用于低位熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱管降膜發(fā)生器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于低位熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱管降膜發(fā)生器,包括發(fā)生器殼體,殼體上具有溶液出口、溶液出口、熱水進(jìn)口、熱水出口以及蒸汽出口,殼體內(nèi)安裝有梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管,梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管包括蒸汽發(fā)生圓盤(pán)、熱管和水管,水管與熱水進(jìn)口和熱水出口相連通,熱管穿設(shè)于水管上,蒸汽發(fā)生圓盤(pán)與熱管固定連接,蒸汽發(fā)生圓盤(pán)與水管之間留有用于產(chǎn)生降膜的間隙。本發(fā)明可以增強(qiáng)低位熱用于溶液發(fā)生過(guò)程性能,實(shí)現(xiàn)對(duì)低溫?zé)嵩吹母咝Ю?,進(jìn)而提高吸收式制冷循環(huán)的熱力性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于低位熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱管降膜發(fā)生器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于低位熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱管降膜發(fā)生器,具體是利用熱管技術(shù)強(qiáng)化發(fā)生過(guò)程的傳熱傳質(zhì)效果的一種新型發(fā)生器。屬太陽(yáng)能吸收式制冷技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能制冷因其利用太陽(yáng)能清潔可再生且較易獲取的優(yōu)勢(shì)可以夠緩解全球能源短缺和環(huán)境污染的問(wèn)題,是一個(gè)極具發(fā)展前景的領(lǐng)域。其中太陽(yáng)能吸收式制冷是目前太陽(yáng)能制冷中比較成熟的制冷技術(shù),加上它采用天然工質(zhì),對(duì)環(huán)境友好;利用低位太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)可以節(jié)約大量電耗的優(yōu)勢(shì)使其已得到廣泛關(guān)注。
[0003]目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的和廠家開(kāi)發(fā)的吸收制冷機(jī)一般都體積龐大且價(jià)格昂貴,且其驅(qū)動(dòng)熱源溫度要求比較高。而且現(xiàn)今使用的太陽(yáng)能普通集熱器產(chǎn)生的熱水的溫度不足以驅(qū)動(dòng)吸收制冷機(jī)。這些因素也大大限制了其在家用空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用。要想使太陽(yáng)能吸收制冷技術(shù)得到大規(guī)模推廣,就要對(duì)現(xiàn)有的吸收式制冷機(jī)進(jìn)行一些必要的改進(jìn),以減小體積和降低成本。
[0004]傳統(tǒng)吸收式制冷機(jī)采用的沉浸式發(fā)生器因靜液柱對(duì)傳熱效果的影響使其并不宜應(yīng)用于熱水型太陽(yáng)能吸收式制冷。常用噴淋式發(fā)生器結(jié)構(gòu)雖克服靜液柱的影響,熱質(zhì)交換性能好,但是其噴淋量小,傳熱管很難達(dá)到完全均勻濕潤(rùn),傳熱面積得不到充分利用,影響了傳熱效果。而介于噴淋式和沉浸式的降膜式發(fā)生器的降膜發(fā)生器結(jié)構(gòu)雖然管外布液更均勻,可以在較小的液流量和溫差下獲得較高的熱流密度及傳熱傳質(zhì)系數(shù)。然而根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究垂直管降膜發(fā)生過(guò)程熱水和溶液側(cè)之間的傳熱溫差較大,這樣的結(jié)構(gòu)也并不能有效利用低溫?zé)嵩础?br>[0005]熱管就是利用蒸發(fā)制冷技術(shù),通過(guò)熱管將發(fā)熱物體的熱量迅速?gòu)臒岫藗鬟f到冷端,其導(dǎo)熱能力超過(guò)任何已知金屬的導(dǎo)熱能力。目前熱管技術(shù)也被更多的用于太陽(yáng)能制冷技術(shù)領(lǐng)域。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,本發(fā)明提供一種用于低位熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱管降膜發(fā)生器。通過(guò)多級(jí)圓盤(pán)發(fā)生結(jié)構(gòu)來(lái)提高發(fā)生器對(duì)低溫?zé)嵩吹哪芰坷寐?,從而有利于發(fā)生器結(jié)構(gòu)的小型化。
