專利名稱：一種真空蒸發(fā)降溫裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制冷介質冷卻降溫的裝置，具體涉及一種真空蒸發(fā)降溫裝置。
背景技術：
利用水蒸發(fā)吸熱使制冷介質失熱降溫的方法得到廣泛推廣應用，如蒸發(fā)式空冷器在煉鐵高爐軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)中的換熱降溫、板管式蒸發(fā)冷凝器在空調制冷系統(tǒng)中的換熱降溫。空調制冷換熱由風冷式(每單位kw冷量能耗0. 026kw)—水冷式(每單位kw冷量能耗0. 038kw)—蒸發(fā)式(每單位kw冷量能耗0. 016kw)發(fā)展。蒸發(fā)換熱器有管式換熱器(圓形或橢圓形傳熱管)和板管式換熱器(板管一體結構)，管式換熱器加工制作簡單， 但空氣流動阻力大、布水容易出現(xiàn)死角導致結垢；板管換熱器加工制作復雜，板面呈凸凹波紋形體，噴淋水在板面形成很薄的一層水膜、增大蒸發(fā)換熱面積。換熱器是煉鐵高爐水處理中最為關鍵設備之一，軟水供水溫度的穩(wěn)定性直接影響高爐運行的穩(wěn)定性和使用壽命?？绽湔舭l(fā)器在上世紀80年代由歐洲引入國內，在石油、化工行業(yè)成功廣泛應用；90年代末用于高爐冷卻系統(tǒng)，換熱效率高、運行費用低，新建和改造高爐多采用。空冷蒸發(fā)器是利用換熱管外水膜的蒸發(fā)吸熱強化換熱，用泵將設備下部水池中的循環(huán)冷卻水抽送的到位于換熱管束上方的噴淋水分配器，由噴淋水分配器均勻噴淋到換熱管表面，在換熱管表面形成均勻連續(xù)的薄水膜緩慢向下流動；同時用風機將空氣由換熱管下方的空氣吸入窗口吸入，使空氣自下而上流經(jīng)水平放置的換熱管束表面；此時流經(jīng)換熱管束內介質的熱量除被管束外循環(huán)冷卻水膜和空氣流顯熱吸收外，管外表面水膜吸熱蒸發(fā)也要吸收大量的潛熱；水具有較高的汽化潛熱(水在一個大氣壓下的汽化潛熱為 570kcal/kg)，因此換熱管束外的水膜吸熱蒸發(fā)強化了換熱降溫?？绽湔舭l(fā)器降溫較其它方式效率高、運行費用低，但空氣流溫度隨環(huán)境溫度的變化而波動，換熱管外水膜蒸發(fā)吸熱量也隨環(huán)境溫度的變化而波動，從而引起空冷蒸發(fā)器的換熱效率波動，造成被降溫介質的溫度波動、降溫穩(wěn)定性難以控制；循環(huán)冷卻水膜和空氣流的溫度隨環(huán)境溫度變化，在炎熱的夏天溫度最高，換熱管內外溫差最小、換熱效力最低，同時換熱管面積大、設備占地面積較大。

發(fā)明內容
為克服現(xiàn)有技術存在的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種真空蒸發(fā)降溫裝置，該裝置能使循環(huán)冷卻水加快蒸發(fā)吸熱，增大換熱溫差以提高換熱效率，通過調節(jié)真空度以穩(wěn)定換熱效率。該裝置熱交換效率高、穩(wěn)定性好、節(jié)能環(huán)保。本發(fā)明的一種真空蒸發(fā)降溫裝置，包括真空密閉容器及設置在其頂部的噴射抽吸器和排空閥；所述噴射抽吸器與真空密閉容器相通，噴射抽吸器包括拉瓦爾噴嘴及流體排放出口 ；真空密閉容器設置有制冷介質入口和制冷介質出口，制冷介質入口低于制冷介質出口，真空密閉容器內部設置有蛇形換熱管，蛇形換熱管的一端與制冷介質入口連接，另一端與制冷介質出口連接，真空密閉容器底部還設置有排水管；所述真空密閉容器內蛇形換熱管的上方設置有噴淋水分配器。噴淋水分配器通過循環(huán)冷卻進水管與水塔連接。所述排水管為垂直排水管，與水塔連接。排水管的高度為基于水塔至少11米，以致真空密閉容器內水排出時靠自重使真空密閉容器的真空度為一 0. 05MPa 一 0. 09MPa。所述垂直排水管上設置有排水閥。本發(fā)明的真空蒸發(fā)降溫裝置具體工作原理如下
