專利名稱：微膜蒸發(fā)冷凝器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的板翅式冷凝蒸發(fā)器，屬于工程熱物理及能源與利用學(xué)科領(lǐng)域。
板翅式換熱器自50年代開始進(jìn)入空氣分離等低溫工程領(lǐng)域，它與光管式換熱器相比，具有結(jié)構(gòu)較為緊湊，傳熱系數(shù)較高，維護(hù)和清洗方便等優(yōu)點(diǎn)，因而國內(nèi)外大、中型空分裝置中的主冷凝蒸發(fā)器大多采用了板翅式換熱器。但是，在小型空分裝置中一直未能得到應(yīng)用，而一直采用光管式冷凝蒸發(fā)器。后來，杭氧廠引用目前國際上一致公認(rèn)為傳熱系數(shù)最高的燒結(jié)多孔表面管式冷凝蒸發(fā)器。但是，由于燒結(jié)多孔表面管存在制造工藝極為復(fù)雜，制造成本高，傳熱表面易脫落而失去持久的傳熱強(qiáng)化效果。此外，還存在流體易受污染，堵塞管道等等缺陷，極大地限制了它在工程領(lǐng)域中的推廣和應(yīng)用。(參考文獻(xiàn)〖1〗《低溫原理與裝置》上、下冊，張祉佑，石秉三主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版；參考文獻(xiàn)〖2〗《低溫?fù)Q熱器》，陳長青主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版)本發(fā)明的目的旨在克服光管式冷凝蒸發(fā)器、板式冷凝蒸發(fā)器和燒結(jié)多孔表面管式冷凝蒸發(fā)器所存在的缺陷，提出一種密節(jié)距翅片結(jié)構(gòu)和具有多次補(bǔ)液的微膜冷凝蒸發(fā)器，使整個制氧裝置的傳熱性能得到極大的提高。
本發(fā)明具有傳熱系數(shù)高、傳熱溫差小兩個優(yōu)點(diǎn)皆具備的特點(diǎn)。本發(fā)明可適用于液氧、液氮和液氬等低溫流體，也可適用于氟利昂和水等工質(zhì)流體。該換熱器不僅適用小型空分裝置，也適用制冷、石油、化工、核電等生產(chǎn)領(lǐng)域的冷凝和沸騰換熱。


圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是蒸發(fā)換熱元件(1)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是冷凝換熱元件(2)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)的說明。
參見圖1，本發(fā)明包括由35～50層作蒸發(fā)通道用的板翅式換熱元件(1)，換熱元件(1)與作為冷凝通道用的板翅式換熱元件(2)相連接。液體(液氧)由換熱元件(1)的底部液體進(jìn)口處(10)進(jìn)入蒸發(fā)通道中蒸發(fā)，由換熱元件(1)的上部出口處(9)排出。冷凝氣體(氮?dú)?由冷凝換熱元件(2)的上部進(jìn)氣分配器(5)通過冷凝通道導(dǎo)流孔(4)進(jìn)入冷凝換熱元件(2)的通道中冷凝，冷凝后的液體通過冷凝通道下部的集液孔(7)流進(jìn)集液引出管(6)。此外，圖1中，(3)是蒸發(fā)通道的中部補(bǔ)液孔，(8)是外側(cè)板。
參見圖2，蒸發(fā)換熱元件(1)中的翅片(13)由補(bǔ)液孔(3)分成2～3段，每段長200～400mm。補(bǔ)液槽(26)高為20～50mm?？拷鈼l(14)的翅片(13)的節(jié)距較小，其翅片的高度為6mm以下，節(jié)距為1.2mm以下。蒸發(fā)換熱元件(1)的中心部分為20～50mm寬的無翅片直通道(25)，或配制寬翅片通道(25)作補(bǔ)液之用，該寬翅片節(jié)距為1.2～3.5mm，翅片高為6mm以下，該寬翅片通道總寬度為20～50mm。圖中，(12)為蒸發(fā)通道的上導(dǎo)流片，(15)是蒸發(fā)通道的下導(dǎo)流片。
參見圖3，冷凝換熱元件(2)為上、下貫通的整體式冷凝通道，其上部包括進(jìn)氣導(dǎo)流片(17)。導(dǎo)流片(17)的上部配置有上封條(16)，其下部連接有冷凝翅片(18)。在翅片(18)的下部配置有出液導(dǎo)流片(20)。圖中，(19)為冷凝通道的側(cè)封條，(21)為冷凝通道的下封條。
參見圖4，本發(fā)明包括由35～50層的蒸發(fā)通道用的板翅式換熱元件(1)，與作為冷凝通道用的板翅式換熱元件(2)，通過隔板(23)相連接，一一依次間隔排列，其最外層的冷凝換熱元件(2)的外側(cè)與外側(cè)板(22)相連，其內(nèi)側(cè)與隔板(23)相連，其左右兩端為封條(19)。蒸發(fā)換熱元件(1)左右兩側(cè)為密節(jié)距翅片(13)，其翅片節(jié)距為1.2mm以下，翅片高度為6mm以下，其中間部分為無翅片直通道(25)，通道寬度為20～50mm。冷凝換熱元件(2)的翅片(18)，其翅片高度為3～6.5mm，節(jié)距為1.5mm以下。