[0007]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供的用于低位熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱管降膜發(fā)生器,包括發(fā)生器殼體,所述殼體上具有溶液出口、溶液出口、熱水進(jìn)口、熱水出口以及蒸汽出口,其特征在于:所述殼體內(nèi)安裝有梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管,所述梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管包括蒸汽發(fā)生圓盤(pán)、熱管和水管,所述水管與熱水進(jìn)口和熱水出口相連通,所述熱管穿設(shè)于水管上,所述蒸汽發(fā)生圓盤(pán)與熱管固定連接,所述蒸汽發(fā)生圓盤(pán)與水管之間留有用于產(chǎn)生降膜的間隙。
[0008]作為優(yōu)選,所述熱管沿水管的周向均布,包括穿入水管內(nèi)的下彎段,以及位于水管尾部的水平段,所述蒸汽發(fā)生圓盤(pán)焊接于熱管的水平段上。使用時(shí),下彎段吸收水管內(nèi)熱水的熱量,作為熱管的熱端,水平段通過(guò)蒸汽發(fā)生圓盤(pán)將熱量傳遞給溶液,作為熱管的冷端。熱管下彎段折彎結(jié)構(gòu)既可以防干燒,同時(shí)也保證了溶液側(cè)的傳熱傳質(zhì)面積。
[0009]作為優(yōu)選,所述熱管是沿水管輻向布置的四根,可以將熱量更加均勻地傳遞到蒸汽發(fā)生圓盤(pán)上,同時(shí)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)也為蒸汽發(fā)生圓盤(pán)提供了更加穩(wěn)固的支撐。
[0010]作為優(yōu)選,所述水管是豎直的不銹鋼管。
[0011]作為優(yōu)選,所述蒸汽發(fā)生圓盤(pán)的邊緣具有外沿,所述外沿的一側(cè)具有缺口,上下相鄰蒸汽發(fā)生圓盤(pán)的缺口的朝向在水平方向上錯(cuò)開(kāi)180°。圓盤(pán)邊緣處一定高度的外沿讓溶液能在蒸汽發(fā)生圓盤(pán)上均勻聚集,并引導(dǎo)溶液從蒸汽發(fā)生圓盤(pán)一側(cè)的缺口流出。而相鄰上下級(jí)的蒸汽發(fā)生圓盤(pán)缺口的朝向在水平方向相差180°可以使溶液在向下過(guò)程中多次折流,對(duì)蒸汽發(fā)生圓盤(pán)的工作面積進(jìn)行最大限度的利用。另外,每一級(jí)蒸汽發(fā)生圓盤(pán)之間應(yīng)留有適當(dāng)?shù)拈g隙以讓發(fā)生的水蒸汽從間隙不斷逸出。
[0012]本發(fā)明同時(shí)提出上述熱管降膜發(fā)生器的工作方法,梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管垂直固定于發(fā)生器殼體中,水管內(nèi)自下而上流過(guò)熱水完成熱水循環(huán),熱管將熱水的能量傳遞到蒸汽發(fā)生圓盤(pán)上,從頂部流下的溶液一部分經(jīng)過(guò)蒸汽發(fā)生圓盤(pán)結(jié)構(gòu)的缺口進(jìn)入下一梯級(jí)的蒸汽發(fā)生圓盤(pán)不斷吸熱蒸發(fā),另一部分經(jīng)過(guò)與管外壁間的縫隙沿管壁流下完成降膜發(fā)生過(guò)程。
[0013]作為優(yōu)選,所述梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管的排數(shù)和每排發(fā)生管的個(gè)數(shù)根據(jù)實(shí)際發(fā)生量的大小確定,每一級(jí)蒸汽發(fā)生圓盤(pán)結(jié)構(gòu)的大小根據(jù)溶液流量的大小確定。
[0014]作為優(yōu)選,所述蒸汽發(fā)生圓盤(pán)、熱管、水管均采用不銹鋼材質(zhì),所述蒸汽發(fā)生圓盤(pán)和熱管采用無(wú)縫焊接,熱管與水管采用無(wú)縫焊接。
[0015]使用時(shí),上述發(fā)明的圓盤(pán)發(fā)生管結(jié)構(gòu)上下端連接熱水通路,垂直固定于發(fā)生器殼體中,不銹鋼管內(nèi)自下而上流過(guò)熱水,從頂部流下的待發(fā)生稀溶液一部分經(jīng)過(guò)梯級(jí)蒸汽發(fā)生圓盤(pán)結(jié)構(gòu)的缺口,一部分溶液經(jīng)過(guò)與管外壁間的縫隙沿管壁流下完成降膜發(fā)生過(guò)程。