(1)循環(huán)冷卻水泵送至真空密閉容器，同時打開排空閥排出空氣，循環(huán)冷卻水經(jīng)噴淋水分配器充滿真空密閉容器后，在密閉狀態(tài)下經(jīng)由垂直排水管排出時靠自重使真空密閉容器內形成一 0. 05MPa 一 0. 09MPa的真空度；
(2)水蒸汽或水氣混合流體流經(jīng)噴射抽吸器，經(jīng)拉瓦爾噴嘴噴射形成的高速噴射氣
流；
(3)在真空狀態(tài)下部分循環(huán)冷卻水迅速吸熱蒸發(fā)變成低溫蒸汽，使流經(jīng)換熱管外面的水膜溫度降到8°C 15°C，增大換熱管內外溫差；低溫蒸汽被步驟(2)所形成的高速噴射氣流連續(xù)引射抽吸排放，使真空密閉容器內的真空度維持為按照工藝要求設定的真空度值；
(4)制冷介質由制冷介質入口管進入真空降溫裝置，流經(jīng)蛇形換熱管時與換熱管外低溫冷卻水膜進行熱交換，失熱降溫后由制冷介質出口管流出，完成降溫流程。所述步驟(2)水蒸氣的壓力為0. IMPa 0. 5MPa ；所述水氣混合流體的壓力> 0. 3MPa,流速1000米/秒 1500米/秒。所述步驟(4)制冷介質為循環(huán)冷卻水、高爐冷卻軟水或空調冷媒。高速噴射氣流與低溫蒸汽有極大的熱能和動能差異，兩種不同能量“分子”間的極速能量交換形成高速噴射氣流對低溫蒸汽的強大引射抽吸作用。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點
(1)本發(fā)明中制冷介質的熱量靠換熱管表面循環(huán)冷卻水膜蒸發(fā)吸收，水膜蒸發(fā)量主要由真空裝置的真空度和換熱管表面積決定，因此，調整真空度可調節(jié)空冷蒸發(fā)器的換熱效率，從而提高被降溫介質的溫度穩(wěn)定性；
(2)本發(fā)明進入真空密閉容器的循環(huán)冷卻水部分迅速吸熱蒸發(fā)變成低溫蒸汽(10°C 22°C)，被流經(jīng)噴射器的高速噴射汽流(流速1000米/秒 1500米/秒)引射抽吸排放，調節(jié)高速噴射汽流的引射抽吸力使真空密閉容器真空度保持一恒定值，使真空蒸發(fā)降溫裝置的換熱效率穩(wěn)定、制冷介質的溫度穩(wěn)定，不受環(huán)境溫度的變化影響；
(3)水具有較高的汽化潛熱(水在一個大氣壓下的汽化潛熱為570kcal/kg)，真空密閉容器的真空度控制在一 0. 05MPa 一 0. 09MPa，部分循環(huán)冷卻水的蒸發(fā)要吸收大量的潛熱，可使循環(huán)冷卻水膜溫度降到8°C 15°C，明顯增大換熱管內外溫差，提高換熱效率5 15%。因此，在同等降溫量要求下本發(fā)明的真空蒸發(fā)降溫裝置可減少換熱管面積、減少設備占地面積；同時減少循環(huán)冷卻水量、降低循環(huán)冷卻水泵運行動力消耗；
(4)本發(fā)明中噴射氣流可采用飽和水蒸汽(壓力0.IMPa 0. 5MPa)、水氣混合流體(壓力> 0. 3MPa)或工廠廢熱蒸汽(壓力> 0. 3MPa)，水蒸汽(壓力0. IMPa 0. 5MPa)對循環(huán)冷卻水膜蒸發(fā)產(chǎn)生的低溫蒸汽(10°C 22°C)的抽吸排放效率遠高于電動排風機或真空泵； 噴射蒸汽噴射抽吸低溫蒸汽后降溫降壓凝結成軟化水、低溫蒸汽被抽吸排放后增溫增壓凝結成軟化水再回用于生產(chǎn)，循環(huán)使用、節(jié)能環(huán)保；利用工廠廢熱蒸汽經(jīng)加壓后作噴射氣流， 減少廢熱排放、低碳環(huán)保。


圖1為本發(fā)明真空蒸發(fā)降溫裝置的結構簡圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。本發(fā)明的真空蒸發(fā)降溫裝置，其結構如圖1所示包括真空密閉容器1及設置在其頂部的噴射抽吸器6和排空閥5 ；所述噴射抽吸器6與真空密閉容器1相通，噴射抽吸器 6包括拉瓦爾噴嘴7和流體排放出口 8 ；真空密閉容器1設置有制冷介質入口 2和制冷介質出口 4，制冷介質入口 2低于制冷介質出口 4，真空密閉容器1內部設置有蛇形換熱管3，蛇形換熱管3的一端與制冷介質入口 2連接，另一端與制冷介質出口 4連接，真空密閉容器1 底部還設置有垂直排水管15，所述垂直排水管15上設置有排水閥12 ；所述真空密閉容器1 內部設置有噴淋水分配器10，所述噴淋水分配器10位于蛇形換熱管3上方；噴淋水分配器 10通過循環(huán)冷卻進水管11與水塔連接。實施例1
