本發(fā)明涉及冷凝換熱器的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及管殼式冷凝換熱器的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

管殼式冷凝器是各類制冷、動力循環(huán)中較為常用的一類冷凝換熱器，對冷凝器進行優(yōu)化改進，提高其換熱效率，既能節(jié)省材料、縮小冷凝器的占地面積，又可以提升整個空調(diào)系統(tǒng)的運行效率。換言之，冷凝器的優(yōu)化和改進，是解決現(xiàn)有各類發(fā)電、制冷系統(tǒng)發(fā)展瓶頸的重要環(huán)節(jié)與研究方向。

蒸氣冷凝是換熱器中重要的換熱過程之一。冷凝方式根據(jù)冷凝液與冷凝表面的潤濕程度可分為膜狀冷凝和滴狀冷凝。滴狀冷凝是利用表面張力作用強化冷凝傳熱的最理想的途徑，其冷凝傳熱系數(shù)比膜狀冷凝要高一個數(shù)量級以上。但是在現(xiàn)有換熱器中，一般是膜狀冷凝，傳熱系數(shù)較低，而且凝結(jié)液會隨著凝結(jié)過程的進行而不斷增多，液膜會逐漸變厚，嚴重影響換熱器的換熱效果，導致?lián)Q熱過程中能量損失較大，影響了整個循環(huán)的效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種換熱效果好，實現(xiàn)持久性滴狀冷凝，提高換熱效率的管殼式冷凝換熱器。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種管殼式冷凝換熱器，包括吸收器殼體，吸收器殼體的兩端分別設置第一匯聚箱、第二匯聚箱，位于上端的第一匯聚箱的上部分別與工質(zhì)進口管、冷卻液出口管道連接，位于下部的第二匯聚箱上分別與工質(zhì)出口管、冷卻液進口管道連接；所述吸收器殼體內(nèi)設置若干個用于連接冷卻液管道進口、冷卻液管道出口的冷卻液管道，冷卻液管道的外壁為超疏水-親水混合表面，所述疏水表面為均勻布置的若干個v型肋柱。

本發(fā)明v型肋柱的表面固載疏水膜。

本發(fā)明的第二匯聚箱上設置若干個通孔，工質(zhì)出口管的一端分別與通孔連接。通孔至少為3個。

本發(fā)明的第二匯聚箱與吸收器殼體之間設置有聲波振動發(fā)生器。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

（1）本發(fā)明吸收器冷卻液管道管束外壁采用超疏水-親水混合表面（v型微肋結(jié)構(gòu)表面為疏水表面，外壁其余表面為親水表面），使液滴自動地從疏水區(qū)域運動到親水區(qū)域，有效避免了凝結(jié)過程中液滴不斷匯聚使疏水區(qū)域液膜化，促進了液滴的集液和排液，增加了液滴密度，保證了滴狀冷凝的持續(xù)進行，增加了換熱系數(shù)。

（2）本發(fā)明冷卻液管道的外壁采用v型微肋結(jié)構(gòu)，微肋結(jié)構(gòu)表面固載疏水性薄膜，不僅能有效地集液和排液，而且增加了換熱面積，表面的疏水膜有較低的表面自由能，浸潤性較小，接觸角大，滾動角小，在重力的作用引起快速排液，加強了對流冷凝和換熱。

（3）本發(fā)明利用聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波使液滴提前發(fā)生浸潤狀態(tài)改變，提前脫落，進一步控制了液滴的大小，提高滴狀冷凝液滴密度，增強換熱系數(shù)。

（4）本發(fā)明在吸收器殼體內(nèi)均勻排列多組冷卻液管道，且每組冷卻液管道的外壁上設置v型微肋，不僅增大工質(zhì)與管壁的接觸面積，又節(jié)約了空間，減小了換熱器的體積。

（5）本發(fā)明待冷卻工質(zhì)沿著吸收器殼體內(nèi)壁與冷卻液管道外壁之間自上而下流動，冷卻液在冷卻液管道內(nèi)自下而上逆流，形成對流，使待冷卻工質(zhì)和冷卻液之間更好的換熱。

（6）本發(fā)明擁有很好的市場可實施性，預計經(jīng)濟收益良好，具有較高的市場價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中a-a向俯視圖；

