一种具有超声雾化补偿装置的水平降膜蒸发器

本发明属于高效换热器节能，具体涉及一种具有超声雾化补偿装置的水平降膜蒸发器。

背景技术：

1、降膜蒸发是指工质在重力、粘滞力和表面张力的作用下，经布液器均匀布液后沿加热管外壁面铺展呈薄膜状向下流动，在下降过程中管内的热量传递给液膜使其蒸发的过程，具有小流量、小温差、高传热传质系数和低动力消耗等优点，被广泛应用于空调制冷系统等领域。然而，在实际的应用场景下，当降膜流量较低或热流密度较高时，由于液膜蒸发或汽液夹带现象使得液膜在管表面的覆盖率进一步下降，导致水平降膜管的下层换热管表面发生干斑，从而引起单位面积上的传热效率大幅下降，使降膜蒸发器难以达到理想的传热性能。如若为了避免出现蒸干区而加大液态制冷剂的量，则未蒸发的制冷剂将在蒸发器底部大量积液成为满液式，降低了制冷剂利用效率与设备的整体经济性。

2、针对以上问题，亟须一种可以抑制干斑现象的热工设计方法，以保证降膜蒸发器的运行效率。

技术实现思路

1、本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种具有超声雾化补偿装置的水平降膜蒸发器，利用超声雾化喷嘴将降膜完成后沉积在蒸发器底部的制冷剂雾化，并在重力作用下重新附着于换热表面，从而抑制换热管表面干斑现象的发生。

2、本发明的技术方案是：

3、一种具有超声雾化补偿装置的水平降膜蒸发器，包括：水平降膜蒸发装置，包括水平布置的换热管束，换热管束内部流动热流体，外部制冷剂在布液器的作用下自上而下滴落形成降膜流动，从而吸收热流体的热量进行蒸发；和超声雾化补偿装置，设置于水平降膜蒸发装置的内底部，包括：微型泵，用于泵送滴落沉积于水平降膜蒸发装置内底部的制冷剂，和超声雾化喷嘴，位于换热管束下方，将微型泵泵送的制冷剂雾化为微小的液滴后向上喷出，与换热管束表面初始液膜融合并再次形成降膜流动。

4、优选的，超声雾化喷嘴数量为若干，且在换热管束下方呈阵列式均匀布置。

5、优选的，超声雾化补偿装置还包括：集液管，与微型泵连接并连通，用于输送微型泵抽取的制冷剂；分液头，与集液管连接并连通，分配集液管输送的制冷剂；分配管，一端与分液头连接并连通，另一端连接并连通超声雾化喷嘴。

6、优选的，水平降膜蒸发装置还包括：水平布置的壳体；制冷剂进口和制冷剂出口，设于壳体上部，分别用于流入及流出制冷剂，且制冷剂进口位于壳体顶部中央；布液器，沿壳体的长度方向且水平布置于壳体的内顶部且位于换热管束上方，用于承接制冷剂进口通入的制冷剂并均匀向下分布滴落至换热管束的表面；封头，数量为2，为半球面体，设置于壳体的两端；管板，数量为2，设置于封头和壳体之间，用于固定换热管束；以及热流体入口和热流体出口，均与换热管束连通，用于流入及流出热流体。

7、优选的，具有超声雾化补偿装置的水平降膜蒸发器工作时依据换热管束表面液膜的流态设置运行模式，当换热管束表面液膜覆盖率维持在较高水平时，超声雾化补偿装置开启对换热效果改善不大，保持关闭；当换热管束表面出现干斑现象，此时开启超声雾化补偿装置，经过雾化的制冷剂重新分配到换热管束表面，与换热管束表面初始液膜融合再次形成降膜流动。

8、本发明的有益效果在于：

9、(1)在降膜与喷雾的双重作用下，换热表面能够始终被液膜全面覆盖，有效解决了降膜蒸发器长期存在的布液不均和表面干斑问题。

10、(2)随着大量的液滴重新附着于换热表面，液膜的扰动得到增强，提高了设备的换热效率。

11、(3)蒸发器底部未蒸发的制冷剂得到再次利用，增加有效降膜换热面积的同时，制冷剂充注量可进一步降低10％～20％。

12、因此，这种换热技术在实现节能减排的同时，也提高了制冷剂的利用效率，满足了降膜蒸发器优化设计的多重需求，为制冷行业的可持续发展提供了新的解决方案。

技术特征：

1.一种具有超声雾化补偿装置的水平降膜蒸发器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的具有超声雾化补偿装置的水平降膜蒸发器，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的具有超声雾化补偿装置的水平降膜蒸发器，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的具有超声雾化补偿装置的水平降膜蒸发器，其特征在于：

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的具有超声雾化补偿装置的水平降膜蒸发器，其特征在于：

技术总结本发明提供了一种具有超声雾化补偿装置的水平降膜蒸发器，包括：水平降膜蒸发装置，包括水平布置的换热管束，换热管束内部流动热流体，外部制冷剂在布液器的作用下自上而下滴落形成降膜流动，从而吸收热流体的热量进行蒸发；和超声雾化补偿装置，设置于水平降膜蒸发装置的内底部，包括：微型泵，用于泵送滴落沉积于水平降膜蒸发装置内底部的制冷剂，和超声雾化喷嘴，位于换热管束下方，将微型泵泵送的制冷剂雾化为微小的液滴后向上喷出，与换热管束表面初始液膜融合并再次形成降膜流动。本发明利用超声雾化喷嘴将降膜完成后沉积在蒸发器底部的制冷剂雾化，并在重力作用下重新附着于换热表面，从而抑制换热管表面干斑现象的发生。技术研发人员：张天娇,苏孟阳,张华,刘妮,刘业凤,陈曦,豆斌林受保护的技术使用者：上海理工大学技术研发日：技术公布日：2024/8/5