采用如上所述的真空蒸發(fā)降溫裝置，對其降溫原理做進一步詳細的說明
(1)將循環(huán)冷卻水13泵送至真空密閉容器，同時打開排空閥以排出空氣，循環(huán)冷卻水 13經(jīng)噴淋水分配器10充滿真空密閉容器后，在密閉狀態(tài)下靠自重經(jīng)由垂直排水管15排出使真空密閉容器1內形成真空；
(2)水蒸汽、水氣混合流體或工廠廢熱蒸汽流經(jīng)噴射抽吸器6，經(jīng)拉瓦爾噴嘴噴射7形成的高速噴射氣流；
(3)在真空狀態(tài)下部分循環(huán)冷卻水迅速吸熱蒸發(fā)變成低溫蒸汽9，使流經(jīng)換熱管外面的循環(huán)冷卻水水膜14的溫度降到8°C 15°C，增大換熱管內外溫差；低溫蒸汽被高速噴射氣流連續(xù)引射抽吸后，經(jīng)流體排放出口排放，使真空密閉容器內的真空度維持為某一真空度值；該真空度值根據(jù)工藝要求而定；
(4)制冷介質從制冷介質入口2進入真空密閉容器1內，沿蛇形換熱管3與換熱管外的循環(huán)冷卻水進行熱交換，失熱降溫后從制冷介質出口 4流出，完成降溫流程。水蒸氣的壓力為0. IMPa 0. 5MPa ；水氣混合流體的壓力> 0. 3MPa，流速1000米 /秒 1500米/秒；工廠廢熱蒸汽(壓力> 0. 3MPa)。制冷介質為循環(huán)冷卻水、高爐冷卻軟水或空調冷媒。
權利要求
1.一種真空蒸發(fā)降溫裝置，其特征在于，包括真空密閉容器及設置在其頂部的噴射抽吸器和排空閥；所述噴射抽吸器與真空密閉容器相通，噴射抽吸器包括拉瓦爾噴嘴及流體排放出口 ；真空密閉容器設置有制冷介質入口和制冷介質出口，制冷介質入口低于制冷介質出口，真空密閉容器內部設置有蛇形換熱管，蛇形換熱管的一端與制冷介質入口連接，另一端與制冷介質出口連接，真空密閉容器底部還設置有排水管；所述真空密閉容器內蛇形換熱管的上方設置有噴淋水分配器；噴淋水分配器通過與循環(huán)冷卻進水管與水塔連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的真空蒸發(fā)降溫裝置，其特征在于，所述真空密閉容器的真空度控制在一 0. 05MPa 一 0. 09MPa。
3.根據(jù)權利要求1所述的真空蒸發(fā)降溫裝置，其特征在于，所述排水管的高度為基于水塔至少11米。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的真空蒸發(fā)降溫裝置，其特征在于，所述排水管為垂直排水 管。
5.根據(jù)權利要求4所述的真空蒸發(fā)降溫裝置，其特征在于，所述垂直排水管上設置有排水閥。
全文摘要
一種真空蒸發(fā)降溫裝置，包括真空密閉容器及設置在其頂部的排空閥和噴射抽吸器；噴射抽吸器與真空密閉容器相通，其包括拉瓦爾噴嘴及流體排放出口；真空密閉容器設置有制冷介質入口和位于其之下的制冷介質出口，真空密閉容器內部設置有蛇形換熱管，蛇形換熱管的兩端分別與冷介質入口和制冷介質出口連接，真空密閉容器底部設置有垂直排水管；真空密閉容器內部設置有位于蛇形換熱管上方的噴淋水分配器，其通過循環(huán)冷卻進水管與水塔連接。本發(fā)明通過調整真空度調節(jié)真空蒸發(fā)降溫裝置的換熱效率，從而提高制冷介質的溫度穩(wěn)定性；在同等降溫量要求下，本發(fā)明可減少換熱管面積和設備占地面積；同時減少循環(huán)冷卻水流量、降低循環(huán)冷卻水泵運行動力消耗。
文檔編號F28D5/02GK102230751SQ20111014992
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權日2011年6月7日
發(fā)明者朱小林, 陳榮 申請人:華南理工大學