用于机械蒸汽再压缩系统的具有管外微槽群的换热管技术方案

本发明专利技术公开了一种用于机械蒸汽再压缩系统的具有管外微槽群的换热管，用来提高机械蒸汽再压缩系统换热管管外蒸发、沸腾换热的能力，在需要强化换热的换热管管外用机械加工或者其他加工方式加工出许多按一定规则排布的微槽群。所述管外微槽群发挥两个作用：一是布液，液体通过喷淋或滴淋的方式喷洒到换热管管外，管外壁面存在细小微槽，依靠液体的表面张力，液体可以较为均匀的展开，有效换热面积增大；二是增强换热能力，研究表明微槽群复合相变换热机理存在高强度蒸发及核态沸腾共同作用能较大程度提高换热能力。

Heat exchanger tube with microtube grooves for mechanical vapor recompression system

The invention discloses a heat transfer tube with external microgrooves for the mechanical steam recompression system, which is used to improve the capacity of evaporation and boiling heat transfer outside the heat transfer tube of the mechanical steam recompression system. In the process of processing the heat exchange tube for external use, or in other processing methods, many rules are arranged in accordance with certain rules. A group of microgrooves. The outer microgrooves of the tube play two roles: one is the liquid, the liquid is sprayed out of the heat transfer tube through spray or dripping, and the outer wall of the tube has small microgrooves. Depending on the surface tension of the liquid, the liquid can be more evenly spread and the effective heat transfer area increases; the two is the enhancement of the heat transfer capacity, and the research shows microgrooves complex. The heat transfer mechanism of the combined phase has the function of high intensity evaporation and nuclear boiling, which can greatly increase the heat transfer ability.

