CN101793451A - 卧式管壳式冷凝器管排布置和管型选择优化方法 - Google Patents

Abstract

一种卧式管壳式冷凝器管排布置和管型选择优化方法，该卧式管壳式冷凝器管排上部传热管采用三维强化传热管，下部采用低肋管，且上、下部采用不同的排间距。和现有管排的排列布置方式不同，它的特点在于：1).不同位置采用不同的传热管管型，以适合于不同的传热管发挥不同的传热特点；2).不同管型采用不同的布置高度，以充分发挥不同强化传热管的优势；3).不同管型采用不同的布置间距，包括横向间距和纵向间距，以降低不同传热管对管排高度的敏感性。该方法在不改变原有换热器壳侧尺寸的基础上，替换了原有换热器仅采用一种横纵向管排间距，单纯采用一种传热管的方法，使铜材消耗比原来节约了近1/5，在满足原有的换热量要求的基础上还可稍有提高。

Description

卧式管壳式冷凝器管排布置和管型选择优化方法

技术领域

本发明涉及一种卧式管壳式冷凝器管排布置和管型选择的方法，具体涉及一种卧式管壳式冷凝器管排布置和管型选择优化方法。

背景技术

管壳式冷凝器是大型制冷空调系统里面的关键换热部件，冷凝器的换热效率直接影响了整个制冷机组的高效运行，因此设计高性能的冷凝器是提高制冷系统综合性能的有效途径。

目前使用的卧式管壳式冷凝器的管排布置方法的缺点在于不同管程的管排横向、纵向间距一致，且间距较小，不利于每根强化传热管进行高效换热；在管型的选择上，有的统一使用低肋管，有的则全部使用三维高效传热管，三维高效传热管的单管性能优越，但是安装到管壳式冷凝器以后管束整体性能不能有效地发挥出来，因此必须通过合理的管排布置来提高不同管型在卧式管壳式冷凝器上的综合性能。

发明内容

本发明的目的在于克服已有冷凝器管排布置方式简单紧密，管型选择单一，有色金属铜消耗量大，传热效率低的缺点，提供了一种高效紧凑的卧式管壳式冷凝器管排布置和管型选择优化方法来改善管壳式冷凝器的综合性能，同时节约了铜材消耗，简化了管型的加工难度。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：该卧式管壳式冷凝器管排上部传热管采用三维强化传热管，下部采用低肋管，且上、下部采用不同的排间距。

本发明卧式管壳式冷凝器管排上部布置3～5排三维强化传热管，该三维强化传热管管排的纵向间距为该三维强化传热管的外径加上21-31mm，下部均采用二维低肋管，该二维低肋管管排的纵向间距为该二维低肋管外径加上6～13mm。

