[发明专利]旋流蒸发换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却装置热交换器，尤其是涉及一种通过金属表面水分蒸发过程实现管内流体冷却的盘管型旋流蒸发换热器。

背景技术

利用金属表面的水膜蒸发吸收汽化潜热的过程是热工领域常见的热交换方式之一。由于这个过程是通过水与空气之间的“质交换”来达成“热交换”的目的，其水膜的水分消耗也是必然的。要维持蒸发过程的持续进行，必须给这个金属表面适时的补充水分。最常见的补充手段是通过(持续或间歇地)喷水或喷雾的形式来完成。鉴于表面蒸发过程发生的机理，发生蒸发的效率主要取决于环境空气的相对湿度，即环境空气的相对湿度越低，则蒸发的效率越高，反之则效率越低。因此，无论持续或间歇地补充形式，在补充的时间段内，客观上势必造成金属表面水膜附近的环境空气湿度上升甚至处于饱和状态，致使蒸发效率显著下降。迄今为止，努力改进蒸发换热过程的补水方式以提高蒸发效率，正是业内人士长期致力的目标之一。

对于热交换器而言，流体因其自身粘滞性，在管内流动时产生附壁效应，都将在内壁形成一层流速趋近于零的附壁层。在正常的管内流动中，流体附壁层是相对稳定的，其附壁层的厚度与其粘滞性和流动速度关系密切。对于导热性能较差的流体，附壁层实际成为热传递中比较显著的热阻，其作用对于热交换过程是有害无益的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种换热效果好的旋流蒸发换热器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：旋流蒸发换热器，采用导热性能良好的金属管制作，其特征是：金属管盘绕形成近似圆盘的盘状体。

为了便于制作且进一步提高换热效率，上述盘状体采用螺旋线渐进的形式盘绕形成。

为方便与外界流体管路相接，采用双管以同一中心盘绕，中心附近设有回转封头连通双管形成连续的流体通道，冷却流体进出接口均设置在外圆周边缘处。

进一步的是，为了方便补水器的安装，尤其是跟适用于配合周期性补给蒸发消耗水的蒸发补水器的安装，在盘状体的中心位置设置有安装空间。

本发明的有益效果是：采用将金属管盘绕形成近似圆盘的盘状体的结构，尤其是盘状体采用螺旋线渐进的形式盘绕形成，管内流体的流动特征，可以弱化流体的附壁效应，使换热效果得以改善。同时，与周期性补水的蒸发补水器匹配，可使金属表面任意位置的水膜补水过程发生在相对短暂的瞬间，从而有效地改善热交换器的蒸发效率。

附图说明

图1是本发明的旋流蒸发换热器的结构示意图。

图中标记为：冷却流体进出接口1、冷却流体进出接口2、回转封头3。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明的旋流蒸发换热器，采用导热性能良好的金属管制作，例如铜管、不锈钢管等，金属管盘绕形成近似圆盘的盘状体，且该盘状体最好采用按螺旋线渐进的形式盘绕形成。与普通的管内流动现象不同，在本发明的旋流蒸发换热器中，流体沿螺旋线的切向流动，可以弱化流体的附壁效应，使换热效果得以改善。对于任意管道断面，其管内流体的断面流速总是不均匀的，这种不均匀的断面流速能够有效地扰动管内流体附壁层，进一步减小热传递过程中的热阻，使换热效果具有明显的提高。本发明研制过程中已经完成的实验表明，在相同的热工条件下，就单位表面积换热量比较而言，螺旋管换热器较排管型换热器更高。实验结果同时表明，同等水利条件下，螺旋管换热器的流体阻力损失约小于竖排管换热器。由于本发明特定的结构形式，管内流体沿螺旋线的切向流动的方式为提高热交换效率发挥了有益的作用。

为了便于安装连接，方便与外界流体管路相接，本发明的旋流蒸发换热器采用双管以同一中心盘绕，中心附近设有回转封头3连通双管形成连续的流体通道，冷却流体进出口1和2均设置在外圆周边缘处。

为了方便补水器的安装，尤其是跟适用于配合周期性补给蒸发消耗水的蒸发补水器的安装，盘状体的中心位置设置有安装空间。

需要冷却的流体通过盘状体外缘的一个冷却流体进出口1进入旋流蒸发换热器内，沿管道盘绕的螺旋线路流向盘状体中心，并从盘状体中心附近的回转封头3折返，流向盘状体外缘的另一个冷却流体进出口2。由于旋流蒸发换热器表面持续发生的蒸发效应，流过旋流蒸发换热器的流体温度下降，实现冷却流体的目的。