【技术实现步骤摘要】
用于机械蒸汽再压缩系统的具有管外微槽群的换热管
本专利技术涉及一种具有管外槽道的换热管，尤其涉及一种用于机械蒸汽再压缩系统的管外微槽群换热管。
技术介绍
蒸发属于高能耗过程，由于传统蒸发器中二次蒸汽被冷凝后直接排放，因此整个蒸发过程需要消耗的新鲜蒸汽、循环水以及电能等较多，尤其对于处理量大、浓度低的物料，蒸汽的消耗是相当巨大的。相对于传统多效蒸发方式，机械蒸汽再压缩系统稳定后不需要额外蒸汽，通过输入少量绝热压缩功，提高蒸汽的热品位，从而有效利用低压蒸汽的大量热量。同样蒸发1kg水，机械蒸汽再压缩系统能耗37.4～57.4kJ，多效蒸发技术能耗465.3～581.7kJ。机械蒸汽再压缩系统特别适合于食品、药品浓缩、提纯，海水淡化等需要大量蒸汽的场合，其主要特点：①负压低温蒸发(50～90℃)，防止物料(蛋白质、药品成分)高温变性；②废热蒸汽的排放几乎为零，单位能量消耗较低，蒸发温和；③只需少量的蒸汽或者电能启动，启动后不再需要蒸汽，节能效果好；④配套设备较少，占地空间小，构造简单运行稳定。影响机械蒸汽再压缩系统的因素多且复杂，国内外学者对此进行了大量的研究，主要考察了喷淋密度、热流密度、蒸发温度、传热温差、传热管材料及其几何形状等因素的影响。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了提高机械蒸汽再压缩系统换热管管外液膜分布的均匀性及管外强化蒸发、沸腾传热的能力，本专利技术提供一种用于机械蒸汽再压缩系统的具有管外微槽群的换热管。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：用于机械蒸汽再压缩系统的具有管外微槽群的换热管，所述换热管的外表面形成有规则排布的微槽群，在换热管外进行微细尺度强化换热。上述方案中，所述微槽群包括轴向槽群和径向槽群。上述方案中，所述轴向槽群包括多条轴向槽道，所述径向槽群包括多条径向槽道，轴向槽道和径向槽道交叉排列，形成“井”字型分布。上述方案中，所述轴向槽道与换热管轴线的夹角小于90°。上述方案中，所述径向槽道与换热管轴线的夹角大于0°。优选地，所述径向槽道与换热管轴线的夹角为90°。上述方案中，所述夹角与待蒸发液体的粘度、浓度及表面张力相匹配。上述方案中，所述微槽群的微槽道的宽度在0.05～2mm范围内，深度在0.05～2mm范围内，相邻微槽道的间距在0.05～5mm范围内。上述方案中，所述换热管内部通高温蒸汽，外部喷淋待蒸发溶液。(三)有益效果本专利技术通过在换热管外开设微槽道进行微细尺度强化换热，微槽群在机械蒸汽再压缩系统中不仅可以起到强化换热的目的，还能起到均匀布液的作用。换热管外微槽群槽道依靠毛细力作用，可将落在管外的液滴或液滩均匀地摊开，实现增加有效换热面积的目的。同时，毛细微槽内工质的微细尺度蒸发和沸腾复合相变换热有着极高的换热强度，因而，微槽群换热管应用在机械蒸汽再压缩系统能够显著提高换热管管外换热效率。附图说明图1是本专利技术实施例的机械蒸汽再压缩系统简图。图2是本专利技术实施例的轴向槽道与换热管轴线的夹角为0°的换热管示意图。图3是本专利技术实施例的轴向槽道与换热管轴线的夹角为30°的换热管示意图。具体实施方式本专利技术提供一种用于机械蒸汽再压缩系统的具有管外微槽群的换热管，所述换热管外表面形成有规则排布的微槽群，在管外进行微细尺度强化换热。换热管外表面的微槽群包括轴向槽群和径向槽群，轴向槽群包括多条轴向槽道，径向槽群包括多条径向槽道，轴向槽道和径向槽道交叉排列，形成“井”字型分布。换热管材料可以是钢管、铜管、铝管、铸铁管等具有一定导热能力的管材。微槽形状可以是矩形微槽、三角形微槽、梯形微槽、半圆形微槽等。轴向槽道与换热管轴线的夹角大于等于0°小于90°，轴向槽道与换热管轴线的夹角是指换热管轴线与轴向槽群的轴向槽道在轴向平面的投影之间的夹角，根据待蒸发液体的粘度、浓度及表面张力性质确定，原则上，待蒸发液体的粘度越小，浓度越小，液体表面张力越大，需要待蒸发液体在管外停留的时间越长，因而夹角越小。径向槽道与换热管轴线的夹角大于0°小于等于90°，径向槽道与换热管轴线的夹角是指换热管轴线与径向槽群的径向槽道在轴向平面的投影之间的夹角，优选地，径向槽道与换热管轴线的夹角为90°。微槽群可以通过铣削、电火花线切割、电解蚀刻、高能束光蚀刻等加工方式，较为成熟的工艺是铣削机械加工方式。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。如图1所示为机械蒸汽再压缩系统简图，本专利技术实施例的换热管可用于该系统，所述机械蒸汽再压缩系统包括：压缩机1、蒸发室2、布液器3、换热管4、循环管泵5、板式换热器6、储液罐7、第一循环泵8和第二循环泵9。料液经循环管泵5送至蒸发室2的顶部，蒸发室2内布置本专利技术的具有管外微槽群的换热管4，料液由布液器3布液后在重力及负压环境下呈膜状自上而下流动，流经换热管的外表面，利用微槽群与换热管内的蒸汽换热，料液蒸发出的蒸汽被压缩机1吸入，经处理后返回蒸发室2循环作为蒸发料液的蒸汽使用。浓缩液浓度达标则直接收集到储液罐7，否则溶液继续从底部经循环泵8再送入布液器3，达到溶液浓缩的目的，最终完成浓缩液排出。实施例1如图2所示，本专利技术实施例的换热管41外表面轴向槽道42角度为0°，径向槽道角度为90°，轴向槽道42的宽度为0.4mm、深度为0.9mm，多条轴向槽道42平行排列，两两轴向槽道42之间的间距为0.4mm，该范围的毛细微槽42对无水乙醇或蒸馏水都有毛细力作用。微槽道“井”型结构能够在毛细力和重力的共同作用下均匀地摊开液膜，并增加液膜在换热管上停留的时间。本实施例更适合于浓度、粘度较大或者杂质较多的溶液。实施例2如图3所示，本实施例的换热管43外表面轴向槽道44角度为30°，径向槽道角度为90°，轴向槽道44的宽度为0.4mm、深度为0.9mm，多条轴向槽道44平行排列，两两轴向槽道44之间的间距为0.4mm，该范围的毛细微槽44对无水乙醇或蒸馏水都有毛细力作用。本实施例更适合于浓度、粘度较小或者杂质较少的溶液。这种螺旋形状的微槽群能增加液体在换热管的停留时间，进而增加换热时间，提高换热效率。以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于机械蒸汽再压缩系统的具有管外微槽群的换热管，其特征在于，所述换热管的外表面形成有规则排布的微槽群，在换热管外进行微细尺度强化换热。

【技术特征摘要】
1.用于机械蒸汽再压缩系统的具有管外微槽群的换热管，其特征在于，所述换热管的外表面形成有规则排布的微槽群，在换热管外进行微细尺度强化换热。2.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述微槽群包括轴向槽群和径向槽群。3.如权利要求2所述的换热管，其特征在于，所述轴向槽群包括多条轴向槽道，所述径向槽群包括多条径向槽道，轴向槽道和径向槽道交叉排列，形成“井”字型分布。4.如权利要求3所述的换热管，其特征在于，所述轴向槽道与换热管轴线的夹角小于90°。5.如权利要求3所述的换热管，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：单龙，胡学功，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11