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蒸發(fā)式換熱器強(qiáng)化傳熱方法及換熱盤管組件的制作方法

文檔序號:4499590閱讀:280來源:國知局
專利名稱:蒸發(fā)式換熱器強(qiáng)化傳熱方法及換熱盤管組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于蒸發(fā)式熱交換設(shè)備領(lǐng)域,特別涉及其換熱方法,另外本發(fā)明還涉及其換熱盤管組件。
背景技術(shù)
蒸發(fā)式換熱器包括蒸發(fā)式冷凝器及蒸發(fā)式流體冷卻器,如圖1,圖2及圖3所示,是 將傳統(tǒng)水冷換熱設(shè)備與循環(huán)水冷卻塔結(jié)合到一起的換熱設(shè)備,通過在換熱盤管表面噴淋低 溫循環(huán)水,實現(xiàn)管內(nèi)外工質(zhì)的熱交換過程,并由強(qiáng)制對流的干冷空氣,使噴淋水部分蒸發(fā), 維持較低循環(huán)水溫度,最終帶走管內(nèi)熱流體所放出的熱量。由于其耗水量小、節(jié)約能耗,設(shè) 備緊湊,安裝方便,維護(hù)簡單等優(yōu)點,得到了廣泛的應(yīng)用。尤其對工業(yè)制冷系統(tǒng),相對于傳統(tǒng) 管殼式換熱器,蒸發(fā)式冷凝器的冷凝溫度更接近環(huán)境濕球溫度,系統(tǒng)冷凝壓力更低,節(jié)約壓 縮機(jī)能耗和循環(huán)水的能耗,而且附加連接管路少,設(shè)備維護(hù)方便、運行穩(wěn)定,優(yōu)勢明顯,可以 完全替代傳統(tǒng)管殼式冷凝器。但是受加工條件等因素限制,目前應(yīng)用的換熱盤管主要采用 的還是光管形式,對于實際應(yīng)用中很多情況下的熱工質(zhì)是處于過熱狀態(tài),進(jìn)入冷凝器盤管 的過熱氣體工質(zhì)首先需要冷卻到飽和蒸氣溫度,然后才能夠?qū)崿F(xiàn)冷凝,放出潛熱完成焓值 降低過程;另外,有很多混合氣體冷凝工藝,由于氣體冷卻傳熱系數(shù)較低,必然消耗很大一 部分盤管面積來滿足氣體工質(zhì)的冷卻過程,造成盤管體積較大,安裝到蒸發(fā)式換熱器箱體 內(nèi)占用較大空間,導(dǎo)致設(shè)備的運輸、安裝以及占用運行系統(tǒng)空間等方面的成本增加很多。現(xiàn) 有蒸發(fā)式換熱器,特別針對管內(nèi)氣體工質(zhì)對流換熱系數(shù)較低的特點,目前應(yīng)用得比較好的 方式是在排風(fēng)口處加裝一組外翅片管,利用排出的空氣流預(yù)冷氣態(tài)過熱制冷工質(zhì),其優(yōu)點 是額外能耗增加較小,但是整機(jī)高度和制造成本明顯升高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述不足問題,提供一種蒸發(fā)式換熱器強(qiáng)化傳熱方法,增加 管內(nèi)對流換熱面積,強(qiáng)化管內(nèi)氣態(tài)工質(zhì)的對流換熱過程,提高盤管換熱效率,強(qiáng)化管內(nèi)工質(zhì) 冷凝或?qū)α鱾鳠嵝?,同時減少設(shè)備體積。另外本發(fā)明還提供一種蒸發(fā)式換熱器換熱盤管 組件,結(jié)構(gòu)簡單,減少盤管用量,使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更緊湊,占用空間更小,降低設(shè)備運輸及安裝體 積,提高傳熱效率。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是蒸發(fā)式換熱器強(qiáng)化傳熱方法,經(jīng)盤 管換熱的氣態(tài)工質(zhì)流動方式是從盤管上接口進(jìn)入,冷凝或冷卻后的工質(zhì)由下接口流出,在 部分管程或全部管程的盤管管束內(nèi)加裝強(qiáng)化傳熱部件,提高傳熱效率。所述對冷凝、冷卻傳熱系數(shù)較大的過熱工質(zhì),采用對第1、2管程的盤管管束內(nèi)安 裝強(qiáng)化傳熱部件;對冷凝、冷卻過程傳熱系數(shù)相對較小的工質(zhì),如醇、醚、氟利昂或其他氣體 工質(zhì),采用全部管程的管束內(nèi)安裝強(qiáng)化傳熱部件。蒸發(fā)式換熱器換熱盤管組件,盤管采用多管程,管程數(shù)為2 12,每管程采用2 8回路,盤管內(nèi)安裝有強(qiáng)化傳熱部件。
