[发明专利]蒸发式换热器强化传热方法及换热盘管组件

说明书

技术领域

本发明属于蒸发式热交换设备领域，特别涉及其换热方法，另外本发明还涉及其换热盘管组件。

背景技术

蒸发式换热器包括蒸发式冷凝器及蒸发式流体冷却器，如图1，图2及图3所示，是将传统水冷换热设备与循环水冷却塔结合到一起的换热设备，通过在换热盘管表面喷淋低温循环水，实现管内外工质的热交换过程，并由强制对流的干冷空气，使喷淋水部分蒸发，维持较低循环水温度，最终带走管内热流体所放出的热量。由于其耗水量小、节约能耗，设备紧凑，安装方便，维护简单等优点，得到了广泛的应用。尤其对工业制冷系统，相对于传统管壳式换热器，蒸发式冷凝器的冷凝温度更接近环境湿球温度，系统冷凝压力更低，节约压缩机能耗和循环水的能耗，而且附加连接管路少，设备维护方便、运行稳定，优势明显，可以完全替代传统管壳式冷凝器。但是受加工条件等因素限制，目前应用的换热盘管主要采用的还是光管形式，对于实际应用中很多情况下的热工质是处于过热状态，进入冷凝器盘管的过热气体工质首先需要冷却到饱和蒸气温度，然后才能够实现冷凝，放出潜热完成焓值降低过程；另外，有很多混合气体冷凝工艺，由于气体冷却传热系数较低，必然消耗很大一部分盘管面积来满足气体工质的冷却过程，造成盘管体积较大，安装到蒸发式换热器箱体内占用较大空间，导致设备的运输、安装以及占用运行系统空间等方面的成本增加很多。现有蒸发式换热器，特别针对管内气体工质对流换热系数较低的特点，目前应用得比较好的方式是在排风口处加装一组外翅片管，利用排出的空气流预冷气态过热制冷工质，其优点是额外能耗增加较小，但是整机高度和制造成本明显升高。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足问题，提供一种蒸发式换热器强化传热方法，增加管内对流换热面积，强化管内气态工质的对流换热过程，提高盘管换热效率，强化管内工质冷凝或对流传热效率，同时减少设备体积。另外本发明还提供一种蒸发式换热器换热盘管组件，结构简单，减少盘管用量，使产品结构更紧凑，占用空间更小，降低设备运输及安装体积，提高传热效率。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：蒸发式换热器强化传热方法，经盘管换热的气态工质流动方式是从盘管上接口进入，冷凝或冷却后的工质由下接口流出，在部分管程或全部管程的盘管管束内加装强化传热部件，提高传热效率。

所述对冷凝、冷却传热系数较大的过热工质，采用对第1、2管程的盘管管束内安装强化传热部件；对冷凝、冷却过程传热系数相对较小的工质，如醇、醚、氟利昂或其他气体工质，采用全部管程的管束内安装强化传热部件。

蒸发式换热器换热盘管组件，盘管采用多管程，管程数为2～12，每管程采用2～8回路，盘管内安装有强化传热部件。

所述强化传热部件采用内翅片，扩展管内工质换热面积。

所述盘管的管体内安装有两端封闭的支撑芯管，盘管管体与支撑芯管之间安装有内翅片，根据工艺流体管阻要求，翅化比为3～12；芯管管径范围为Φ4～8mm。

所述盘管管体可采用碳钢或不锈钢材质管体，内翅片采用薄板不锈钢或碳钢，经模具轧制成锯齿状或波纹状翅片。

所述换热盘管组件是由盘管管束、管束排布的隔板、隔管、管束集管、进口和出口接管，及其他支撑件组成。

本发明的强化传热方法是根据蒸发式换热器的热交换特点，管外喷淋水蒸发过程的换热效率相对管内气体工质的冷却换热过程高，管内对流换热系数较小，是整个热量传递过程的控制阻力，采用内翅片方法扩展管内气体工质的对流换热面积，提高气体工质在管内的换热效率，改变管内外气-液介质间热量传递过程中阻力不相匹配的现象，增加管内对流换热面积，强化管内气态工质的对流换热过程，使管内外传热系数平衡。

本发明盘管组件中根据冷却或冷凝工质的特性及管阻要求，对盘管进行部分或全部的内翅化处理，翅片由特制模具单独加工，翅片的结构及形状可调；翅片采用直接插入的安装方式或采用钎焊方法加入，方便灵活，加工成本低；由芯管提供的支撑作用，能够充分保证翅片与外管间的接触面积，最大限度降低了内翅片的接触热阻。采用内翅片式强化传热部件的盘管组件，单位体积换热量大，换热效率高，因此换热器的整机外形尺寸更小，节约了设备的占用空间。

采用本发明盘管组件的蒸发式换热器，可以根据冷却或冷凝工质的特性调节喷淋水量及空气流量，盘管结构对蒸发式换热器型式无影响。对气态工质的冷却过程，可以调节管束外径、内翅片结构和翅化比等参数满足流速及压降要求。

附图说明

图1是全盘管式蒸发式换热器；

图2是上盘管下填料型式蒸发式换热器；

图3是带预冷外翅片盘管的蒸发式换热器；