[发明专利]一种过饱和表面蒸发换热装置及应用

权利要求书

1.一种过饱和表面蒸发换热装置，其特征在于：包括立式壳管换热器、群喷管板(6)、排气管板(10)和力偶筒(7)，

所述立式壳管换热器包括壳体(8)和具有外翅(91)的若干换热管(9)，所述若干换热管(9)按正方形矩阵式布局，将所述壳体(8)的内腔分割，形成间隔的若干单元空间(13)；

所述群喷管板(6)安装在所述壳体(8)内靠近底端处，与所述换热管(9)的下固定板(5)之间构成供液腔(3)，所述群喷管板(6)具有与所述若干单元空间(13)对应的若干喷嘴(12)，用于将所述供液腔(3)的液态工质从下向上喷射至所述若干单元空间(13)，使得所述壳体(8)内形成雾柱矩阵；

所述排气管板(10)安装在所述壳体(8)内靠近顶端处，与所述换热管(9)的上固定板(11)之间构成排气腔(1)，所述排气管板(10)具有连通所述若干单元空间(13)和所述排气腔(1)的气孔(14)；

所述力偶筒(7)环绕所述若干换热管(9)、安装在所述壳体(8)内，与所述壳体(8)之间构成力偶气驱腔(2)，所述力偶筒(7)开设有X方向的若干第一窄长喷孔(71)和Y方向的若干第二窄长喷孔(72)，用于向所述雾柱矩阵和换热管矩阵喷射大小相等、方向相反、隔管相间的力偶组态驱动气流，使得在所述换热管(9)和所述雾柱矩阵形成绕管环流(16)和间隔涡旋耦合流场，所述X方向和所述Y方向垂直。

2.根据权利要求1所述的过饱和表面蒸发换热装置，其特征在于：所述力偶筒(7)上的所述若干第一窄长喷孔(71)的开孔方向和所述若干第二窄长喷孔(72)的开孔方向，相对所述雾柱矩阵的侧部和换热管矩阵的侧部按45度角布局。

3.根据权利要求1所述的过饱和表面蒸发换热装置，其特征在于：所述力偶筒(7)上的第一窄长喷孔(71)沿Z方向分层段排列，所述力偶筒(7)上的第二窄长喷孔(72)沿Z方向分层段排列，所述力偶筒(7)上的第一窄长喷孔(71)与力偶筒(7)上的第二窄长喷孔(72)沿Z方向分层段相间排列，所述Z方向与所述力偶筒(7)的中心轴的方向相同。

4.根据权利要求1所述的过饱和表面蒸发换热装置，其特征在于：所述换热管(9)还具有螺旋内芯(92)。

5.根据权利要求1所述的过饱和表面蒸发换热装置，其特征在于：

由力偶驱动具有惯性储能特征的涡旋柱(17)形成离心低压柱芯，从下向上喷射的雾柱中的雾粒通过低压柱芯时产生闪发效应，使膨胀气化降温的雾粒在涡旋柱(17)离心力作用下沿螺旋渐开轨迹不断播撒到周围的换热管(9)的外翅(91)表面；

在力偶驱动的绕管环流(16)的离心低压下，不断散落至换热管(9)外翅(91)表面的雾粒比换热管(9)内的流体温度更低而迅速吸热气化，生成的低温饱和蒸气在绕管环流(16)带动下持续添加环流质流量，并与相邻同向绕管环流(16)或涡旋柱(17)耦合为直流，再与方向相反的耦合直流对冲，使低温饱和蒸气不断受挤压增密而过饱和；产生的低温过饱和蒸气，以流场中播撒的雾粒为凝结核，在过饱和压力下渗入雾粒表面凝结并释放汽化热，使雾粒表面热分子运动增强，直到产生的大动能分子脱离雾粒表面引力、汇入过冷蒸气而升温为饱和蒸气，上述过程在流场所有的绕管环流(16)与涡旋柱(17)之间持续进行，形成纵向耦合—分流的回旋流态，在纵向耦合对冲挤压上端，升压饱和蒸气经排气管板(10)上的气孔(14)、汇合于排气腔(1)向外排放。

6.权利要求1至5中任意一项所述的过饱和表面蒸发换热装置在空气源蒸发器的应用。

7.权利要求1至5中任意一项所述的过饱和表面蒸发换热装置在水蒸发式冷凝器的应用。