CN103105075B - 一种立式螺旋折流板u型管式冷凝器 - Google Patents

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一种立式螺旋折流板U型管式冷凝器，包括壳体组件、管束组件、上封头组件等；其管束组件的螺旋折流板组的扇形折流板的下游边向上折弯形成挡液堰，位于管排之间；在扇形折流板的弧形边上设有上游疏液缺口和下游疏液缺口；扇形折流板的倾斜角从上到下分段减小；螺旋折流板组还可为双头螺旋或三头螺旋。扇形折流板不仅支撑管束，而且有助于将管束表面液膜刮干，并将凝结液引导到壳体内壁，沿壁面排放到底部，使在折流板下方的管子以干燥表面与蒸汽直接接触，提高凝结换热系数。本发明使得具有占地面积较小、抽管束方便、便于维修优点的立式管壳式冷凝器的换热系数得以提高。

Description

一种立式螺旋折流板U型管式冷凝器
技术领域
本发明涉及一种立式螺旋折流板U型管式冷凝器。
背景技术
冷凝器是完成蒸汽凝结成液体的热交换设备，广泛应用于发电、冶金、石油化工、制冷空调等行业。工业上遇到的凝结方式通常是膜状凝结，强化膜状凝结换热的要点是加速凝结液的排泄，减薄液膜厚度。由于立式冷凝器具有占地面积较小和因抽管束方便而结构简便(不必设置滚轮滚道)等优点，但采用弓形折流板换热器结构时因其壳侧凝结换热系数明显低于卧式冷凝器而应用受限。
发明内容
本发明提供一种能够强化立式冷凝器的凝结传热并能提高换热系数的立式螺旋折流板U型管式冷凝器。
本发明的思路是利用螺旋流动的离心作用和倾斜布置折流板的排液作用使立式冷凝器管束上的凝结液膜遇到倾斜折流板后不断排走，使之沿壳体内壁流下，因而在折流板下方的管束表面就不断得到“更新”，从而强化立式冷凝器的凝结传热，提高其换热系数。其技术方案如下：
一种立式螺旋折流板U型管式冷凝器，包括壳体组件、管束组件、上封头组件、环形密封垫、双腔室密封垫和紧固件组；所述壳体组件包括筒体、法兰A、下封头、壳侧流体进口接管、壳侧流体出口接管、支腿、底部接口与堵头；所述上封头组件包括法兰B、直管段、上封头、纵向隔板、管侧流体进口接管、管侧流体出口接管；所述管束组件包括U型管束、管板、螺旋折流板组、环形板、单头斜面定距套管组、双头斜面定距套管组、拉杆、垫圈B、螺母B和分隔条组；所述管束组件布置在壳体组件内，管束组件的管板下侧密封面通过环形密封垫与壳体组件的法兰A的密封面相接触，管板上侧密封面通过双腔室密封垫与上封头组件的法兰B和纵向隔板的密封面相接触，然后以紧固件组穿法兰A和法兰B的对应孔紧固；所述紧固件组包括螺栓、垫圈A和螺母A；所述螺旋折流板组包括多个扇形折流板，每块扇形折流板倾斜布置在筒体内且沿螺旋线分布，相邻扇形折流板的轴向投影相互搭接，所述U型管束和拉杆穿过所述扇形折流板上的对应管孔，所述扇形折流板由所述单头斜面定距套管组及双头斜面定距套管组支撑且所述单头斜面定距套管组及双头斜面定距套管组套设在拉杆上，使得在管板和环形板两个平面之间螺旋状布置的螺旋折流板组的各扇形折流板被夹持并紧固；其特征在于：
所述扇形折流板的下游边向上折弯形成挡液堰，所述挡液堰位于管排之间；在扇形折流板的弧形边上设有上游疏液缺口和下游疏液缺口，相邻扇形折流板中的上游扇形折流板的下游疏液缺口与下游扇形折流板的上游疏液缺口轴向对应。
比较好的是所述的立式螺旋折流板U型管式冷凝器的扇形折流板的倾斜角即折流板平面与筒体的横截面之夹角从上到下分段减小，上游段扇形折流板的倾斜角大于中游段扇形折流板的倾斜角，中游段扇形折流板的倾斜角大于下游段扇形折流板的倾斜角。
比较好的是所述的立式螺旋折流板U型管式冷凝器的螺旋折流板组为双头螺旋或三头螺旋。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1)立式冷凝器有占地面积较小和因抽管束方便而结构简便(不必设置滚轮滚道)，维修花费的时间相对卧式冷凝器结构可以缩短。
2)在立式冷凝器中，螺旋折流板的结构不仅起到支撑管束的作用，而且还是完美的“排液盘”，管束上的液膜遇到倾斜折流板后不断排走，因而在折流板下方的管束就可以干燥表面与蒸汽直接接触；同时蒸汽由上而下螺旋运动时受到的离心力也会使得凝结液流动方向指向外围，将汽流中的液滴甩向四周。总之，螺旋折流板的结构可使管束上液膜减薄，凝结换热系数大大提高。
