[發明專利]一種適用于高濕高塵環境的空氣冷卻器及其設計方法

有效

• 申請號: 201811273444.7
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN111119973B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 季圣裕;郭興龍;郝吉剛;朱海鵬
• 申請（專利權）人: 江蘇福緣達熱工科技有限公司
• 主分類號: E21F3/00
• 分類號: E21F3/00;E21F5/20;E21F17/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

本發明公開一種適用于高濕高塵環境的空氣冷卻器，包括殼體和換熱器組件，換熱器組件包括一組豎向順排的橢圓光管陣列，光管陣列的兩側設有一組供液管，供液管的末端設有分液器，分液器內設有若干道分液管，通過分液管將供液管與各橢圓光管連通；冷卻劑流動方向與空氣流動方向相互垂直。本發明通過采用特定尺寸的橢圓形光管形成特定陣列的換熱組件，并搭配特定的空氣和冷卻劑的流動換熱方式，有效克服了現有冷卻器存在的缺陷，不易堵塞，長期運行后，沖洗污垢方便，壓縮機可以正常回油，運行穩定；換熱效果好，整體結構緊湊；空氣阻力小，風機能耗低；適用于高濕高塵的煤礦、金礦和銅礦等的深井工作巷道。

技術領域

本發明屬于制冷設備技術領域，具體涉及一種適用于高濕高塵環境的空氣冷卻器及其設計方法。

背景技術

煤礦、金礦和銅礦等的深井工作巷道，一般為高濕高塵環境，為保證工人的工作效率和身體健康，有些情況下需要采用制冷裝置對這些環境的空氣降溫。這類制冷裝置中，均涉及到一種氟利昂與高濕高塵空氣的換熱器。

常規空調中氟利昂與被冷卻空氣之間的換熱器采用翅片管形式，翅片間距為1-2mm。這類裝置用于本發明所屬的高濕高塵空氣冷卻時，翅片易被堵塞，從而影響換熱效果，甚至無法正常工作。目前的一種解決方案是采用大翅片間距，通常為6-10mm，但這種翅片管并不能完全解決翅片堵塞問題，且一旦翅片堵塞后，這種翅片管結構也不易清洗。

另一種解決方案是采用光管換熱器。光管換熱器將會大大降低換熱器單位體積內換熱量，從而使得換熱器總體結構過大，用到的換熱管數量增加，從而增加設備成本。同時采用光管換熱器，在有限的空間許可，以及可用的制冷劑分液器許可下，制冷劑通路數目的設計選擇往往很困難。當制冷劑通路數目選擇的較小時，每根通路很長，制冷劑壓力損失很大；當制冷劑通路數目選擇的較大時候，每根通路可以縮短，但是制冷劑流速降低，存在壓縮機不能順利回油的風險。

發明內容

發明目的：本發明目的在于針對現有技術的不足，提供一種可適用于煤礦、金礦和銅礦等高濕高塵深井工作巷道的空氣冷卻器；

本發明的另一目的在于提供適用于高濕高塵深井工作巷道的空氣冷卻器的設計方法。

技術方案：本發明所述的一種適用于高濕高塵環境的空氣冷卻器，其特征在于：包括殼體和換熱器組件，所述殼體罩設在換熱器組件上，所述殼體的一端設有空氣入口，另一端設有空氣出口；所述換熱器組件包括一組豎向順排的橢圓光管陣列，所述光管陣列的兩側設有一組供液管，所述供液管的末端設有分液器，所述分液器內設有若干道分液管，通過所述分液管將供液管與各橢圓光管連通；所述橢圓光管陣列上下端分別設有上管束定位板和下管束定位板；所述上管束定位板和下管束定位板結構一致，設有與橢圓光管分布一致的固定孔，橢圓光管的兩端對應安置在固定孔內；所述上管束定位板和下管束定位板的外側分別設有管束連接彎頭，將相鄰的橢圓光管連接；所述橢圓光管陣列連接集氣管，所述集氣管上設有排氣口，所述殼體上的對應位置設有供液管安裝孔和排氣口安裝孔；冷卻劑在橢圓光管內流動，空氣在橢圓光管與殼體之間流動，且冷卻劑流動方向與空氣流動方向相互垂直。

進一步地，為最大化的提高換熱效果，克服現有冷卻器結構缺陷，避免堵塞、難回油等問題，所述橢圓光管的具體尺寸關系為：

π·d_o＝2·π·b+4(a-b) ①

式①、②中，d_o為所選管材的外徑，a和b分別為橢圓截面的半長軸和半短軸長， v為蒸發器管路中制冷劑蒸汽流速，v_m為蒸發器管路中制冷劑質量流速，ρ為制冷劑蒸汽的密度，δ為管材壁厚。

進一步地，所述供液管內的供液速度為10-15m/s。

進一步地，所述供液管進口壓力對應的飽和溫度與出口壓力對應的飽和溫度的差值不大于3℃。