所说的三维强化传热管的外径为19.04mm，管排纵向间距为40～50mm，二维低肋管的外径为19.04mm，管排纵向间距为25～32mm。

所说的置于同一水平排的三维强化传热管或二维低肋管的间距相等，该三维强化传热管或二维低肋管横向管间距为该三维强化传热管或二维低肋管的外径加上4～7mm。

所说的三维强化传热管和二维低肋管的外径为19.04mm，同一水平排的横向间距为23-26mm。

与现有卧式管壳式冷凝器管排排列方式相比，本发明具有以下特点：

1、不同位置采用不同的管型，有利于不同的传热管发挥不同的换热特点，节约了铜耗材。

2、不同管型采用不同的上下排间距，充分发挥不同类型传热管的换热优势；

3、对于三维强化传热管单独设置不同的管排总数，使三维强化传热管的高性能换热区间得到充分利用，其余管排由对管排敏感性小的低肋管进行布置；

4、对原有采用三维强化管均匀布置的换热器进行改造，壳体尺寸不变，只是管排布置方式进行改变，换热量不仅能满足原有换热要求，而且还能稍有提高。

附图说明

图1是本发明实施的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

为了进一步说明本发明方案的设计依据，首先对管型特点和各种管排布置优劣性进行分析：1)气相制冷剂进入管壳式冷凝器以后，在强化传热管表面凝结成液体，形成一层液膜，管排上层的凝结液膜滴到管排下层，管排下方的传热管表面液膜就进一步加厚。而制冷剂膜状凝结的主要热阻大小取决于该液膜层的厚度。通过实验研究，三维强化传热管在较少的凝液淹没情况下能发挥其减薄液膜厚度降低凝结换热热阻的作用，但是随着管排下方凝液液膜厚度的增加，下层管排很难发挥像管排上层一样高效的凝结换热作用。另外的实验研究还表明，低肋管凝结换热对管排数的敏感性低，下层传热管的传热系数相比于上层传热管的传热系数减小很少。另外，只要管外肋密度选择合适，也可以达到和三维传热管同样的换热系数，而且低肋管相对于三维传热管的加工相对简单得多。

2)通过实验研究表明，由于上层管排凝液降落的冲击作用，三维强化传热管和低肋管均存在一个最优的管排布置高度。如果管排之间相差高度太小，凝结液膜就会在传热管表面积聚，换热系数随着高度的减小会进一步减小；而相差高度太大，有限空间内布置的管排数目就会很少，同样达不到总换热量的要求。

鉴于以上分析，本发明提出了卧式管壳式冷凝器管排上层传热管布置选用三维强化传热管，下层采用低肋管的优化设计方法。针对三维传热管和低肋管各自的传热特点，本发明同时提出了更为优化的管排间距，即上疏下密，不同位置采用不同传热管的布置方法。替换了原有换热器采用单一横向纵向管排间距，单纯采用一种传热管的方法。通过估算，这种布置方法能节约近1/5的铜材，换热量满足原有换热要求且可略有提高。考虑各种综合因素，本发明的设计方法换热量能满足原有换热器的换热要求，但是有色金属铜消耗量可比原来减少了近1/5。

参见图1，本发明冷凝器管排上部布置3～5排三维强化传热管，如果传热管外径为19.04mm，管排纵向间距为40～50mm；其余外径传热管纵向间距为该传热管的外径加上21～31mm。下部均采用二维低肋管，与三维强化传热管相邻的低肋管及各低肋管的纵向排间距选择，如果传热管外径为19.04mm，管排纵向间距为25～32mm；其余外径传热管纵向间距为该传热管的外径加上6～13mm。

置于同排的三维强化传热管或低肋管的间距相等，传热管外径为19.04mm，则传热管横向管间距为23～26mm；其余外径传热管横向间距为该传热管的外径加上4～7mm。

每一横排的传热管总数根据换热器布置需要，或在要改造的换热器原有尺寸的基础上选择每一排的总传热管数。纵向管排数根据实际热负荷，水侧流程数目和换热器的其它实际需要选择布置高度。

Claims (5)

1.一种卧式管壳式冷凝器管排布置和管型选择优化方法，其特征在于：该卧式管壳式冷凝器管排上部传热管采用三维强化传热管，下部采用低肋管，且上、下部采用不同的排间距。

2.根据权利要求1所述的壳式冷凝器管排布置和管型选择优化方法，其特征在于：所说的卧式管壳式冷凝器管排上部布置3～5排三维强化传热管，该三维强化传热管管排的纵向间距为该三维强化传热管的外径加上21-31mm，下部均采用二维低肋管，该二维低肋管管排的纵向间距为该二维低肋管外径加上6～13mm。

3.根据权利要求2所述的壳式冷凝器管排布置和管型选择优化方法，其特征在于：所说的三维强化传热管的外径为19.04mm，管排纵向间距为40～50mm，二维低肋管的外径为19.04mm，管排纵向间距为25～32mm。

4.根据权利要求1所述的卧式管壳式冷凝器管排布置和管型选择优化方法，其特征在于：所说的置于同一水平排的三维强化传热管或二维低肋管的间距相等，该三维强化传热管或二维低肋管横向管间距为该三维强化传热管或二维低肋管的外径加上4～7mm。

5.根据权利要求4所述的壳式冷凝器管排布置和管型选择优化方法，其特征在于：所说的三维强化传热管和二维低肋管的外径为19.04mm，同一水平排的横向间距为23-26mm。

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