[0016]其核心部件梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管主要由不銹鋼管,熱管,蒸汽發(fā)生圓盤(pán)結(jié)構(gòu)組成。每一級(jí)梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管的熱管熱端伸入不銹鋼管內(nèi)并用焊接方式與其固定,蒸汽發(fā)生圓放置在熱管的冷端上并通過(guò)無(wú)縫焊接方式和不銹鋼管和熱管固定。將熱管傳熱技術(shù)與降膜發(fā)生器結(jié)合,可以減小熱源(如太陽(yáng)能集熱熱水)與降膜溶液的傳熱溫差,同時(shí)增大降膜溶液側(cè)蒸汽發(fā)生面積,以克服傳統(tǒng)太陽(yáng)能吸收式制冷噴淋式發(fā)生器不能有效利用傳熱面積和立式降膜發(fā)生器熱水側(cè)和溶液側(cè)傳熱溫差較大的問(wèn)題,同時(shí)發(fā)生管采用梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生結(jié)構(gòu),可有效增大發(fā)生面積和溶液滯留時(shí)間,提高溶液的傳熱傳質(zhì)效果,實(shí)現(xiàn)對(duì)低位熱源的大溫差利用(如實(shí)現(xiàn)熱水進(jìn)出口大溫差),并與溶液大濃度差的變化相匹配,減小溶液發(fā)生過(guò)程熱質(zhì)傳遞的不可逆損失,提高對(duì)低溫?zé)嵩吹睦寐省1景l(fā)明可以增強(qiáng)低位熱用于溶液發(fā)生過(guò)程性能,實(shí)現(xiàn)對(duì)低溫?zé)嵩吹母咝Ю?,進(jìn)而提高吸收式制冷循環(huán)的熱力性能。
[0017]有益效果:本發(fā)明通過(guò)多級(jí)圓盤(pán)發(fā)生結(jié)構(gòu)來(lái)提高發(fā)生器對(duì)低溫?zé)嵩吹哪芰坷寐?,具有以下顯著的進(jìn)步:
[0018]1、溶液側(cè)與熱水側(cè)之間傳熱溫差減小。因?yàn)闊峁芨玫膶?dǎo)熱性能和優(yōu)良的等溫性,使得所以冷端溫度與熱端溫度比較接近,熱水側(cè)向溶液側(cè)的傳熱溫差會(huì)更小,更有利于溶液的發(fā)生過(guò)程。
[0019]2、蒸汽圓盤(pán)發(fā)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既保證發(fā)生管管外降膜同時(shí),也增大溶液與熱源的接觸面積和增加溶液的滯留時(shí)間,相比傳統(tǒng)管外降膜式或者是噴淋式發(fā)生器結(jié)構(gòu),更有利于溶液的傳熱傳質(zhì)過(guò)程,有利于設(shè)備的小型化。
[0020]3、本發(fā)明的多級(jí)蒸汽發(fā)生盤(pán)結(jié)構(gòu)可以使每一級(jí)溶液充分發(fā)生,使得層級(jí)之間溶液濃度變化更大,沿垂直方向溶液所需的發(fā)生溫度不斷升高,剛好與逆流形式熱水的溫度相匹配。同時(shí)也增加熱水側(cè)向溶液側(cè)的換熱量,從而有利于低位熱源的大溫差利用。
[0021]4、本發(fā)明也考慮到保證一般熱管熱端不發(fā)生干燒,所以采用的折形熱管結(jié)構(gòu),可以防止熱管干燒,同時(shí)也可保證溶液側(cè)有效傳熱傳質(zhì)面積。
[0022]除了上面所述的本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征以及由這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)外,本發(fā)明的用于低位熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱管降膜發(fā)生器所能解決的其他技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案中包含的其他技術(shù)特征以及這些技術(shù)特征帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn),將結(jié)合附圖做出進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明實(shí)施例熱管降膜發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0024]圖2圖1中梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0025]圖3是圖2的A-A視圖;
[0026]圖4是蒸汽發(fā)生圓盤(pán)的俯視圖;
[0027 ] 圖5是圖4的B-B視圖;
[0028]圖6是圖5的左視圖;
[0029]圖7是梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管的工作原理圖;
[0030]圖中:溶液出口I,發(fā)生器殼體2,蒸汽出口 3,梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管4,熱水出口 5,溶液進(jìn)口 6,熱水進(jìn)口 7,蒸汽發(fā)生圓盤(pán)結(jié)構(gòu)8,熱管9,不銹鋼管10。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ] 實(shí)施例:
