投資；其傳熱效率高、結構緊湊、體積小、循環水量少，在動力、化工、食品、石化、制冷等行業得到日益廣泛的應用。蒸發式冷凝器主要由換熱器、水循環系統及風機三部分組成。

現有蒸發式冷凝器包括兩種基本形式。一種為不帶填料的逆流型蒸發式冷凝器，另一種為帶填料的蒸發式冷凝器。其冷凝器換熱核心部件均為換熱橫管，而對其研究也主要集中在高效傳熱管的研制及改進和管表面的處理方面。現階段，采用橢圓管、扭曲管等各種強化傳熱管代替現有的光滑圓管，并采用納米流體技術，蒸發式冷凝器傳熱效果已得到了很大的提高；但以強化傳熱管為基礎，提高蒸發式冷凝器傳熱效果已經很難在技術上取得突破。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種結構簡單，熱交換效率高的多次布水的豎管蒸發式冷凝換熱器及其換熱方法。讓換熱管表面的水膜更均勻，強化換換熱管與水(噴淋水)間的換熱的同時，增加了噴淋水與空氣的熱質交換面積，通過多次多路布水的方式，實現蒸發式冷凝器的高效換熱。

本發明通過下述技術方案實現：

一種多次布水的豎管蒸發式冷凝換熱器，包括上集氣管2和下集液管4、豎向陣列排布的豎直冷凝換熱管3；所述豎直冷凝換熱管3的上端連通上集氣管2，下端連通下集液管4；豎直冷凝換熱管3的軸線垂直于上集氣管2和下集液管4；其特征在于：在豎直冷凝換熱管3的上方設置有分液盤6，下方設置有集液盤7；所述分液盤6通過隔板將其內部分為第一分液盤11和第二分液盤12；

集液盤7下方的水由水泵8通過分液管9輸送至第一分液盤11和第二分液盤12；

在豎直冷凝換熱管3的下風側、集液盤7的上方設置有填料層10，填料層10上端延伸至第一分液盤11的底部的微孔陣列區域13；當第一分液盤11 內有水時，在重力作用下，水通過微孔陣列區域13流經填料層10，并回流到集液盤7；

在第二分液盤12的底部開設有供豎直冷凝換熱管3上端管體伸入的導流布水孔14；當第二分液盤12內有水時，在重力作用下，水通過導流布水孔 14沿豎直冷凝換熱管3的外表形成向下流動的液膜，并回流到集液盤7；

在分液管9上還設有一分支管路1，分支管路1上間隔分布有噴嘴陣列 15，噴嘴陣列15的各噴嘴正對各豎直冷凝換熱管3上端的迎風側噴水，噴嘴陣列15噴射的水滴疊加在液膜表面，對液膜進行擾動，在重力作用下曲線下行，并回流到集液盤7。

所述集液盤7整體呈條形結構，第一分液盤11和第二分液盤12沿集液盤7的長度方向隔開。

所述填料層10頂端與第一分液盤11底部的間隙為1cm～5cm；填料層10 的底部坐落與集液盤7的內底部。

所述分液盤6和集液盤7的底面分別垂直于豎直冷凝換熱管3。

一種多次布水的豎管蒸發式冷凝換熱器的換熱方法，包括如下步驟：

多次布水的豎管蒸發式冷凝換熱器工作時，集液盤7下方的水通過水泵8 通過分液管9輸送至第一分液盤11和第二分液盤12；

將填料層10放置在集液盤7的內底部、豎直冷凝換熱管3的下風側；填料層10上端延伸至第一分液盤11的底部的微孔陣列區域13；當第一分液盤11內有水時，在重力作用下，水通過微孔陣列區域13流經填料層10，并回流到集液盤7；在此過程中，增加了豎直冷凝換熱管3的氣水的接觸面積，空氣在填料層10進行充分的熱質交換，以降低會流水的水溫；

在第二分液盤12的底部開供豎直冷凝換熱管3上端管體伸入的導流布水孔14；當第二分液盤12內有水時，在重力作用下，水通過導流布水孔14沿豎直冷凝換熱管3的外表形成向下流動的液膜，以實現液膜與豎直冷凝換熱管3的對流換熱，完成我換熱后的水回流到集液盤7；

在分液管9的上部連接一根分支管路1，在該分支管路1上間隔開設噴嘴陣列15，噴嘴陣列15的各噴嘴正對各豎直冷凝換熱管3上端的迎風側噴水，此時，噴嘴陣列15噴射的水滴疊加在液膜表面，進一步對液膜進行擾動，使其沿著豎直冷凝換熱管3的表面曲線向下流動，延長了液膜的行程及對液膜在回流過程中二次降溫，增加了液膜與豎直冷凝換熱管3的對流換熱系數；最后在重力作用下，沿豎直冷凝換熱管3的表面向下回流到集液盤7。