一種管殼立式防結垢降膜吸收裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種管殼立式防結垢降膜吸收裝置，包括外殼、降膜管、布液盤、彈性導流片、彈簧和接液盤，冷卻水出口通過第一水管與降膜管的頂端連接，降膜管的底端通過第二水管與冷卻水入口連接，布液盤上設有布液孔，降膜管穿過布液孔，彈性導流片固定連接在布液孔的下端；彈簧套在降膜管外側，彈簧的頂端固定連接在彈性導流片上，彈簧的底端通過鋼絲與接液盤的底面連接，接液盤中設有虹吸管。該管殼立式防結垢降膜吸收裝置，該吸收裝置利用虹吸原理，通過設置自動往復清洗彈簧，使得降膜管外彈簧自動往復運動，增強液膜擾動、均勻化液膜分布，并具備自動除垢功能，從而提高吸收裝置的氣體吸收率并延長使用時間。
【專利說明】一種管殼立式防結垢降膜吸收裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于吸收式制冷【技術領域】，具體來說，涉及一種管殼立式防結垢降膜吸收
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術】
[0002]降膜吸收器在吸收式制冷、空調與化工等行業(yè)中有著重要的應用。在常見的管殼式立式降膜吸收器中，吸收溶液從頂部流入布液盤中，然后通過布液盤中布液孔形成液膜，并以液膜的喜形狀沿著降膜管向下流動，同時吸收吸收器主體的氣體。管內為冷卻水，用于冷卻液膜，使液膜溫度下降，對應的飽和濃度增加，增大了當前濃度與飽和濃度的濃度差，使其具備更好的吸收潛力。
[0003]在吸收過程中，由于溶液膜表層吸收的氣體和吸收所放出的熱量要通過液膜表層傳向溶液內部，因此在降膜的厚度方向上，形成了溫度梯度和濃度梯度，液膜表層處的的溫度和濃度比較高。根據惠特曼雙膜理論和質擴散斐克定律可知，某組分質量的傳遞率=擴散率X傳遞的推動力，吸收過程中組分由氣相遷移至液相的推動力是壓力差/?-/?'其中Pa是被吸收氣體的分壓力，/?/是與吸收溶液溫度、濃度相對應的溶液表面被吸收氣體飽和分壓力。隨著吸收過程的進行，溶液溫度升高，濃度上升，/Vt也隨之上升，吸收推動力減小，使得吸收過程受阻。
[0004]如果能使得液膜在流動過程中受到一定的擾動，使得液膜厚度方向上的濃度場與溫度場均化，則可以有效降低液膜表面濃度與溫度，在基本不增加設備投資的情況下，降低/?'加大吸收推動力，從而提高吸收效果。
[0005]此外，液膜在流動過程中，由于降膜管外壁面的物理特性變化常出現液膜分布不均，甚至出現降膜干管、溝流或股流等現象，這樣會減小液膜的有效吸收面積，導致吸收速率下降。而長時間使用降膜管外表面吸附的雜質、絮狀物、沉積物等也會影響到液膜的分布、吸收效果以及與冷卻水的傳熱效果。

【發(fā)明內容】

[0006]技術問題:本發(fā)明所要解決的技術問題是:提供一種管殼立式防結垢降膜吸收裝置，該吸收裝置利用虹吸原理，通過設置自動往復清洗彈簧，使得降膜管外彈簧自動往復運動，增強液膜擾動、均勻化液膜分布，并具備自動除垢功能，從而提高吸收裝置的氣體吸收率并延長使用時間。
[0007]技術方案:為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種管殼立式防結垢降膜吸收裝置，該吸收裝置包括外殼，以及位于外殼中的降膜管、布液盤、彈性導流片、彈簧和接液盤，外殼的頂部設有稀溶液進口和冷卻水出口，外殼的底部設有冷卻水入口和濃溶液出口，外殼的中部壁面設有吸收氣體入口，冷卻水出口通過第一水管與降膜管的頂端連接，降膜管的底端通過第二水管與冷卻水入口連接，布液盤位于外殼內腔上部，且布液盤上設有布液孔，降膜管穿過布液孔，彈性導流片固定連接在布液孔的下端，彈性導流片與降膜管之間形成液膜進口 ；彈簧的數量等于降膜管的數量；彈簧套在降膜管外側，彈簧的頂端固定連接在彈性導流片上，彈簧的底端通過鋼絲與接液盤的底面連接，接液盤中設有虹吸管。