[0032]如圖1所示,本發(fā)明主要包括溶液出口I,發(fā)生器殼體2,蒸汽出口 3,梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管4,熱水出口 5,溶液進(jìn)口 6,熱水進(jìn)口 7等部分。梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管4豎直安裝在發(fā)生器殼體2中。根據(jù)實(shí)際所需發(fā)生量的多少可以改變梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管4的管排數(shù)和每排發(fā)生管的個(gè)數(shù)。
[0033]本發(fā)明的核心構(gòu)件為梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管4,其結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。在不銹鋼管10合適周向位置均勻打四個(gè)孔徑略大于熱管外徑的圓孔,后將折形的熱管9的熱端伸入不銹鋼管10內(nèi)部,冷端則留在不銹鋼管10外。將每級(jí)熱管9熱端頂部朝下焊接固定在不銹鋼管10上,并保證管內(nèi)外密封,熱水側(cè)不會(huì)向溶液側(cè)發(fā)生泄漏。每一級(jí)圓盤(pán)發(fā)生結(jié)構(gòu)均由有缺口的蒸汽發(fā)生圓盤(pán)8、四個(gè)折形熱管9和不銹鋼管10組成。上述蒸汽發(fā)生圓盤(pán)8,以及每一級(jí)的熱管9、不銹鋼管10均采用不銹鋼材質(zhì)以減少溶液的腐蝕作用。蒸汽發(fā)生圓盤(pán)8只在一側(cè)留出一個(gè)溶液出口。且相鄰上下級(jí)的蒸汽發(fā)生圓盤(pán)8缺口的朝向在水平方向相差180°。另外,每一級(jí)蒸汽發(fā)生圓盤(pán)8之間應(yīng)留有適當(dāng)?shù)拈g隙以讓發(fā)生的水蒸汽從間隙不斷逸出。
[0034]蒸汽發(fā)生圓盤(pán)的結(jié)構(gòu)如圖4、圖5和圖6所示,蒸汽發(fā)生圓盤(pán)采用較薄的不銹鋼板,蒸汽發(fā)生圓盤(pán)與熱管采用無(wú)縫焊接的方式固定,這樣有利于減少傳熱熱阻。盤(pán)的邊緣有一定高度的邊沿,這是為了溶液能在蒸汽發(fā)生圓盤(pán)上的均勻聚集,并引導(dǎo)溶液從蒸汽發(fā)生圓盤(pán)出口流出。
[0035]本發(fā)明蒸汽發(fā)生圓盤(pán)的大小則根據(jù)溶液流量的大小進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果溶液流量小則而蒸汽發(fā)生圓盤(pán)過(guò)大,則會(huì)出現(xiàn)溶液不能均勻覆蓋每一級(jí)蒸汽發(fā)生圓盤(pán)的表面,造成傳熱面積不能充分利用;如果流量過(guò)大而蒸汽發(fā)生圓盤(pán)8過(guò)小。則會(huì)出現(xiàn)溶液在蒸汽發(fā)生圓盤(pán)8表面形成較厚的液膜,從而不利于發(fā)生的傳熱傳質(zhì)過(guò)程的進(jìn)行。將熱管9做成折彎型結(jié)構(gòu)的是為了防干燒,同時(shí)也可以保證溶液側(cè)傳熱傳質(zhì)面積。
[0036]工作時(shí),如圖7所示,熱水(圖中實(shí)線(xiàn)箭頭)從進(jìn)口流入并自下而上流過(guò)不銹鋼管,從熱水出口流出完成熱水循環(huán)。其中熱管的熱端吸收熱水側(cè)的熱量將其傳給管外側(cè)的熱管冷端,通過(guò)導(dǎo)熱再將熱量傳遞給的蒸汽發(fā)生圓盤(pán)。與此同時(shí),一定溫度的稀溶液從溶液進(jìn)口自上而下流過(guò)每一級(jí)蒸汽發(fā)生圓盤(pán)受熱不斷產(chǎn)生水蒸汽(圖中虛線(xiàn)箭頭),同時(shí)也有部分溶液沿著管外壁流到發(fā)生器底部完成降膜發(fā)生過(guò)程,發(fā)生完后濃溶液從溶液出口流出。發(fā)生過(guò)程產(chǎn)生的水蒸氣則從蒸汽出口逸出進(jìn)入冷凝器。
[0037]本發(fā)明的梯級(jí)蒸汽發(fā)生圓盤(pán)結(jié)構(gòu)可以增大發(fā)生傳熱面積,增加溶液滯留時(shí)間,以致每一級(jí)溶液充分發(fā)生,溶液的濃度則會(huì)沿梯級(jí)發(fā)生結(jié)構(gòu)有較大的變化。而溶液所需的發(fā)生溫度也隨濃度的增大會(huì)不斷升高。逆流形式的熱水溫度分布形式剛好與溶液所在層級(jí)所需熱水溫度相匹配。另外,溶液濃度變化越大,發(fā)生量也會(huì)越大,所需熱源的換熱量也越大,從而有利于低位熱源的大溫差利用。
