CN104006581B - 新型氨制冷冷凝器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型氨制冷冷凝器，包括列管换热器、循环管和喷射器，列管换热器的下管程连接冷却水进水管，上管程连接冷却水出水管，待液化和冷凝的氨蒸汽入口经喷射器进入列管换热器壳程的顶部；喷射器包括喷管、扩张管和喷射器管壁，喷管开口较大处连接待液化和冷凝的氨蒸汽入口，开口较小处连接扩张管开口较小处且连接处有环隙，扩张管开口较大处接通列管换热器壳程的顶部，喷射器管壁与喷管管壁、扩张管管壁形成密闭腔体，腔体与循环管接通。本发明通过文丘里效应巧妙合理的消除了空气富集膜对氨蒸汽冷凝和液化的影响，提高了氨制冷装置的效率和工作性能，节省了电力，结构简单，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种氨制冷装置中用于氨液化和冷凝的冷凝器。
背景技术
氨具有优良的热力学性能，在较大型的制冷***中，一般都是采用氨作为制冷剂。在制冷的压缩、冷凝、节流、蒸发四步循环中，氨的冷凝是其中四步循环之一，氨冷凝器就是利用循环水换热实现氨蒸汽的冷凝液化，氨冷凝器一般设计压力接近2.5MP，是典型的压力容器。
在氨的冷凝循环中，总传热系数受较多的因素影响，其中受混入其中的不凝性气体影响非常大，实际生产中的不凝性气体一般就是空气，由于在氨蒸汽的冷凝过程中，氨蒸汽定向移向换热表面换热冷凝，这样的过程中只要有少量不凝性气体就会富集在换热表面，形成空气富集膜。
氨蒸汽要实现冷凝，必须以扩散方式穿过空气膜，产生很大的传质阻力，直接使总传热系数降到很低，严重影响冷凝过程。一旦冷凝压力上升，直接使压缩机排气压力升高，引起压缩机电力消耗严重超标，导致制冷效果恶化。
虽然在氨制冷***中都有空气分离器，但最先进的空气分离器也不可能将***中的空气等不凝性气体100%去除，因而需要尽量消除空气富集膜的影响，提高换热系数。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是克服现有技术的不足，提供一种新型氨制冷冷凝器，该冷凝器通过文丘里效应，巧妙合理的消除了空气富集膜对氨蒸汽冷凝和液化的影响，提高了氨蒸汽的冷凝和液化效率，从而提高了氨制冷装置的工作性能，节省了电力，具有结构简单，实用性强的特点。
为克服现有技术的不足，本发明采取以下技术方案：
一种新型氨制冷冷凝器，包括列管换热器、循环管和喷射器，其特征在于：列管换热器的下管程连接冷却水进水管，上管程连接冷却水出水管，待液化和冷凝的氨蒸汽入口经喷射器进入列管换热器壳程的顶部，列管换热器壳程的中下部经循环管与喷射器连通；喷射器包括喷管、扩张管和喷射器管壁，喷管开口较大处连接待液化和冷凝的氨蒸汽入口，开口较小处连接扩张管开口较小处且连接处有环隙，扩张管开口较大处接通列管换热器壳程的顶部，喷射器管壁与喷管管壁、扩张管管壁形成密闭腔体，腔体与循环管接通。
本设计的核心是在传统氨制冷冷凝器结构的基础上加上一喷射器，喷射器由于氨蒸汽的喷入产生文丘里效应，使整个冷凝器内高压气体产生对流运动，在循环管内产生上升气流。
当待液化和冷凝的氨蒸汽从进气口导入，通过喷管使气体以较高速度喷入扩张管时，会在喷射器壁内腔产生一定的低压，低压会促使循环管内的气体被吸入、并从扩张管排出，类似泵连续吸入、这就是文丘里效应。
本发明的关键是要产生吸入、排出的气体循环功能，所以喷管和扩张管通过缩口提高了氨蒸汽流速，在腔体内产生负压就能带动整个冷凝器通过循环管形成气流对流循环。
虽然喷口面积逐步减小，但节流产生阻力很小，引起压缩机排气压力升高也可以完全忽略不计，对压缩机的影响远远小于由于微量不凝性气体存在影响冷凝所产生的压缩机排气压力增高，因而不会引起压缩机耗电的增加。