3)将扇形折流板下游边折弯形成挡液堰，可避免折流板上收集的凝结液流又被蒸汽流吹回到蒸汽空间，同时扇形折流板下游边由中心向外围向下倾斜的结构也更容易使挡液堰引导凝结液流向外围壳体内壁。为了使流到壳体内壁的凝结液直接沿壁面流下，在折流板椭圆弧段设置上游疏液缺口和下游疏液缺口，在折流板的外围特别是挡液堰对应的位置形成疏液通道。本发明是将凝结液流引导到非传热面上，这样可有效实现将管束上凝结液由壳体内壁排向底部，避免液体聚集和演化为复杂两相流。
4)通过合理设计分段逐渐减小折流板的倾斜角，可分段逐渐减小流通截面，避免因蒸汽流速下降而造成换热弱化，增强凝结换热系数。设置双头或三头螺旋主要是为了增强排液效果从而提高凝结换热系数，同时也是为了减少管束的支撑距离，满足结构强度的需要，因为折流板的厚度因折弯的需要宜小于等于6mm。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明实施例中的一个周期的螺旋折流板组示意图。
具体实施方式
实施例  参见图1，一种立式螺旋折流板U型管式冷凝器，包括壳体组件1、管束组件2、上封头组件3、环形密封垫4、双腔室密封垫5和紧固件组6；所述壳体组件1包括筒体1-1、法兰A1-2、下封头1-3、壳侧流体进口接管1-4、壳侧流体出口接管1-5、支腿1-6、底部接口与堵头1-7；所述上封头组件3包括法兰B3-1、直管段3-2、上封头3-3、纵向隔板3-4、管侧流体进口接管3-5、管侧流体出口接管3-6；所述管束组件2包括U型管束2-1、管板2-2、螺旋折流板组2-3、环形板2-4、单头斜面定距套管组2-5、双头斜面定距套管组2-6、拉杆2-7、垫圈B2-8、螺母B2-9和分隔条组2-10；所述管束组件2布置在壳体组件1内，管束组件2的管板2-2下侧密封面通过环形密封垫4与壳体组件1的法兰A1-2的密封面相接触，管板2-2上侧密封面通过双腔室密封垫5与上封头组件3的法兰B3-1和纵向隔板3-4的密封面相接触，然后以紧固件组6穿法兰A1-2和法兰B3-1的对应孔紧固；所述紧固件组6包括螺栓6-1、垫圈A6-2和螺母A6-3；所述螺旋折流板组2-3包括多个扇形折流板，每块扇形折流板倾斜布置在筒体1-1内且沿螺旋线分布，相邻扇形折流板的轴向投影相互搭接，所述U型管束2-1和拉杆2-7穿过所述扇形折流板上的对应管孔，所述扇形折流板由所述单头斜面定距套管组2-5及双头斜面定距套管组2-6支撑且所述单头斜面定距套管组2-5及双头斜面定距套管组2-6套设在拉杆2-7上，使得在管板2-2和环形板2-4两个平面之间螺旋状布置的螺旋折流板组2-3的各扇形折流板被夹持并紧固；其特征在于：
所述扇形折流板的下游边向上折弯形成挡液堰2-3-1，所述挡液堰2-3-1位于管排之间；在扇形折流板的弧形边上设有上游疏液缺口2-3-2和下游疏液缺口2-3-3，相邻扇形折流板中的上游扇形折流板的下游疏液缺口2-3-3与下游扇形折流板的上游疏液缺口2-3-2轴向对应。
比较好的是所述的立式螺旋折流板U型管式冷凝器，其扇形折流板的倾斜角即折流板平面与筒体1-1的横截面之夹角从上到下分段减小，上游段扇形折流板的倾斜角大于中游段扇形折流板的倾斜角，中游段扇形折流板的倾斜角大于下游段扇形折流板的倾斜角。
比较好的是所述的立式螺旋折流板U型管式冷凝器的螺旋折流板组2-3为双头螺旋或三头螺旋。
立式冷凝器的工作过程如下：
冷却水走U型管的管程，吸收蒸汽的汽化潜热后，温度提高后流出。蒸汽从壳侧流体进口接管1-4进入立式冷凝器壳侧的上部，沿螺旋通道向下流动，蒸汽凝结在管束上，形成液膜后被倾斜折流板阻挡，刮下的液膜在重力作用下沿倾斜折流板向下流动，在挡液堰2-3-1的引导下流向壳体内壁，穿过折流板上的弧形疏液缺口2-3-2沿壳体内壁直接流向换热器底部。考虑到蒸汽容积流量在换热过程中逐步减少，所以折流板的倾斜角分段减小，使壳侧的截面积逐渐缩小，以适当抵消因蒸汽流速下降过快而造成的换热弱化。凝结液从壳侧流体出口接管1-5流出。螺旋折流板组2-3扇形折流板采用双头甚至三头螺旋的主要原因是有利于增强刮掉凝结液的效应，而且由于缩小支撑距离，可增强管束的结构强度。

