專利名稱：一種壓縮空氣冷凍干燥機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓縮空氣冷凍干燥機。
背景技術(shù)：
壓縮空氣作為一種動力，由于其突出的優(yōu)越性和漸趨成熟的凈化技術(shù)，使它在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛和越來越重要，與其配套的壓縮空氣干燥設(shè)備也應(yīng)運而蓬勃發(fā)展。相比于其它諸多壓縮空氣干燥技術(shù)而言，冷凍式干燥機具有明顯的優(yōu)勢，如氣流處理量大，功耗少，壓降小，運行可靠無噪音。
在冷凍式干燥機中，蒸發(fā)器是冷干機的主要換熱部件和關(guān)鍵部件。壓縮空氣在蒸發(fā)器中被強制冷卻，其中大部分水蒸汽冷卻而凝結(jié)成液態(tài)水排出機外，從而使壓縮空氣得到干燥。在蒸發(fā)器中進行的是空氣與冷媒低壓蒸汽之間的對流熱質(zhì)交換，通過節(jié)流裝置后的低壓冷媒液體，在蒸發(fā)器進而發(fā)生相變成為低壓冷媒蒸汽，在相變過程中吸收周圍熱量，從而使壓縮空氣降溫。
目前，國內(nèi)冷干機的蒸發(fā)器均采用傳統(tǒng)的干式臥(立)式蒸發(fā)器，而沒有采用滿液殼管式蒸發(fā)器。滿液殼管式蒸發(fā)器通常使用在冷水機組或其它制冷系統(tǒng)中，且載冷劑是水。
在熱交換方式上，干式蒸發(fā)器管程走制冷劑，殼程走空氣，冷媒充注量一般為管內(nèi)容積的40％左右，制冷劑流動通常有幾個流程，由于制冷劑液體的逐漸氣化，通程越向上，其流程管數(shù)越多。使用干式蒸發(fā)器的缺點是1.為了增加空氣側(cè)換熱，在筒體傳熱管的外側(cè)設(shè)有若干個折流板，使空氣多次橫掠管簇流動。不可避免地會產(chǎn)生換熱管供液不均現(xiàn)象，造成換熱不充分，有效換熱面積不能得到充分利用。
2.制冷劑有多個流程，在端蓋轉(zhuǎn)彎處如處理不好會產(chǎn)生積液，從而使進入下一個流程的液體分配不均勻，影響傳熱效果。
3.在載冷劑側(cè)折流板的管孔和管子間，折流板外周與殼體間容易產(chǎn)生泄漏旁流，從而會降低其傳熱效果。
4.過熱的冷媒蒸汽約占蒸發(fā)器熱傳面積的20％，卻僅能提供少量制冷的焓值，故蒸發(fā)器總熱傳效率較低。
5.流經(jīng)感溫式膨脹閥的冷媒必須維持一定的壓差，以確保系統(tǒng)的冷媒循環(huán)量及制冷能力。但此種控制模式須維持一定的系統(tǒng)高壓，當(dāng)高壓側(cè)的操作條件低于設(shè)計條件或于部分負(fù)載時，系統(tǒng)效率無法隨之提升。
6.在多壓縮機系統(tǒng)中，冷媒循環(huán)各自獨立，卸載后有一部分閑置的熱交換面積無法利用，因此系統(tǒng)的部分負(fù)載性能受到限制。

發(fā)明內(nèi)容為了克服已有技術(shù)中壓縮空氣冷凍干燥機傳熱效果較差、傳熱效率較低的不足，本發(fā)明提供一種具有新型蒸發(fā)器的冷凍干燥機，其傳熱效果好、傳熱效率高。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種壓縮空氣冷凍干燥機，包括預(yù)冷器、滿液殼管式蒸發(fā)器、汽水分離器、自動排水器、冷媒壓縮機、冷凝器和節(jié)流裝置，所述的蒸發(fā)器是管程通壓縮空氣、殼程通冷媒的滿液殼管式蒸發(fā)器；所述的預(yù)冷器、滿液殼管式蒸發(fā)器、汽水分離器、自動排水器依次連接并形成壓縮空氣循環(huán)回路；所述的冷媒壓縮機、滿液殼管式蒸發(fā)器、節(jié)流裝置和冷凝器依次連接并形成冷媒循環(huán)回路；進一步，所述的滿液殼管式蒸發(fā)器、預(yù)冷器有兩個，滿液殼管式蒸發(fā)器之間、預(yù)冷器之間并聯(lián)立式設(shè)置。