[0038]以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做出詳細(xì)說(shuō)明,但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,在本發(fā)明的原理和技術(shù)思想的范圍內(nèi),對(duì)這些實(shí)施方式進(jìn)行多種變化、修改、替換和變形仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于低位熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱管降膜發(fā)生器,包括發(fā)生器殼體,所述殼體上具有溶液出口、溶液出口、熱水進(jìn)口、熱水出口以及蒸汽出口,其特征在于:所述殼體內(nèi)安裝有梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管,所述梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管包括蒸汽發(fā)生圓盤(pán)、熱管和水管,所述水管與熱水進(jìn)口和熱水出口相連通,所述熱管穿設(shè)于水管上,所述蒸汽發(fā)生圓盤(pán)與熱管固定連接,所述蒸汽發(fā)生圓盤(pán)與水管之間留有用于產(chǎn)生降膜的間隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低位熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱管降膜發(fā)生器,其特征在于:所述熱管沿水管的周向均布,包括穿入水管內(nèi)的下彎段,以及位于水管尾部的水平段,所述蒸汽發(fā)生圓盤(pán)焊接于熱管的水平段上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低位熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱管降膜發(fā)生器,其特征在于:所述熱管是沿水管輻向布置的四根。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低位熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱管降膜發(fā)生器,其特征在于:所述水管是豎直的不銹鋼管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低位熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱管降膜發(fā)生器,其特征在于:所述蒸汽發(fā)生圓盤(pán)的邊緣具有外沿,所述外沿的一側(cè)具有缺口,上下相鄰蒸汽發(fā)生圓盤(pán)的缺口的朝向在水平方向上錯(cuò)開(kāi)180°。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低位熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱管降膜發(fā)生器的工作方法,其特征在于:梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管垂直固定于發(fā)生器殼體中,水管內(nèi)自下而上流過(guò)熱水完成熱水循環(huán),熱管將熱水的能量傳遞到蒸汽發(fā)生圓盤(pán)上;溶液從頂部流下,一部分經(jīng)過(guò)蒸汽發(fā)生圓盤(pán)結(jié)構(gòu)的缺口進(jìn)入下一梯級(jí)的蒸汽發(fā)生圓盤(pán)并不斷吸熱蒸發(fā),另一部分經(jīng)過(guò)與管外壁間的縫隙沿管壁流下完成降膜發(fā)生過(guò)程。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于低位熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱管降膜發(fā)生器的工作方法,其特征在于:所述梯級(jí)圓盤(pán)發(fā)生管的排數(shù)和每排發(fā)生管的個(gè)數(shù)根據(jù)實(shí)際發(fā)生量的大小確定,每一級(jí)蒸汽發(fā)生圓盤(pán)結(jié)構(gòu)的大小根據(jù)溶液流量的大小確定。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于低位熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱管降膜發(fā)生器的工作方法,其特征在于:所述蒸汽發(fā)生圓盤(pán)、熱管和水管均采用不銹鋼材質(zhì),所述蒸汽發(fā)生圓盤(pán)與熱管采用無(wú)縫焊接,熱管與水管采用無(wú)縫焊接。
【文檔編號(hào)】F25B33/00GK105953476SQ201610345791
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】殷勇高, 梁之琦, 徐孟飛
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)