[實用新型]一種滿液式蒸發(fā)器用換熱管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821849196.1
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN209166209U
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李小利;王斌;馬青川;李玉海;董桂梅;張俊峰;任鼎
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺恒輝銅業(yè)有限公司
• 主分類號: F28F1/00
• 分類號: F28F1/00;F28F1/42;F25B39/02
• 代理公司: 煙臺雙聯(lián)專利事務(wù)所(普通合伙) 37225
• 代理人: 梁翠榮

本實用新型公開了一種滿液式蒸發(fā)器用換熱管，其蒸發(fā)表面段包括換熱管本體（2）、翅片（10）、T形翅片（4），相鄰的T形翅片（4）與T形翅片（4）之間周向延伸的螺旋狀槽道底面構(gòu)成空穴結(jié)構(gòu)（5）；換熱管本體（2）內(nèi)表面設(shè)有沿周向均勻分布的突出的肋條，相鄰肋條之間形成螺旋槽道（3）；相鄰的T形翅片之間留有縫隙（6），每個T形翅片（4）上均設(shè)有棱錐形翅片（7），本實用新型表面的四棱四溝槽棱錐形翅片上產(chǎn)生的汽泡以及脫離壁面后，周圍液體及時補(bǔ)充空泡空間，造成液膜的擾動與壓力的沖擊作用影響了空穴內(nèi)的液體以及壁面處的汽化核心，使得液體迅速轉(zhuǎn)化成氣體，消除了“熱滯后”現(xiàn)象，無需外部設(shè)備以及耗能，經(jīng)濟(jì)，簡單。

技術(shù)領(lǐng)域：

本實用新型公開了一種蒸發(fā)器用傳熱管，尤其涉及一種滿液式蒸發(fā)器用換熱管，適用于制冷空調(diào)系統(tǒng)中的滿液式蒸發(fā)器。

背景技術(shù)：

滿液式蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)中常用重要部件。在滿液式蒸發(fā)器中，制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)將換熱管淹沒，當(dāng)熱流體在管內(nèi)流過時，熱量從熱流體傳遞給管外的制冷劑，導(dǎo)致制冷劑沸騰相變產(chǎn)生蒸汽。