進一步，所述滿液殼管式蒸發(fā)器的換熱銅管及所述預(yù)冷器的換熱銅管均采用光滑壁銅管。
進一步，所述自動排水器和滿液殼管式蒸發(fā)器之間的壓縮空氣循環(huán)回路上還設(shè)置有除油過濾器。
節(jié)流裝置選用膨脹閥，汽水分離器選用過濾式汽水分離器。
本發(fā)明在工作時，飽和的壓縮空氣進入預(yù)冷器內(nèi)，首先被從蒸發(fā)器出來的冷空氣預(yù)冷，然后再進入蒸發(fā)器中，在蒸發(fā)器內(nèi)由冷媒進一步冷卻。當(dāng)空氣冷卻后，空氣中的水蒸氣凝結(jié)為夾帶塵和油的液態(tài)水滴，液滴隨后被汽水分離器分離并由自動排水器將其排出機外，汽水分離器同時還能高效地去除大量的液體污染物和3微米以上的固體顆粒。干燥的、冷卻的空氣返回到預(yù)冷器，再熱后排出干燥機外。
滿液殼管式蒸發(fā)器的管程走空氣，殼程走液態(tài)冷媒。冷媒充滿殼程整個容積的70％左右，液面平穩(wěn)，傳熱溫度差為2℃，空調(diào)工況蒸發(fā)溫度為5℃，出口制冷劑過熱溫度在1.5～2℃。
本發(fā)明所述的壓縮空氣冷凍干燥機的有益效果主要表現(xiàn)在1.蒸發(fā)器具有完全潤濕的熱傳表面，可增加蒸發(fā)器的使用效率，提高系統(tǒng)低壓側(cè)壓力。
2.液態(tài)冷媒在蒸發(fā)器殼側(cè)沸騰，壓損較小，溫度亦較均勻。同時因吸入端的蒸汽以接近飽和的氣態(tài)進入壓縮機，故可增加壓縮機的壓縮效率與質(zhì)量流率。
3.滿液殼管式蒸發(fā)器比干式蒸發(fā)器傳熱效率更高，提高了能效比(COP值)，即能量輸入與能量輸出之比。
4.多壓縮機機組可共享一組蒸發(fā)器及冷凝器，部分負(fù)載時仍能有效地利用熱傳面積，故可擁有較高的部分負(fù)載效率。
5.結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，傳熱性能好，制造和安裝較為方便。


圖1是本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明的工作原理圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。
實施例一參照圖1、2、3，一種壓縮空氣冷凍干燥機，包括兩個預(yù)冷器1、兩個蒸發(fā)器2、兩個過濾式汽水分離器3、自動排水器4、冷媒壓縮機5、冷凝器6、膨脹閥7和除油過濾器8。所述的蒸發(fā)器為管程通壓縮空氣、殼程通冷媒的滿液殼管式蒸發(fā)器2，膨脹閥7為節(jié)流裝置，也可以以其他類型的節(jié)流裝置替代。所述的預(yù)冷器1、滿液殼管式蒸發(fā)器2、過濾式汽水分離器3、自動排水器4依次連接并形成壓縮空氣循環(huán)回路；冷媒壓縮機5、滿液殼管式蒸發(fā)器2、膨脹閥7和冷凝器6依次連接并形成冷媒循環(huán)回路。
滿液殼管式蒸發(fā)器2的管程走空氣，殼程走液態(tài)冷媒。冷媒充滿殼程整個容積的70％左右，液面平穩(wěn)，傳熱溫度差為2℃，空調(diào)工況蒸發(fā)溫度為5℃，出口制冷劑過熱溫度在1.5～2℃。