本發(fā)明的工作原理是高壓氣氮由上導(dǎo)流片(17)進(jìn)入冷凝翅片通道(18)內(nèi)，在一定的工作壓力下，氮?dú)庠诒诿嫔喜粩嗟乩淠淠蟮囊旱陨隙?，?jīng)冷凝換熱元件(2)的下導(dǎo)流片(20)的液氮出口處流出。液氧由蒸發(fā)換熱元件(1)的下導(dǎo)流片(15)流入蒸發(fā)翅片通道(13)，并依靠流體的熱虹吸驅(qū)動力使其自下而上自動流入蒸發(fā)翅片通道(13)的上部。同時，液氧還將從蒸發(fā)換熱元件(1)的中部左右兩側(cè)所開的補(bǔ)液孔(3)流入蒸發(fā)翅片通道(13)內(nèi)，以保證上部蒸發(fā)翅片通道始終處于濕潤和良好的傳熱狀態(tài)，避免發(fā)生燒干的傳熱惡化現(xiàn)象。液氧在蒸發(fā)翅片通道(13)內(nèi)通過封條(23)的壁面吸收相鄰的冷凝翅片通道(18)內(nèi)高壓氮?dú)饫淠龝r所釋放出的熱量，不斷蒸發(fā)成為氣體。蒸發(fā)后的氧氣由蒸發(fā)換熱元件(1)的上導(dǎo)流片(12)排出，如此不斷循環(huán)進(jìn)行。由于液氧在狹縫式蒸發(fā)通道內(nèi)蒸發(fā)時所形成的汽泡不斷受到狹縫壁面的擠壓而變形為扁平汽泡，因而使汽泡底部與壁面之間的一層液膜變得很薄(達(dá)到μm級)，這樣就使沸騰傳熱的熱阻大為減小，從而大大提高傳熱系數(shù)，減少傳熱溫差。
實(shí)驗(yàn)證明1.使用本發(fā)明于每小時150立方氧氣的制氧裝置，在正常工況下，可使制氧裝置氧氣產(chǎn)量達(dá)到160m3/h，氮?dú)猱a(chǎn)量達(dá)到600m3/h，氧氣純度達(dá)到99.70％，液氧純度在99.99％以上。
2.本發(fā)明在設(shè)計工況下運(yùn)行，其傳熱溫差在1.25K以下，原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為1.3～1.6K。其熱流密度(按單位隔板面積計算)設(shè)計值為7Kw/m2。
3.本發(fā)明與杭州制氧機(jī)廠曾經(jīng)運(yùn)行過的150m3/h制氧裝置所用的板式冷凝蒸發(fā)器性能相比較，其傳熱系數(shù)提高50％，其重量和體積均減少30％，這樣，使有色金屬的消耗量也大為減少。
4.本發(fā)明與現(xiàn)有的燒結(jié)多孔表面管式冷凝蒸發(fā)器相比較，制造成本每臺可節(jié)約經(jīng)費(fèi)2萬多元。
本發(fā)明也可適用于火力發(fā)電廠、石油、化工、制冷、低溫等工程領(lǐng)域的換熱設(shè)備。
權(quán)利要求
1.微膜蒸發(fā)冷凝器，上部配置有進(jìn)氣分配器(5)，其下部配置有集液引出管(6)，本發(fā)明的特征是，其中心主體部分配置有35～50層作蒸發(fā)通道用的板翅式換熱元件(1)，它于作為冷凝通道用的板翅式換熱元件(2)相連接。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凝器，其特征在于，所說的蒸發(fā)換熱元件(1)的翅片(13)的翅片高度為6mm以下，其翅片節(jié)距為1.2mm以下，而中間部分的寬翅片(25)節(jié)距為1.2～3.5mm，翅高為6mm以下，寬度為20～50mm。
3.據(jù)權(quán)利要求1、2所述的冷凝器，其特征在于，所說的蒸發(fā)換熱元件(1)中的小節(jié)距翅片(13)和寬節(jié)距翅片(25)被補(bǔ)液孔(3)和補(bǔ)液槽(26)分成至少兩段，每段長200～400mm。
4.據(jù)權(quán)利要求1、2所述的冷凝器，其特征在于，所說的蒸發(fā)換熱元件(1)兩側(cè)設(shè)置有側(cè)向補(bǔ)液孔(3)和橫向補(bǔ)液槽(26)，槽高20～50mm。
5.據(jù)權(quán)利要求1、2所述的冷凝器，其特征在于，所說的蒸發(fā)換熱元件(1)的中部配置有縱向補(bǔ)液通道(25)，寬度為20～50mm。
6.據(jù)權(quán)利要求1、2所述的冷凝器，其特征在于，所說的冷凝換熱元件(2)的翅片高度為6.5mm以下，節(jié)距為1.5mm以下。
全文摘要
微膜蒸發(fā)冷凝器，上部配置有進(jìn)氣分配器，下部配置有集液引出管，中心部分配置有35～50層作蒸發(fā)通道用的板翅式換熱元件，它與作為冷凝通道用的板翅式換熱元件相連接，具有傳熱系數(shù)高、傳熱溫差小兩個優(yōu)點(diǎn)皆具備的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F28B1/00GK1151012SQ9611882
公開日1997年6月4日 申請日期1996年9月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月10日
發(fā)明者吳裕遠(yuǎn), 閏振貴, 陳流芳, 毛央平, 姜春榮 申請人:西安交通大學(xué), 杭州制氧機(jī)集團(tuán)有限公司