所述強(qiáng)化傳熱部件采用內(nèi)翅片,擴(kuò)展管內(nèi)工質(zhì)換熱面積。所述盤管的管體內(nèi)安裝有兩端封閉的支撐芯管,盤管管體與支撐芯管之間安裝有內(nèi)翅片,根據(jù)工藝流體管阻要求,翅化比為3 12 ;芯管管徑范圍為Φ4 8mm。所述盤管管體可采用碳鋼或不銹鋼材質(zhì)管體,內(nèi)翅片采用薄板不銹鋼或碳鋼,經(jīng) 模具軋制成鋸齒狀或波紋狀翅片。所述換熱盤管組件是由盤管管束、管束排布的隔板、隔管、管束集管、進(jìn)口和出口 接管,及其他支撐件組成。本發(fā)明的強(qiáng)化傳熱方法是根據(jù)蒸發(fā)式換熱器的熱交換特點,管外噴淋水蒸發(fā)過程 的換熱效率相對管內(nèi)氣體工質(zhì)的冷卻換熱過程高,管內(nèi)對流換熱系數(shù)較小,是整個熱量傳 遞過程的控制阻力,采用內(nèi)翅片方法擴(kuò)展管內(nèi)氣體工質(zhì)的對流換熱面積,提高氣體工質(zhì)在 管內(nèi)的換熱效率,改變管內(nèi)外氣-液介質(zhì)間熱量傳遞過程中阻力不相匹配的現(xiàn)象,增加管 內(nèi)對流換熱面積,強(qiáng)化管內(nèi)氣態(tài)工質(zhì)的對流換熱過程,使管內(nèi)外傳熱系數(shù)平衡。本發(fā)明盤管組件中根據(jù)冷卻或冷凝工質(zhì)的特性及管阻要求,對盤管進(jìn)行部分或全 部的內(nèi)翅化處理,翅片由特制模具單獨加工,翅片的結(jié)構(gòu)及形狀可調(diào);翅片采用直接插入的 安裝方式或采用釬焊方法加入,方便靈活,加工成本低;由芯管提供的支撐作用,能夠充分 保證翅片與外管間的接觸面積,最大限度降低了內(nèi)翅片的接觸熱阻。采用內(nèi)翅片式強(qiáng)化傳 熱部件的盤管組件,單位體積換熱量大,換熱效率高,因此換熱器的整機(jī)外形尺寸更小,節(jié) 約了設(shè)備的占用空間。采用本發(fā)明盤管組件的蒸發(fā)式換熱器,可以根據(jù)冷卻或冷凝工質(zhì)的特性調(diào)節(jié)噴淋 水量及空氣流量,盤管結(jié)構(gòu)對蒸發(fā)式換熱器型式無影響。對氣態(tài)工質(zhì)的冷卻過程,可以調(diào)節(jié) 管束外徑、內(nèi)翅片結(jié)構(gòu)和翅化比等參數(shù)滿足流速及壓降要求。


圖1是全盤管式蒸發(fā)式換熱器;
圖2是上盤管下填料型式蒸發(fā)式換熱器; 圖3是帶預(yù)冷外翅片盤管的蒸發(fā)式換熱器; 圖4是普通蒸發(fā)式換熱器的換熱盤管組件圖; 圖5是本發(fā)明安裝有強(qiáng)化傳熱部件的盤管橫截面圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例1 采用氨制冷工質(zhì)的制冷系統(tǒng),冷凝溫度35. 7°C,壓縮機(jī)出口處的氨蒸氣 的過熱度40°C,蒸發(fā)式冷凝器采用圖2結(jié)構(gòu),上盤管下填料形式,換熱盤管組件是由盤管管 束1、管束排布的隔板2、隔管3、管束集管4、進(jìn)口 5和出口 6接管,及其他支撐件組成,共計 10管程,盤管外表面換熱面積250m2,過熱段管內(nèi)的對流傳熱熱阻比例占75%。采用在部分管程(對盤管入口處第1、2管程)的盤管管束內(nèi)加裝強(qiáng)化傳熱部件, 強(qiáng)化傳熱效果。具體對盤管入口處第1、2管程采用的盤管如圖4、5所示,盤管的管體7是 幾何尺寸Φ26.7Χ1.5(πιπι)的碳鋼管,管體7內(nèi)安裝有不銹鋼芯管8,芯管的幾何尺寸為 Φ7Χ 1 (mm),管體與芯管之間安裝有內(nèi)翅片9,翅化比為6. 5,內(nèi)翅片9采用波紋狀不銹鋼翅片,其他結(jié)構(gòu)及水泵風(fēng)機(jī)等參照常規(guī)產(chǎn)品。經(jīng)試驗,與常規(guī)光管產(chǎn)品相比,采用此種強(qiáng)化傳熱方法,盤管換熱效率可提高 4% 6%。