采用这种喷射器带动冷凝器的内部高压氨蒸汽循环，就能实现不断扰动和破除空气富集膜，从而大大提高氨蒸汽冷凝过程中的总传热系数，降低氨冷凝压力，使压缩机排气压力降低，压缩机电力消耗减少。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
没有运动部件、结构设计特别巧妙、简单、合理、利用喷射带动整体对流能不停扰动和破坏空气富集膜，实时更新换热面，保持较高的总传热系数；提高了总传热系数，就能降低氨冷凝压力，从而降低压缩机排气压力，降低电力消耗；氨蒸汽节流喷射度很小，根本不会引起电力消耗超标；设备简单、可靠，不需人工操作与维护。
附图说明
图1是新型氨制冷冷凝器的平面结构示意图。
图2是喷射器的平面放大图。
图中各标号表示：
1、冷却水出水管；2、换热器列管上封头；3、待液化和冷凝的氨蒸汽入口；4、喷射器；5、循环管；6、换热器外壁；7、换热器列管；8、氨液回流控制阀；9、换热器列管下封头；10、冷却水进水管；11、喷射器管壁；12、喷管；13扩张管。
具体实施方式
现结合附图，对本发明进一步具体说明。
如图1和图2所示新型氨制冷冷凝器，包括列管换热器、循环管5和喷射器4，列管换热器的下管程连接冷却水进水管1，上管程连接冷却水出水管10，待液化和冷凝的氨蒸汽入口3经喷射器4进入列管换热器壳程的顶部，列管换热器壳程的中下部经循环管5与喷射器连通4；喷射器4包括喷管12、扩张管13和喷射器管壁11，喷管12开口较大处连接待液化和冷凝的氨蒸汽入口3，开口较小处连接扩张管13开口较小处且连接处有环隙，扩张管13开口较大处接通列管换热器壳程的顶部，喷射器管壁11与喷管12管壁、扩张管13管壁形成密闭腔体，腔体与循环管5接通。
本设计的核心是在传统氨制冷冷凝器结构的基础上加上一喷射器4，喷射器4由于氨蒸汽的喷入产生文丘里效应，使整个冷凝器内高压气体产生对流运动，在循环管5内产生上升气流。
当待液化和冷凝的氨蒸汽从进气口3导入，通过喷管12使气体以较高速度喷入扩张管13时，会在喷射器壁内腔产生一定的低压，低压会促使循环管5内的气体被吸入、并从扩张管13排出，类似泵连续吸入、这就是文丘里效应。
本发明的关键是要产生吸入、排出的气体循环功能，所以喷管12和扩张管13通过缩口提高了氨蒸汽流速，在腔体内产生负压就能带动整个冷凝器通过循环管5形成气流对流循环。
虽然喷口面积逐步减小，但节流产生阻力很小，引起压缩机排气压力升高也可以完全忽略不计，对压缩机的影响远远小于由于微量不凝性气体存在影响冷凝所产生的压缩机排气压力增高，因而不会引起压缩机耗电的增加。
采用这种喷射器4带动冷凝器的内部高压氨蒸汽循环，就能实现不断扰动和破除空气富集膜，从而大大提高氨蒸汽冷凝过程中的总传热系数，降低氨冷凝压力，使压缩机排气压力降低，压缩机电力消耗减少。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (1)
1.一种新型氨制冷冷凝器，包括列管换热器、循环管和喷射器，其特征在于：列管换热器的下管程连接冷却水进水管，上管程连接冷却水出水管，待液化和冷凝的氨蒸汽入口经喷射器进入列管换热器壳程的顶部，列管换热器壳程的中下部经循环管与喷射器连通；喷射器包括喷管、扩张管和喷射器管壁，喷管开口较大处连接待液化和冷凝的氨蒸汽入口，开口较小处连接扩张管开口较小处且连接处有环隙，扩张管开口较大处接通列管换热器壳程的顶部，喷射器管壁与喷管管壁、扩张管管壁形成密闭腔体，腔体与循环管接通。
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