一种制冷用同心圆套筒型垂直降膜吸收器

摘要

一种制冷用同心圆套筒型垂直降膜吸收器，吸收器上端盖、吸收器中段降膜区、吸收器下端盖自上而下依次法兰螺栓连接；上、下端盖分别开有吸收液进、出口、冷却水进、出口和气体进、出口；中段降膜区采用同心圆套筒结构，套筒之间形成的环状空间为降膜液流道和冷却水流道，两种流道间隔分布，在吸收液流道两侧的壁面降膜。中段降膜区的上、下端面直径位置各平行连接一凹槽结构体；凹槽结构体一面为纵凹槽，另一面为横凹槽，纵凹槽与冷却水隔离结构体嵌接，每个横凹槽卡接同心圆套筒；在降膜液流道上部设置环形成膜结构体。本发明可使降膜面积大幅度增大，极大地提高了吸收效率，设备紧凑而换热充分，有利于实现吸收器的小型化。

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冷用同心圆套筒型垂直降膜吸收器。用于空调、冷藏等吸收式制冷工业或其他相关工业。

背景技术

吸收器是吸收式制冷系统中极其重要的一部分，它的体积、性能都对制冷循环系统起到至关重要的作用，目前市场上使用最多的吸收器采用水平管外降膜式吸收，这种降膜方式存在体积过大、成膜不易均匀稳定，吸收效率低等问题。同样的工作条件下垂直管降膜吸收器的传热传质性能优于水平管，主要因为垂直管布液均匀，覆盖率好。虽然有这些优点，但是相同吸收效果下降膜吸收器的体积比鼓泡式大，所以改进垂直管降膜式吸收器的吸收效果、减小吸收器体积的研究仍然是急需解决的问题。

发明内容

本发明公开了一种制冷用同心圆套筒型垂直降膜吸收器，其目的为了克服现有的降膜吸收器体积大，成膜不易均匀稳定，吸收效率低等不足。本发明设计的同心圆套筒型垂直降膜吸收器，利用同心圆套筒结构，套筒之间形成的环状空间分别为降膜吸收流道和冷却水流道(如图2)，与传统的竖管降膜方式相比，其降膜面积是原来的1.56-2.0倍，且吸收液流道与冷却水流道的相间布置使得冷却效果增强，不但增加了降膜吸收面积，而且通过换热效果的改善提高了吸收效率，达到了减小吸收器体积的目的。

一种制冷用同心圆套筒型垂直降膜吸收器，包括吸收器上端盖、吸收器中段降膜区、吸收器下端盖三个区段，其特征在于：吸收器上端盖、吸收器中段降膜区、吸收器下端盖三个区段自上而下依次法兰螺栓连接；

A)所述的吸收器中段降膜区，采用同心圆套筒结构，套筒之间形成的环状空间为降膜液流道和冷却水流道，降膜液流道与冷却水流道间隔分布；在中段降膜区的上、下端面直径位置各平行连接一凹槽结构体；所述的凹槽结构体，一面为“U”形纵凹槽，另一面为“U”形横凹槽，横凹槽的数量是同心圆套筒数量的两倍，每个横凹槽卡接同心圆套筒；在降膜液流道的上部设置环形成膜结构体，所述的环形成膜结构体上连接定位结构，定位结构固定在两侧的套筒降膜板上；溶液经环形成膜结构体沿降膜液流道两侧的套筒降膜板形成降膜；

B)在上端盖，凹槽结构体的一侧设置吸收液进口、另一侧设置冷却水出口上端盖顶部中心位置设置气体出口；

C)在下端盖凹槽结构体两侧，与吸收液进口同侧设置冷却水进口，与冷却水出口同侧设置气体进口，下端盖底部中心位置设有吸收液出口；

D)在上端盖的冷却水出口侧和下端盖的冷却水进口侧分别设置冷却水隔离结构体；所述的冷却水隔离结构体是由一块半圆形隔板、一块矩形隔板以及相应端盖内壁围成的半圆柱形腔体，其半圆形隔板直径侧与矩形隔板的一侧边缘垂直焊接，圆边侧与相应端盖内壁焊接，其矩形隔板的另一边嵌接在凹槽结构体的纵凹槽内，嵌接之间用橡胶垫密封；