相同排熱量下,盤管面積和寬度可減小約5%,整機(jī)寬度可降低3% 4%,產(chǎn)品加工、 運輸成本及安裝空間也相應(yīng)得到降低。實施例2 采用氟利昂(R22a)制冷工質(zhì)的制冷系統(tǒng),壓縮機(jī)出口處蒸氣過熱度 為30V,冷凝溫度40°C,蒸發(fā)式冷凝器采用圖2結(jié)構(gòu),上盤管下填料形式,換熱盤管組件是 由盤管管束1、管束排布的隔板2、隔管3、管束集管 4、進(jìn)口 5和出口 6接管,及其他支撐件 組成,共計10管程,盤管外表面換熱面積250m2,過熱段管內(nèi)的對流傳熱熱阻比例占70%。采用在部分管程(對盤管入口處第1、2管程)的盤管管束內(nèi)加裝強(qiáng)化傳熱部件, 強(qiáng)化傳熱效果。具體對盤管入口處第1、2管程采用的盤管如圖4、5所示,盤管的管體7是 幾何尺寸Φ26.7Χ1.5(πιπι)的碳鋼管,管體7內(nèi)安裝有不銹鋼芯管8,芯管的幾何尺寸為 Φ6Χ 1 (mm),管體與芯管之間安裝有內(nèi)翅片9,翅化比為4. 5,內(nèi)翅片9采用鋸齒狀不銹鋼翅 片,翅片與外管內(nèi)壁接觸,與芯管脹緊連接,其他結(jié)構(gòu)及水泵風(fēng)機(jī)等參數(shù)不變。經(jīng)試驗,與常規(guī)光管產(chǎn)品相比,采用此種強(qiáng)化傳熱方法,盤管換熱效率可提高 3% 5%。相同排熱量下,盤管面積和寬度可減小約4%,整機(jī)寬度可降低3% 4%,產(chǎn)品加工、 運輸成本及安裝空間也相應(yīng)得到降低。實施例3 壓縮機(jī)出口空氣冷卻器,采用圖1全盤管蒸發(fā)式冷卻熱器,換熱盤管組 件是由盤管管束1、管束排布的隔板2、隔管3、管束集管4、進(jìn)口 5和出口 6接管,及其他支 撐件組成,盤管結(jié)構(gòu)為2管程U形結(jié)構(gòu),8回路,管長3. 5m。采用在全部管程的盤管管束內(nèi)加裝強(qiáng)化傳熱部件,強(qiáng)化管內(nèi)氣體傳熱效率。具體 盤管如圖4、5所示,盤管的管體7是幾何尺寸Φ32Χ1.0(πιπι)的不銹鋼管,管體內(nèi)安裝有不 銹鋼芯管8,芯管的幾何尺寸為Φ8Χ1 (mm),管體與芯管之間安裝有內(nèi)翅片9,翅化比為7, 其他結(jié)構(gòu)及水泵風(fēng)機(jī)等參數(shù)參照常規(guī)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)配置。經(jīng)試驗,與常規(guī)光管產(chǎn)品相比,采用此種強(qiáng)化傳熱方法,盤管內(nèi)傳熱系數(shù)195W/ m2oC,總換熱效率可提高60% 70%。相同排熱量下,綜合管內(nèi)阻力情況,盤管面積和寬度 可減小約30%,整機(jī)寬度可降低20%,產(chǎn)品加工、運輸成本及安裝空間也相應(yīng)得到降低。實施例4
按實施例3所述的條件,不同的是全部管程盤管管束7內(nèi)安裝內(nèi)翅片9,翅化比為12, 其他結(jié)構(gòu)及水泵風(fēng)機(jī)等參數(shù)不變。經(jīng)試驗,采用此種強(qiáng)化傳熱方法,盤管內(nèi)傳熱系數(shù)可達(dá)240W/m2°C,總換熱效率可 提高70% 80%。相同排熱量下,綜合管內(nèi)阻力情況,盤管面積和寬度可減小約35%,整機(jī)寬 度可降低25%以上,產(chǎn)品加工、運輸成本及安裝空間也相應(yīng)得到降低。實施例5
按實施例3所述的條件,全部管程盤管管束7內(nèi)安裝內(nèi)翅片9,不同的是采用三管程,翅 化比為5,其他結(jié)構(gòu)及水泵風(fēng)機(jī)等參數(shù)不變。經(jīng)試驗,采用此種強(qiáng)化傳熱方法,盤管內(nèi)傳熱系數(shù)180W/m2°C,總換熱效率可提高 50% 60%。相同排熱量下,綜合管內(nèi)阻力情況,盤管面積和寬度可減小約20% 25%,整機(jī) 寬度可降低15% 20%,產(chǎn)品加工、運輸成本及安裝空間也相應(yīng)得到降低。本發(fā)明的上述實施例僅限于說明本發(fā)明的內(nèi)容,而不是將本發(fā)明具體限制在實施例所說明的方式和應(yīng)用領(lǐng)域。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解包括本發(fā)明實施例內(nèi)容及以外不 背離本發(fā)明實質(zhì)和范圍的修改和完善 。