[0008]進一步，所述的虹吸管為兩個，兩個虹吸管以接液盤的軸線為對稱軸，對稱布設在接液盤中。
[0009]進一步，所述的第一水管呈倒T形，所述的第二水管呈T形。
[0010]進一步，所述的管殼立式防結垢降膜吸收裝置，還包括定位套筒，定位套筒的頂端固定連接在第二水管頂部底端，接液盤內圈位于定位套筒和第二水管之間。
[0011]進一步，所述的彈簧的絲線直徑小于液膜的厚度，彈簧的內徑等于降膜管外徑，彈簧貼于降膜管外壁面。
[0012]進一步，所述的每根彈簧的勁度系數滿足下式: k= (Gm-Gk) / (nL)
其中，k為單根彈簧的勁度系數，Gni為液位達到虹吸管上方彎曲部位時，接液盤的總重量；Gk為液位處于虹吸管吸入口液位時，接液盤的總重量；n為降膜管的根數,L為虹吸管吸入口至上方彎曲部分的距離。
[0013]進一步，所述的 每根彈簧的初始長度滿足下式:
E=H-Gm/k
其中，E為彈簧的初始長度，H為降膜管的長度，k為單根彈簧的勁度系數，Gffl為液位達到虹吸管中吸入管頂部液位時，接液盤的總重量。
[0014]有益效果:與現有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明利用虹吸原理，通過設置自動往復清洗彈簧，使得液膜不停的受到擾動，使得液膜厚度方向上的濃度場與溫度場均化，可以有效降低液膜表面濃度與溫度，加大吸收推動力，從而能較大提高氣液界面的傳質系數，以及固液界面的傳熱系數。另外，彈簧本身對液膜的周向導流作用，使得液膜分布得以均勻化，有效預防了降膜干管、溝流或股流現象的發(fā)生。由于彈簧輕貼于降膜管外壁面上，彈簧在降膜管外的輕微剮蹭能有效的去除污垢和預防污垢的產生，特別是對于降膜管外的凝絮物、纖維雜質有很好的去除效果。同時，在對吸收器進行沖洗時，降膜管外的彈簧往復運動和剮蹭作用可以使清洗液在降膜管外反復沖刷，能更有效清洗降膜管。本發(fā)明的降膜吸收裝置能自動增強液膜擾動、均勻化液膜分布，有效預防了降膜干管、溝流或股流現象的發(fā)生，并具備自動除垢功能，而且還有利于降膜吸收器的沖洗，從而提高吸收裝置的氣體吸收率并延長吸收裝置使用時間。本發(fā)明中對彈簧勁度系數和長度的設置能使得彈簧在拉伸最長的時候，剛好布滿整個降膜管。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明中接液盤處于初始接液時的結構示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明中接液盤處于初始接液時的接液盤與第二水管的位置示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明中接液盤處于最高液位時的結構示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明中接液盤處于最高液位的接液盤與第二水管的位置示意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明中接液盤的主視剖面圖。
[0020]圖6為本發(fā)明中接液盤的俯視剖面圖。[0021]圖中有:稀溶液進口 1、第一水管2、外殼3、降膜管4、布液盤5、彈性導流片6、彈簧7、鋼絲8、定位套筒9、接液盤10、虹吸管11、接液盤內圈12、第二水管13、濃溶液出口 14、吸收氣體入口 15。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖，對本發(fā)明的技術方案做進一步詳細的介紹。