E)在上端盖的冷却水出口侧和下端盖的冷却水进口侧，中段降膜区上、下端面的降膜液流道封闭，而冷却水流道与冷却水隔离结构体连通，在上端盖的吸收液进口一侧和下端盖的气体进口一侧，中段降膜区上、下端面的冷却水流道封闭，而降膜液流道分别与上端盖的吸收液进口和下端盖的气体进口连通。中段降膜区上、下端面均采用一半冷却水流道开放一半降膜液流道开放的布局，且凹槽结构体的两端与在中段降膜区的外壳内壁间，以及中段降膜区上、下端面处所有封闭的降膜液流道和冷却水流道均通过焊接实现密封，使降膜液和冷却水在各自的流道流通互不干扰。

所述的环形成膜结构体是一个环形的板片，环形上端面中间凸，两侧边倾斜，溶液落到环形成膜结构体后，可直接分流到两侧的套筒降膜板上，沿壁面成膜，液膜均匀，板片上无余液。

所述的环形成膜结构体上连接有三个定位结构。

本发明所述同心圆套筒型垂直降膜吸收器的有益效果：

1.采用层层套筒结构，降膜面积是传统降膜面积的1.56-2.0倍，大大增加了降膜面积，提高了吸收效率。

2.在降膜液流道两侧降膜，以及冷却水流道和降膜流道相互间隔的布置，增大降膜面积的同时，提高了冷却水的利用效率，改善了冷却效果，增强了传热，有利于实现吸收器的小型化。

3.采用环形成膜结构，克服了降膜不稳定不均匀等问题。

4.采用凹槽结构体，不仅实现了上下端盖内部与中段降膜区的连接和密封，也解决了套筒的固定问题。

附图说明

图1同心圆套筒型垂直降膜吸收器整体结构示意图；

图2同心圆套筒型垂直降膜吸收器(A-A)剖面图；

图3凹槽结构体示意图；

图4同心圆套筒型垂直降膜吸收器中段降膜区上(下)端面图；

图5中段降膜区横截面(B-B)局部示意图；

图6中段降膜区中心竖截面局部示意图；

图7环形成膜结构体示意图；

图8环形成膜结构体横断(C-C)剖面图。

1、吸收器上端盖，2、中段降膜区，3、吸收器下端盖，4、气体进口，5、气体出口，6、吸收液进口，7、吸收液出口，8、冷却水进口，9、冷却水出口，10、套筒降膜板，11、环形成膜结构体，12、定位结构，13、冷却水隔离结构体，14、冷却水流道，15、降膜液流道，16、凹槽结构体，17、纵凹槽，18、横凹槽，19、螺栓。

(顺流操作时，5是被吸收气体进口，4是被吸收气体出口；逆流操作时4是被吸收气体进口，5是被吸收气体出口，以逆流为例)

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1、图2所示：一种制冷用同心圆套筒型垂直降膜吸收器，主要包括吸收器上端盖1、吸收器中段降膜区2、吸收器下端盖3、气体进口4、气体出口5、吸收液进口6、吸收液出口7、冷却水进口8、冷却水出口9、套筒降膜板10、环形成膜结构11、定位结构12、冷却水隔离结构体13、凹槽结构体16、螺栓19。

吸收器上端盖1、吸收器中段降膜区2、吸收器下端盖3三个区段自上而下依次法兰螺栓连接；所述的吸收器中段降膜区2，采用同心圆套筒结构，套筒之间形成的环状空间为降膜液流道15和冷却水流道14，降膜液流道与冷却水流道间隔分布；在中段降膜区2的上、下端面直径位置各平行连接一凹槽结构体16。