兩個滿液殼管式蒸發(fā)器2之間、預(yù)冷器1之間并聯(lián)立式設(shè)置，結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小。
所述的滿液殼管式蒸發(fā)器2的換熱銅管及所述預(yù)冷器1的換熱銅管均采用光滑壁銅管，成本低。傳統(tǒng)的蒸發(fā)器內(nèi)部采用高齒銅管或翅片管板型式，預(yù)冷器采用波紋管，成本較高，例如一臺處理量為30Nm3/min的冷凍式干燥機，傳統(tǒng)的蒸發(fā)器殼體采用DN250筒徑的GB8163無縫鋼管，長度1380mm，重量127kg，銅管長度1100mm，重量80kg.立式滿液式蒸發(fā)器的殼體采用DN100筒徑，長度1550mm，重量56kg，銅管長度1150mm，重量30kg。通過對比計算可知，立式滿液式蒸發(fā)器要比臥式干式蒸發(fā)器節(jié)省無縫管40％～50％，銅管50％～60％。立式滿液式蒸發(fā)器制造安裝方便，維修拆卸簡捷，生產(chǎn)成本低。
另外，在環(huán)保上，采用HFC冷媒R407C或者R134a為制冷劑。R134a的ODP(臭氧破壞系數(shù))為零且無毒，GWP(對地球溫室效應(yīng)系數(shù))為0.24～0.29，化學(xué)穩(wěn)定性好，不燃燒；傳統(tǒng)冷干機采用R22，其ODP為0.055，GWP為0.32～0.37。
本發(fā)明在工作時，飽和的壓縮空氣由空氣進口9進入預(yù)冷器1內(nèi)，首先被從滿液殼管式蒸發(fā)器2出來的冷空氣預(yù)冷，然后再進入滿液殼管式蒸發(fā)器2中，在滿液殼管式蒸發(fā)器2內(nèi)由冷媒進一步冷卻。當(dāng)空氣冷卻后，空氣中的水蒸氣凝結(jié)為夾帶塵和油的液態(tài)水滴，液滴隨后被過濾式汽水分離器3分離并由自動排水器4將其排出機外，過濾式汽水分離器3同時還能高效地去除大量的液體污染物和3微米以上的固體顆粒。干燥的、冷卻的空氣返回到預(yù)冷器1，再熱后由空氣出口10排出干燥機外。
過濾式汽水分離器3采用進口濾芯，對一定粒徑水滴的過濾效率可達100％。傳統(tǒng)冷凍式干燥機目前使用較多的是旋風(fēng)式汽水分離器，旋風(fēng)分離器式一種慣性分離器，比較適合于氣固分離。壓縮空氣沿筒切線方向進入分離器后，在里面旋轉(zhuǎn)，混在氣體中的水滴也跟著一起旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生離心力。由于離心力與質(zhì)量成正比，因此，大水滴的離心力大，造成大水滴向外壁移動，并在外壁上集聚長大并與氣體分離。而粒徑較小的水滴在氣體壓力作用下，向呈負(fù)壓狀態(tài)的中心軸遷移。由于旋轉(zhuǎn)氣流中心負(fù)壓區(qū)的存在，離心力較小的細(xì)小水滴極易被負(fù)壓吸入預(yù)冷器，造成露點上升。如果”汽水分離器”分離效率低，一部分凝結(jié)水進入預(yù)冷器并二次蒸發(fā)還原成水蒸氣，將使壓縮空氣的含水量大大提高，使壓縮空氣的露點升高。例如一臺0.7Mpa的1Nm3壓縮空氣在冷干機中溫度從10℃(含水量為1.26g)降至2℃(含水量0.82g)，冷凝結(jié)生成水量為6.44g。如果其中70％(4.51g)凝結(jié)水在氣體流動過程中“自發(fā)”分離并排出機外，則還有1.93g凝結(jié)水要由“汽水分離器”來完成捕捉分離。如果“汽水分離器”的分離效率80％，則最終還有0.39g的液態(tài)水要隨空氣進入預(yù)冷器，并二次蒸發(fā)還原成水蒸氣，使壓縮空氣水蒸氣含量由曾經(jīng)達到過的0.82g增加到1.21g，此時壓縮空氣的“壓力露點”將上升到8℃，這是很不利的。