Claims (2)

1.一种立式螺旋折流板U型管式冷凝器，包括壳体组件(1)、管束组件(2)、上封头组件(3)、环形密封垫(4)、双腔室密封垫(5)和紧固件组(6)；所述壳体组件(1)包括筒体(1-1)、法兰A(1-2)、下封头(1-3)、壳侧流体进口接管(1-4)、壳侧流体出口接管(1-5)、支腿(1-6)、底部接口与堵头(1-7)；所述上封头组件(3)包括法兰B(3-1)、直管段(3-2)、上封头(3-3)、纵向隔板(3-4)、管侧流体进口接管(3-5)、管侧流体出口接管(3-6)；所述管束组件(2)包括U型管束(2-1)、管板(2-2)、螺旋折流板组(2-3)、环形板(2-4)、单头斜面定距套管组(2-5)、双头斜面定距套管组(2-6)、拉杆(2-7)、垫圈B(2-8)、螺母B(2-9)和分隔条组(2-10)；所述管束组件(2)布置在壳体组件(1)内，管束组件(2)的管板(2-2)下侧密封面通过环形密封垫(4)与壳体组件(1)的法兰A(1-2)的密封面相接触，管板(2-2)上侧密封面通过双腔室密封垫(5)与上封头组件(3)的法兰B(3-1)和纵向隔板(3-4)的密封面相接触，然后以紧固件组(6)穿法兰A(1-2)和法兰B(3-1)的对应孔紧固；所述紧固件组(6)包括螺栓(6-1)、垫圈A(6-2)和螺母A(6-3)；所述螺旋折流板组(2-3)包括多个扇形折流板，每块扇形折流板倾斜布置在筒体(1-1)内且沿螺旋线分布，相邻扇形折流板的轴向投影相互搭接，所述U型管束(2-1)和拉杆(2-7)穿过所述扇形折流板上的对应管孔，所述扇形折流板由所述单头斜面定距套管组(2-5)及双头斜面定距套管组(2-6)支撑且所述单头斜面定距套管组(2-5)及双头斜面定距套管组(2-6)套设在拉杆(2-7)上，使得在管板(2-2)和环形板(2-4)两个平面之间螺旋状布置的螺旋折流板组(2-3)的各扇形折流板被夹持并紧固；其特征在于：
所述扇形折流板的下游边向上折弯形成挡液堰(2-3-1)，所述挡液堰(2-3-1)位于管排之间；在扇形折流板的弧形边上设有上游疏液缺口(2-3-2)和下游疏液缺口(2-3-3)，相邻扇形折流板中的上游扇形折流板的下游疏液缺口(2-3-3)与下游扇形折流板的上游疏液缺口(2-3-2)轴向对应。
2.根据权利要求1所述的立式螺旋折流板U型管式冷凝器，其特征在于：螺旋折流板组(2-3)为双头螺旋或三头螺旋。
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