權(quán)利要求
蒸發(fā)式換熱器強(qiáng)化傳熱方法,經(jīng)盤管換熱的氣態(tài)工質(zhì)流動方式是從盤管上接口進(jìn)入,冷凝或冷卻后的工質(zhì)由下接口流出,其特征是在部分管程或全部管程的盤管管束內(nèi)加裝強(qiáng)化傳熱部件,提高傳熱效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)式換熱器強(qiáng)化傳熱方法,其特征是對冷凝、冷卻傳熱系 數(shù)較大的過熱工質(zhì),采用對入口端第1、2管程的盤管管束內(nèi)安裝強(qiáng)化傳熱部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)式換熱器強(qiáng)化傳熱方法,其特征是對冷凝、冷卻過程傳 熱系數(shù)相對較小的工質(zhì),如醇、醚、氟利昂或其他氣體工質(zhì),采用多管程或?qū)θ抗艹痰墓?束內(nèi)安裝強(qiáng)化傳熱部件。
4.蒸發(fā)式換熱器換熱盤管組件,盤管采用多管程,管程數(shù)為2 12,每管程采用2 8 回路,其特征是盤管內(nèi)安裝有強(qiáng)化傳熱部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蒸發(fā)式換熱器換熱盤管組件,其特征是強(qiáng)化傳熱部件采用 內(nèi)翅片。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的蒸發(fā)式換熱器換熱盤管組件,其特征是盤管的管體內(nèi) 安裝有兩端封閉的支撐芯管,盤管管體與支撐芯管之間安裝有內(nèi)翅片,根據(jù)工藝流體管阻 要求,翅化比為3 12 ;芯管管徑范圍為Φ4 8mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蒸發(fā)式冷凝器換熱盤管組件,其特征是盤管管體可采用碳 鋼或不銹鋼材質(zhì)管體,內(nèi)翅片采用薄板不銹鋼或碳鋼,經(jīng)模具軋制成鋸齒狀或波紋狀翅片。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的蒸發(fā)式冷凝器換熱盤管組件,其特征是換熱盤管組件 是由盤管管束、管束排布的隔板、隔管、管束集管、進(jìn)口和出口接管,及其他支撐件組成。
全文摘要
本發(fā)明屬于蒸發(fā)式熱交換設(shè)備領(lǐng)域,蒸發(fā)式換熱器強(qiáng)化傳熱方法,經(jīng)盤管換熱的氣態(tài)工質(zhì)流動方式是從盤管上接口進(jìn)入,冷凝冷卻后的工質(zhì)由下接口流出,在部分管程或全部管程的盤管管束內(nèi)加裝強(qiáng)化傳熱部件,提高傳熱效率。本發(fā)明盤管組件中根據(jù)冷凝或冷卻工質(zhì)的特性及管阻要求,對盤管進(jìn)行部分或全部的內(nèi)翅化擴(kuò)展換熱表面處理,翅片由特制模具單獨加工,翅片的結(jié)構(gòu)及形狀可調(diào);翅片采用直接插入的安裝方式,方便靈活,加工制造成本低;由芯管提供的支撐作用,能夠充分保證翅片與外管間的接觸面積,最大限度降低了內(nèi)翅片的接觸熱阻。采用內(nèi)翅片式強(qiáng)化傳熱部件的盤管組件,單位體積換熱量大,換熱效率高,整機(jī)外形尺寸更小,節(jié)約占用空間。
文檔編號F28F1/40GK101846477SQ201010198338
公開日2010年9月29日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者周興東, 姜文俊, 徐雄冠, 江磊, 鄧凱翔 申請人:Bac大連有限公司
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