如图3所示：所述的凹槽结构体16，一面为“U”形纵凹槽，另一面为“U”形横凹槽，横凹槽的数量是同心圆套筒数量的两倍，每个横凹槽卡接同心圆套筒，起到连接固定同心圆套筒的作用。

如图5和图7所示：在降膜液流道15的上部设置环形成膜结构体11，所述的环形成膜结构体11上连接定位结构12，定位结构12固定在两侧的套筒降膜板10上；

如图6所示：溶液经环形成膜结构体11沿降膜液流道15两侧的套筒降膜板10形成降膜；

如图8所示，所述的环形成膜结构体11是一个环形板片，环形成膜结构体11上端面中间凸，两侧边倾斜，溶液落到环形成膜结构体11后，可直接分流到两侧的套筒降膜板10上，沿壁面成膜，液膜均匀，板片上无余液。所述的环形成膜结构体11上连接有三个定位结构12。

如图2所示，在上端盖1，凹槽结构体的一侧设置溶液进口6、另一侧设置冷却水出口9，上端盖1顶部中心位置设置气体出口5；在下端盖3凹槽结构体两侧，与溶液进口6同侧设置冷却水进口8，与冷却水出口9同侧设置气体进口4，下端盖底部中心位置设有溶液出口7。

在上端盖的冷却水出口侧和下端盖的冷却水进口侧分别设置冷却水隔离结构体13；所述的冷却水隔离结构体13是由一块半圆形隔板、一块矩形隔板以及相应端盖内壁围成的半圆柱形腔体，其半圆形隔板直径侧与矩形隔板的一侧边缘垂直焊接，圆边侧与相应端盖内壁焊接，其矩形隔板的另一边嵌接在凹槽结构体的纵凹槽17内，嵌接之间用橡胶垫密封。

如图4所示：在上端盖的冷却水出口9侧和下端盖的冷却水进口8侧，中段降膜区2上、下端面的降膜液流道15封闭，而冷却水流道14与冷却水隔离结构体13连通，在上端盖的吸收液进口6一侧和下端盖的气体进口4一侧，中段降膜区2上、下端面的冷却水流道14封闭，而降膜液流道15分别与上端盖的吸收液进口6和下端盖的气体进口4连通。中段降膜区2上、下端面均采用一半冷却水流道开放一半降膜液流道开放的布局，且凹槽结构体16的两端与在中段降膜区2的外壳内壁间，以及中段降膜区上、下端面处所有封闭的降膜液流道和冷却水流道均通过焊接实现密封，使降膜液和冷却水在各自的流道流通互不干扰。

吸收溶液从吸收液进口6进入吸收器，由降膜液流道开放侧进入中段降膜区2，经环形成膜结构体11布膜，沿降膜液流道两侧的套筒降膜板10成膜流下，流入到下端盖并由吸收液出口7流出。冷却水由冷却水进口8进入下端盖冷却水隔离结构体13从开放的冷却水环形流道进入中段降膜区2，在冷却水流道14往上流动，在冷却水环形流道流动带走吸收热，进入上端盖的冷却水隔离结构体13，从冷却水出口9流出。

逆流操作时，吸收液从吸收液进口6进入吸收器并在降膜液流道成膜，被吸收气体从气体进口4进入，经降膜液流道上升与降膜液逆向流动接触吸收，吸收终了的溶液从吸收液出口7排出，吸收剩余的气体从气体出口5排出进行处理。顺流操作时，吸收液从吸收液进口6进入吸收器并在降膜液流道成膜，被吸收气体从上端气体进口5进入吸收器，在降膜流道内与降膜同方向流动接触吸收，吸收终了的溶液从吸收液出口7排出，吸收剩余的气体从下部气体出口4排出进行处理。文中均以逆流操作为例。