[0023]如圖1至圖6所示，本發(fā)明的一種管殼立式防結垢降膜吸收裝置包括外殼3，以及位于外殼3中的降膜管4、布液盤5、彈性導流片6、彈簧7和接液盤10。外殼3的頂部設有稀溶液進口 I和冷卻水出口，外殼3的底部設有冷卻水入口和濃溶液出口 14，外殼3的中部壁面設有吸收氣體入口 15。冷卻水出口通過第一水管2與降膜管4的頂端連接，降膜管4的底端通過第二水管13與冷卻水入口連接。布液盤5位于外殼3內腔上部，且布液盤5上設有布液孔。降膜管4穿過布液孔，彈性導流片6固定連接在布液孔的下端，彈性導流片6與降膜管4之間形成液膜進口。彈簧7的數量等于降膜管4的數量；彈簧7套在降膜管4外側。彈簧7的頂端固定連接在彈性導流片6上，彈簧7的底端通過鋼絲8與接液盤10的底面連接。接液盤10中設有虹吸管11。
[0024]進一步，所述的虹吸管11為兩個，兩個虹吸管11以接液盤10的軸線為對稱軸，對稱布設在接液盤10中。兩個虹吸管11對稱布設，可使得接液盤10在放液過程保持平衡。
[0025]進一步 ，所述的第一水管2呈倒T形，所述的第二水管13呈T形。因為降膜管4為多個，所以為了連接降膜管4，第一水管2和第二水管13都設置呈T形，便于連接降膜管4。
[0026]進一步，所述的管殼立式防結垢降膜吸收裝置，還包括定位套筒9，定位套筒9的頂端固定連接在第二水管頂13部底端，接液盤內圈12位于定位套筒9和第二水管13之間。接液盤內圈12為接液盤10的內腔壁面。設置定位套筒9，接液盤內圈12位于定位套筒9和第二水管13之間。定位套筒9固定連接于第二水管13頂部底端，與第二水管13之間形成環(huán)形空腔，環(huán)形空腔能容納位于接液盤中心處的接液盤內圈12。這樣，定位套筒9可以對接液盤10進行限位，使得接液盤10在工作過程中不會大幅度搖擺。
[0027]進一步，所述的彈簧7的絲線直徑小于液膜的厚度，彈簧7的內徑等于降膜管4外徑，彈簧7貼于降膜管4外壁面。彈簧7貼于降膜管4外壁面，使得彈簧7可以對液膜產生影響。
[0028]進一步，所述的每根彈簧7的勁度系數滿足下式: k= (Gm-Gk) / (nL)
其中，k為單根彈簧7的勁度系數，Gni為液位達到虹吸管11上方彎曲部位時，接液盤10的總重量，Gk為液位處于虹吸管11吸入口液位時，接液盤10的總重量；n為降膜管4的根數，L為虹吸管11吸入口至上方彎曲部位的距離。
[0029]所述的每根彈簧7的初始長度滿足下式:
E=H-Gm/k
其中，E為彈簧7的初始長度，H為降膜管4的長度，k為單根彈簧7的勁度系數，Gffl為液位達到虹吸管11中吸入管頂部液位時，接液盤10的總重量。本發(fā)明中對彈簧勁度系數和長度的設置，能使得彈簧7在拉伸最長的時候能剛好布滿整個降膜管4。使用環(huán)形的彈性導流片6作為布液孔可使得液膜具備自動調節(jié)功能，布膜更均勻。
[0030]本發(fā)明的管殼立式防結垢降膜吸收裝置的工作原理和工作過程如下:
吸收溶液從殼體3頂部的稀溶液進口 I流入布液盤5中，然后通過布液盤5中布液孔形成液膜，并以液膜的形狀沿著降膜管4外壁向下流動，同時吸收從吸收氣體入口 15排入殼體3中的氣體。吸收氣體后，液膜流入接液盤10中，降膜管4內為冷卻水。通過圖1和圖2可以看出，在接液初始時刻，接液盤10由于還未開始接液，接液盤10最輕，接液盤10處于最高位置，彈簧7也處于最小拉伸長度。隨著降膜液不斷向接液盤10中存積，接液盤10質量逐漸增加，彈簧7逐漸拉伸。當注進接液盤10的溶液的液位低于虹吸管11上端彎曲的部分時，因虹吸管11內有空氣，不會發(fā)生虹吸現象。但是隨著注液的持續(xù)，當注進接液盤10的液位高于虹吸管11上方彎曲部分時，接液盤10處于最高液位，接液盤10質量達到最大，彈簧7拉伸長度也達到最大。此時，虹吸管11發(fā)生虹吸現象。大氣壓強壓著溶液流入虹吸管11。