實施例二參照圖1、2、3，所述自動排水器4和滿液殼管式蒸發(fā)器2之間的壓縮空氣循環(huán)回路上還設(shè)置有除油過濾器8。除油過濾器8可進一步除去油及液滴。其余結(jié)構(gòu)和實施方式與實施例一相同。
實施例三參照圖1、2、3，所述自動排水器4和滿液殼管式蒸發(fā)器2之間的壓縮空氣循環(huán)回路上還設(shè)置有除油過濾器8。除油過濾器8可進一步除去油及液滴。其余結(jié)構(gòu)和實施方式與實施例二相同。
權(quán)利要求
1.一種壓縮空氣冷凍干燥機，包括預(yù)冷器、蒸發(fā)器、汽水分離器、自動排水器、冷媒壓縮機、冷凝器和節(jié)流裝置；所述的預(yù)冷器、蒸發(fā)器、汽水分離器、自動排水器依次連接并形成壓縮空氣循環(huán)回路；所述的冷媒壓縮機、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置和冷凝器依次連接并形成冷媒循環(huán)回路；其特征在于所述的蒸發(fā)器為管程內(nèi)通壓縮空氣、殼程內(nèi)通冷媒的滿液殼管式蒸發(fā)器。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮空氣冷凍干燥機，其特征在于所述的滿液殼管式蒸發(fā)器、預(yù)冷器有兩個，滿液殼管式蒸發(fā)器之間、預(yù)冷器之間并聯(lián)立式設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的壓縮空氣冷凍干燥機，其特征在于所述滿液殼管式蒸發(fā)器的換熱銅管及所述預(yù)冷器的換熱銅管均采用光滑壁銅管。
4.如權(quán)利要求1～3之一所述的壓縮空氣冷凍干燥機，其特征在于所述的汽水分離器為過濾式汽水分離器。
5.如權(quán)利要求1～3之一所述的壓縮空氣冷凍干燥機，其特征在于所述自動排水器和滿液殼管式蒸發(fā)器之間的壓縮空氣循環(huán)回路上設(shè)置有除油過濾器。
6.如權(quán)利要求4所述的壓縮空氣冷凍干燥機，其特征在于所述自動排水器和滿液殼管式蒸發(fā)器之間的壓縮空氣循環(huán)回路上還設(shè)置有除油過濾器。
7.如權(quán)利要求1所述的壓縮空氣冷凍干燥機，其特征在于所述的節(jié)流裝置為膨脹閥。
全文摘要
一種壓縮空氣冷凍干燥機，包括預(yù)冷器、滿液殼管式蒸發(fā)器、過濾式汽水分離器、自動排水器、冷媒壓縮機、冷凝器和膨脹閥；所述的預(yù)冷器、滿液殼管式蒸發(fā)器、過濾式汽水分離器、自動排水器依次連接并形成壓縮空氣循環(huán)回路；所述的冷媒壓縮機、滿液殼管式蒸發(fā)器、膨脹閥和冷凝器依次連接并形成冷媒循環(huán)回路。由于采用了滿液殼管式蒸發(fā)器，其蒸發(fā)器使用效率以及壓縮機效率均提高，傳熱效率或效能比增加，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝維修方便。
文檔編號B01D53/26GK1837734SQ200610050470
公開日2006年9月27日 申請日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者程成 申請人:程成, 杭州漢克凈化設(shè)備有限公司, 浙江工業(yè)大學(xué)