[发明专利]一种适用于高湿高尘环境的空气冷却器及其设计方法

说明书

本发明公开一种适用于高湿高尘环境的空气冷却器，包括壳体和换热器组件，换热器组件包括一组竖向顺排的椭圆光管阵列，光管阵列的两侧设有一组供液管，供液管的末端设有分液器，分液器内设有若干道分液管，通过分液管将供液管与各椭圆光管连通；冷却剂流动方向与空气流动方向相互垂直。本发明通过采用特定尺寸的椭圆形光管形成特定阵列的换热组件，并搭配特定的空气和冷却剂的流动换热方式，有效克服了现有冷却器存在的缺陷，不易堵塞，长期运行后，冲洗污垢方便，压缩机可以正常回油，运行稳定；换热效果好，整体结构紧凑；空气阻力小，风机能耗低；适用于高湿高尘的煤矿、金矿和铜矿等的深井工作巷道。

技术领域

本发明属于制冷设备技术领域，具体涉及一种适用于高湿高尘环境的空气冷却器及其设计方法。

背景技术

煤矿、金矿和铜矿等的深井工作巷道，一般为高湿高尘环境，为保证工人的工作效率和身体健康，有些情况下需要采用制冷装置对这些环境的空气降温。这类制冷装置中，均涉及到一种氟利昂与高湿高尘空气的换热器。

常规空调中氟利昂与被冷却空气之间的换热器采用翅片管形式，翅片间距为1-2mm。这类装置用于本发明所属的高湿高尘空气冷却时，翅片易被堵塞，从而影响换热效果，甚至无法正常工作。目前的一种解决方案是采用大翅片间距，通常为6-10mm，但这种翅片管并不能完全解决翅片堵塞问题，且一旦翅片堵塞后，这种翅片管结构也不易清洗。

另一种解决方案是采用光管换热器。光管换热器将会大大降低换热器单位体积内换热量，从而使得换热器总体结构过大，用到的换热管数量增加，从而增加设备成本。同时采用光管换热器，在有限的空间许可，以及可用的制冷剂分液器许可下，制冷剂通路数目的设计选择往往很困难。当制冷剂通路数目选择的较小时，每根通路很长，制冷剂压力损失很大；当制冷剂通路数目选择的较大时候，每根通路可以缩短，但是制冷剂流速降低，存在压缩机不能顺利回油的风险。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种可适用于煤矿、金矿和铜矿等高湿高尘深井工作巷道的空气冷却器；

本发明的另一目的在于提供适用于高湿高尘深井工作巷道的空气冷却器的设计方法。

技术方案：本发明所述的一种适用于高湿高尘环境的空气冷却器，其特征在于：包括壳体和换热器组件，所述壳体罩设在换热器组件上，所述壳体的一端设有空气入口，另一端设有空气出口；所述换热器组件包括一组竖向顺排的椭圆光管阵列，所述光管阵列的两侧设有一组供液管，所述供液管的末端设有分液器，所述分液器内设有若干道分液管，通过所述分液管将供液管与各椭圆光管连通；所述椭圆光管阵列上下端分别设有上管束定位板和下管束定位板；所述上管束定位板和下管束定位板结构一致，设有与椭圆光管分布一致的固定孔，椭圆光管的两端对应安置在固定孔内；所述上管束定位板和下管束定位板的外侧分别设有管束连接弯头，将相邻的椭圆光管连接；所述椭圆光管阵列连接集气管，所述集气管上设有排气口，所述壳体上的对应位置设有供液管安装孔和排气口安装孔；冷却剂在椭圆光管内流动，空气在椭圆光管与壳体之间流动，且冷却剂流动方向与空气流动方向相互垂直。

进一步地，为最大化的提高换热效果，克服现有冷却器结构缺陷，避免堵塞、难回油等问题，所述椭圆光管的具体尺寸关系为：

π·d_o＝2·π·b+4(a-b) ①

式①、②中，d_o为所选管材的外径，a和b分别为椭圆截面的半长轴和半短轴长， v为蒸发器管路中制冷剂蒸汽流速，v_m为蒸发器管路中制冷剂质量流速，ρ为制冷剂蒸汽的密度，δ为管材壁厚。

进一步地，所述供液管内的供液速度为10-15m/s。

进一步地，所述供液管进口压力对应的饱和温度与出口压力对应的饱和温度的差值不大于3℃。