圖3是本發(fā)明v微肋管的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

如圖1、圖2、圖3所示，一種管殼式冷凝換熱器，包括吸收器殼體1，吸收器殼體1的兩端分別設置第一匯聚箱21、第二匯聚箱22，位于上端的第一匯聚箱21的上部分別與工質(zhì)進口管31、冷卻液出口管道41連接，位于下部的第二匯聚箱22上分別與工質(zhì)出口管32、冷卻液進口管道42連接；所述吸收器殼體1內(nèi)設置若干個用于連接冷卻液管道進口42、冷卻液管道出口41的冷卻液管道4，冷卻液管道4的外壁為超疏水-親水混合表面，所述疏水表面為均勻布置的若干個v型肋柱5。

本發(fā)明v型肋柱5的表面固載微肋結(jié)構(gòu)疏水膜。

如圖2所示，本發(fā)明的冷卻液管道4至少為7組。本發(fā)明的第二匯聚箱22上設置若干個通孔6，工質(zhì)出口管32的一端分別與通孔6連接。所述通孔6至少為3個。

如圖2所示，本發(fā)明在第二匯聚箱22與吸收器殼體1之間設置有聲波振動發(fā)生器7。

本發(fā)明包括吸收器殼體1，在吸收器殼體1內(nèi)豎直設有冷卻液管道4，吸收器殼體1底部管束匯聚到第二匯聚箱22，與冷卻液管道進口42相連；冷卻液管道進口42上開有三個通孔6，與工質(zhì)出口管32相連；在吸收器殼體1最底部裝有聲波振動發(fā)生器7。

本發(fā)明的吸收器殼體1內(nèi)放置7根冷卻液管道4，一根在中間，其余六根在其周圍均布排列，六根冷卻液管道4的管口圓心連線為正六邊形。每根冷卻液管道4的外壁為超疏水（咪唑類離子液體[cnmim]ntf2薄膜覆蓋）—親水（裸露管道）混合表面,位于疏水的表面均布滿v型肋柱5。在殼體底部，管束連接多口連接管，將冷卻液送入。

本發(fā)明的工作原理如下：首先，高溫高壓的氣態(tài)工質(zhì)做功后產(chǎn)生的乏蒸汽通過工質(zhì)進口管31穿過第一匯聚箱21被送到吸收器殼體1內(nèi)，冷卻液經(jīng)過冷卻液管道進口42穿過第二匯聚箱22從下而上逆流進入冷卻液管道4內(nèi)。氣態(tài)工質(zhì)在管壁處與冷卻液發(fā)生進行熱量交換，遇冷凝結(jié)成小液滴。液滴在超疏水表面核化、即將長大到滴落半徑時，在聲波的激勵下，即將滴落的液滴產(chǎn)生了共振現(xiàn)象，提前滴落。隨著液滴開始移動，它通過掃過其路徑中的其他液滴而增大尺寸，并留下一個更干凈的區(qū)域用于重新冷凝，滴落的液滴總是通過冷凝朝向梯度的更易潤濕的部分生長，并且因此趕上在其前面冷凝的其它液滴，通過與在它前面更大的液滴合并而獲得更多的能量。因此，該過程自動加速，以便使液滴不斷變大朝向親疏水邊界移動，到達疏水區(qū)域邊界，便自動進入親水區(qū)域。而后和親水區(qū)域液滴一起流向微肋結(jié)構(gòu)中。微肋結(jié)構(gòu)的開口結(jié)構(gòu)為v型，不僅使在親水區(qū)域流下的液滴在重力作用下能及時匯集，而且使液滴在匯集過程中v型底部局部壓力迅速增大，超疏水表面的表面自由能低，接觸角較大，液滴不易在底部粘附，在重力的作用下，液滴被排出。最終液態(tài)工質(zhì)在換熱器箱體底部匯集，由管道輸送到下一個動力循環(huán)部件中。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種管殼式冷凝換熱器，涉及冷凝換熱器的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及管殼式冷凝換熱器的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括吸收器殼體，吸收器殼體的兩端分別設置第一匯聚箱、第二匯聚箱，位于上端的第一匯聚箱的上部分別與工質(zhì)進口管、冷卻液出口管道連接，位于下部的第二匯聚箱上分別與工質(zhì)出口管、冷卻液進口管道連接；所述吸收器殼體內(nèi)設置若干個用于連接冷卻液管道進口、冷卻液管道出口的冷卻液管道，冷卻液管道的外壁為超疏水?親水混合表面，所述疏水表面為均勻布置的若干個V型肋柱。本發(fā)明實現(xiàn)了換熱效果好，實現(xiàn)持久性滴狀冷凝，提高換熱效率的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：華君葉;劉尊迪;李孟洋;廖以燕;段媛媛;徐瓊;趙孝保
受保護的技術(shù)使用者：南京師范大學
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.14
技術(shù)公布日：2017.07.14