由于虹吸管11的出液口低于接液盤10里的液位，產生了壓強差，溶液就順著虹吸管11流了出來，直到液位下降到虹吸管11中彎管進液口之下。接著又開始第二次儲液的過程。溶液儲滿了之后又發(fā)生虹吸現象，使得接液盤10中的溶液再次流掉。在循環(huán)過程中，接液盤10質量周期變化引起彈簧7不斷的上下運動。特別是在發(fā)生虹吸現象時，接液盤10質量快速降低，彈簧7會較快的進行收縮。彈簧7的往復拉伸與收縮過程使得液膜不停的受到擾動，再加上彈簧7本身對液膜的周向導流作用，使得液膜分布得以均勻化，有效預防了降膜干管、溝流或股流現象的發(fā)生。另外，由于彈簧7輕貼于降膜管4外壁面上，彈簧7在降膜管4外的輕微剮蹭能有效的去除污垢和預防污垢的產生，特別是對于降膜管4外的凝絮物、纖維雜質有很好的去除效果。在對吸收裝置進行沖洗時，降膜管4外的彈簧7往復運動和剮蹭作用可以使清洗液在降膜管外反復沖刷，能更有效清洗降膜管4。
【權利要求】
1.一種管殼立式防結垢降膜吸收裝置，其特征在于，該吸收裝置包括外殼(3)，以及位于外殼(3)中的降膜管(4)、布液盤(5)、彈性導流片(6)、彈簧(7)和接液盤(10)， 外殼(3)的頂部設有稀溶液進口(I)和冷卻水出口(2)，外殼(3)的底部設有冷卻水入口和濃溶液出口( 14 )，外殼(3 )的中部壁面設有吸收氣體入口( 15 )，冷卻水出口通過第一水管(2)與降膜管(4)的頂端連接，降膜管(4)的底端通過第二水管(13)與冷卻水入口連接，布液盤(5)位于外殼(3)內腔上部，且布液盤(5)上設有布液孔，降膜管(4)穿過布液孔，彈性導流片(6)固定連接在布液孔的下端，彈性導流片(6)與降膜管(4)之間形成液膜進口 ；彈簧(7)的數量等于降膜管(4)的數量；彈簧(7)套在降膜管(4)外側，彈簧(7)的頂端固定連接在彈性導流片(6)上，彈簧(7)的底端通過鋼絲(8)與接液盤(10)的底面連接，接液盤(10)中設有虹吸管(11)。
2.按照權利要求1所述的管殼立式防結垢降膜吸收裝置，其特征在于，所述的虹吸管(11)為兩個，兩個虹吸管(11)以接液盤(10)的軸線為對稱軸,對稱布設在接液盤(10)中。
3.按照權利要求1所述的管殼立式防結垢降膜吸收裝置，其特征在于，所述的第一水管(2)呈倒T形，所述的第二水管(13)呈T形。
4.按照權利要求3所述的管殼立式防結垢降膜吸收裝置，其特征在于，還包括定位套筒(9 ),定位套筒(9 )的頂端固定連接在第二水管(13)頂部底端,接液盤內圈(12 )位于定位套筒(9)和第二水管(13)之間。
5.按照權利要求1所述的管殼立式防結垢降膜吸收裝置，其特征在于，所述的彈簧(7) 的絲線直徑小于液膜的厚度，彈簧(7)的內徑等于降膜管(4)外徑，彈簧(7)貼于降膜管(4)外壁面。
6.按照權利要求1所述的管殼立式防結垢降膜吸收裝置，其特征在于，所述的每根彈簧(7)的勁度系數滿足下式:
k= (Gm-Gk) / (nL) 其中，k為單根彈簧(7)的勁度系數，Gffl為液位達到虹吸管(11)上方彎曲部位時，接液盤(10)的總重量，Gk為液位處于虹吸管(11)吸入口液位時,接液盤(10)的總重量；n為降膜管(4)的根數，L為虹吸管(11)吸入口至上方彎曲部位的距離。
7.按照權利要求1所述的管殼立式防結垢降膜吸收裝置，其特征在于，所述的每根彈簧(7)的初始長度滿足下式:
E=H-Gm/k 其中，E為彈簧(7)的初始長度，H為降膜管(4)的長度，k為單根彈簧(7)的勁度系數，Gm為液位達到虹吸管(11)中吸入管頂部液位時，接液盤(10)的總重量。
【文檔編號】F25B37/00GK103994607SQ201410211869
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權日:2014年5月19日
【發(fā)明者】楊柳, 陳謝磊, 杜塏, 金星, 粱彩華 申請人:東南大學