目前流行的蒸發(fā)換熱管是在表面上加工出螺旋狀翅片，所述翅片頂部沿翅片螺旋方向加工出切口，同一翅片上均勻布置的切口之間形成凸臺。通過對凸臺的機(jī)械壓軋，使得凸臺向翅片兩側(cè)延伸，達(dá)到覆蓋翅片之間的槽道程度，形成空穴結(jié)構(gòu)；且相鄰各個凸臺延伸部分之間留有縫隙作為空穴的排汽口。俗稱這種翅片為T形翅片，空穴內(nèi)生成的汽泡通過孔口排出空穴，形成池沸騰現(xiàn)象。汽泡離開空穴后，管外的制冷劑會及時通過孔口流入空穴，為下次汽泡的生成準(zhǔn)備條件。中國專利95118177.7公開了這種蒸發(fā)換熱管的技術(shù)，由于這種空穴結(jié)構(gòu)容易生成大量的汽化核心，加快汽泡生長的速度與脫體頻率，因而，提高了沸騰換熱系數(shù)。實驗證明，這種空穴結(jié)構(gòu)換熱管的換熱系數(shù)比光管提高3倍以上。為了提高蒸發(fā)管的換熱性能，技術(shù)人員通過改進(jìn)加工技術(shù)，不斷增加徑向分布翅片的密度，減小翅片間距，縮小空穴的尺寸，以便增加汽化核心和氣泡數(shù)量，提高蒸發(fā)換熱系數(shù)。在增加空腔數(shù)目以便增加蒸汽泡的數(shù)目，進(jìn)而達(dá)到提高換熱系數(shù)的指導(dǎo)思想下，空穴的體積越來越小。以前，蒸發(fā)換熱管每英寸有43個徑向分布的翅片，而現(xiàn)在可以達(dá)到每英寸60片翅片以上，相應(yīng)的空穴體積大大縮小了。隨著空穴的體積減小，熱滯后現(xiàn)象更嚴(yán)重了。所謂熱滯后是指：對表面加熱，熱流密度從小到大逐漸增加時，一些表面，如多孔介質(zhì)表面或者具有空穴結(jié)構(gòu)的表面，起始沸騰的壁面溫度必須大于穩(wěn)定沸騰時的壁面溫度，才能出現(xiàn)氣泡，產(chǎn)生沸騰。而且，一旦出現(xiàn)沸騰產(chǎn)生氣泡后，壁面溫度又迅速降低，達(dá)到正常穩(wěn)定沸騰的壁面溫度，依然保持沸騰現(xiàn)象，這個過程在圖上（壁面過熱度與熱流密度沸騰曲線圖）沿橫坐標(biāo)出現(xiàn)明顯的凸起，這種現(xiàn)象在傳熱學(xué)上稱為熱滯后，俗稱“溫度過頭”。實驗顯示，有些情況下，需要產(chǎn)生10度以上的壁面“溫度過頭”，才能出現(xiàn)沸騰。這種現(xiàn)象的存在影響了設(shè)備的正常使用。傳統(tǒng)傳熱學(xué)對沸騰熱滯后現(xiàn)象無法進(jìn)行合理解釋，在上世紀(jì)90年代，一些研究者引入非線性理論對沸騰系統(tǒng)進(jìn)行了研究，創(chuàng)立了非線性沸騰傳熱學(xué)。非線性傳熱學(xué)指出：傳統(tǒng)傳熱學(xué)中，僅對單個汽化核心或氣泡進(jìn)行動力學(xué)分析和計算，而忽視了多個核心或者氣泡之間的相互影響。非線性傳熱學(xué)中認(rèn)為，當(dāng)過熱度達(dá)到一定值時，系統(tǒng)將進(jìn)入特別平衡區(qū)，此時，系統(tǒng)內(nèi)部會發(fā)生關(guān)聯(lián)的非線性相互作用。具體講，若以某潛在的氣泡為中心，半徑R2面積內(nèi)的汽化核心密度分布以及汽泡的長大、發(fā)展都會受到鄰近的氣泡或者汽化核心，包括，以半徑R1面積以內(nèi)的汽化核心密度分布影響，這種影響稱為空間相關(guān)性。一般說來，空間相關(guān)性隨著R1點和R2點間距離有關(guān)，距離越小相關(guān)性越大，相互的影響也越強(qiáng)烈。該理論還指出：從自然對流到核態(tài)沸騰的轉(zhuǎn)變實際上對應(yīng)汽液界面失穩(wěn)的亞臨界分岔。壁面過熱度和擾動是促使液體形態(tài)突變過程中兩個關(guān)鍵因素。根據(jù)非線性沸騰傳熱學(xué)的理論，可以很好理解熱滯后現(xiàn)象：當(dāng)換熱管表面的空穴很小時，空穴的壁面相互接近，壁面上的汽化核心相互之間具有強(qiáng)烈的相關(guān)性，形成束縛和約束，即使壁面過熱度達(dá)到了正常穩(wěn)定沸騰時的過熱度，依然無法發(fā)展成為汽泡，形成亞臨界分岔。繼續(xù)提高壁面溫度，即提高壁面過熱度，使之超出正常穩(wěn)定沸騰時的過熱度，才能出現(xiàn)沸騰；這就很好解釋了“溫度過頭”的物理原理。另外，實驗中觀察到，壁面溫度超出正常穩(wěn)定沸騰時的過熱度，產(chǎn)生沸騰，出現(xiàn)氣泡后，壁面溫度會迅速減低，達(dá)到正常穩(wěn)定沸騰時的過熱度，依然保持正常的沸騰現(xiàn)象。其物理原因在于擾動的作用。具體講，由于平衡狀態(tài)下的漲落現(xiàn)象與隨機(jī)性的作用，單個氣化核心或幾個氣化核心可以成長為汽泡。一旦出現(xiàn)氣泡并脫離，會產(chǎn)生了壓力場以及溫度場的擾動，就可以使得其余汽化核心順利發(fā)展成為汽泡，這時，在強(qiáng)烈的擾動作用下，即使小的壁面過熱度也可以使得沸騰發(fā)生。因此，壁面過熱度又恢復(fù)到穩(wěn)定沸騰時的壁面過熱度了。此后，氣泡不斷出現(xiàn)并脫離壁面，不斷造成擾動，壁面過熱度就不再出現(xiàn)溫度過頭的現(xiàn)象了。在非線性傳熱學(xué)理論的指導(dǎo)下，人們認(rèn)識到：在一定過熱度條件下，施加擾動就可以克服汽化核心點之間的相關(guān)影響，進(jìn)而控制熱滯后。因而相繼出現(xiàn)了消除熱滯后現(xiàn)象的多種技術(shù)，分別介紹如下：技術(shù)一，在液體中添加納米粒子，通過固體粒子在液體中的運動，施加擾動，控制熱滯后現(xiàn)象的出現(xiàn)；技術(shù)二，設(shè)置噴管對換熱面進(jìn)行射流，產(chǎn)生擾動，控制了熱滯后；技術(shù)三，采用聲空化技術(shù)對加熱面施加擾動，控制熱滯后。所謂聲空化是指向液體輻射超聲波，在周期性的聲壓作用下，液體中會出現(xiàn)大量微小氣泡，隨著周期性聲壓的變化，微小氣泡周期性的膨脹和潰滅運動。在其周期性振蕩，特別潰滅過程中，會瞬間在局部產(chǎn)生高溫、高壓，因而產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波和高速射流。中國專利200810222960.7公開了聲空化強(qiáng)化傳熱的技術(shù)以及實驗裝置，中國專利201410103160.9公開了強(qiáng)化聲空化的裝置。以上的技術(shù)雖然有很好的效應(yīng)，但是需要增加設(shè)備以及消耗能量，目前還未得到普遍應(yīng)用。