CN105387758A - 一种带螺旋薄肋片的立式冷凝管 - Google Patents

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Abstract

一种带螺旋薄肋片的立式冷凝管，包括立式的冷凝管管体(1)，在所述冷凝管管体(1)上每隔一定间隔处沿周向设置有若干螺旋薄肋片(2)；相邻两层螺旋薄肋片(2)之间在周向上相互错开一定角度。本发明利用在冷凝管上设置螺旋薄肋片，及时的将凝结液或凝结液珠从换热表面上排走，显著提高性能，在动力，化工等领具有较大的节能潜能。同时间断的薄肋片会对流场造成一定的扰动，增强换热效果。增加换热面积，在一定程度上能够增强换热效果。

Description

一种带螺旋薄肋片的立式冷凝管
技术领域
本发明属于传热传质技术领域，具体涉及一种带具有疏水性表面螺旋弧形排液薄肋的立式冷凝管。
背景技术
凝结换热是伴随有相变的对流换热中的一种形式，相对于单相的对流换热，其换热效果更好。根据凝结液是否能够很好地润湿壁面，将凝结换热分为膜状凝结和珠状凝结两种形式。当换热表面能被凝结液很好地润湿，铺展成膜时，即是膜状凝结；当换热表面不能被凝结液很好地润湿，形成一个个液珠时，即发生珠状凝结。无论是膜状凝结还是珠状凝结，凝结液体都是构成蒸汽与换热壁面交换热量的热阻载体，而且膜状凝结在换热壁面始终存在一层连续的液膜，厚度沿重力方向增加，其热阻常常比珠状凝结大一个数量级以上。
珠状凝结的关键问题是在常规金属表面上难以产生和长久维持，即使在经处理的换热表面上，长时间运行后也极易转变为膜状凝结。实际工业应用中，特别是动力冷凝器上，往往得到的都是膜状凝结。
传统的排液装置，如泄液罩，圆环肋等，都会造成蒸汽流动死区，减少换热面积，而连续的螺旋肋耗材大，焊接困难，其非下倾式的表面可能导致凝结液在肋片根部附着、堆积，缓慢流动，对换热产生不利影响，且未经疏水处理的表面对排液速率也有一定的限制。而且，连续的螺旋肋不能适用于气体纵向冲刷冷凝管表面。针对于在冷凝管表面设置疏水带的方式(专利CN104748604)，明显不利的方面是减少了换热面积，而且凝结的液滴并不是总能理想地从疏水带表面脱离，尤其是在凝结率较大以及疏水带宽度设置不合理的情况下。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种带螺旋薄肋片的立式冷凝管，通过加快冷凝液的排液速率，使冷凝管的传热效率进一步提高。
一种带螺旋薄肋片的立式冷凝管，包括立式的冷凝管管体，在所述冷凝管管体上间隔设置有一层螺旋薄肋片；每层所述螺旋薄肋片沿周向设置有若干螺旋薄肋片；相邻两层螺旋薄肋片之间在周向上相互错开。
所述一定间隔为2～5倍的冷凝管管体外径的距离。
在所述冷凝管管体每隔一定间隔处的周向上每隔120°布置一个螺旋薄肋片，所述螺旋薄肋片的跨度为70°。
所述相邻两层螺旋薄肋片之间在周向上相互错开60°。
每一层螺旋薄肋片与相邻层上的螺旋薄肋片之间有10°的重叠区域。
所述螺旋薄肋片为弧形。
所述螺旋薄肋片的螺旋线螺旋角为30～45°。
所述螺旋薄肋片宽度为5～30mm，厚度为0.5～1mm。
所述螺旋薄肋片表面具有疏水性材料涂层。
所述螺旋薄肋片相较于与冷凝管管体上螺旋线延伸出来的螺旋曲面下倾30～45°。
有益效果：本发明与现有技术相比具有下述优点：
1.冷凝管表面的肋片会增加换热面积，能够增强换热效果。
2.当气体横向冲刷冷凝管表面时，因圆柱螺旋形薄肋片在轴向上是非连续的，能够保证气体顺利地流经换热表面，而且间断的薄肋片会对流场造成一定的扰动，增强换热效果。增加换热面积，在一定程度上能够增强换热效果。
3.当气体纵向冲刷冷凝管表面时，因圆柱螺旋线形薄肋片在周向上是间隔布置的，不会阻碍气体的流动，也不会形成换热死区，反而肋片的形式和布置方式对气体造成一定的扰动，起到强化传热的效果。
4.针对膜状凝结，利用本发明，可以及时地将凝结液从冷凝换热管表面排走，避免凝结液膜增厚。
5.针对珠状凝结，利用本发明，可以及时地将凝结液珠从冷凝换热管表面排走，避免凝结液珠积聚成膜，也有利于换热表面重新进行珠状凝结。
6.本发明并不需要在冷凝管上布置连续的螺旋肋，只是在每一定间隔处沿周向焊接上每层3个肋片螺旋形肋，工艺简单，成本低廉。
7.利用本发明，及时的将凝结液或凝结液珠从换热表面上排走，显著提高性能，在动力，化工等领具有较大的节能潜能。
附图说明
图1为依照本发明实施例的一种带具有疏水性表面螺旋弧形排液薄肋的立式冷凝管示意图；其中各部件及相应标记为：1-冷凝管管体；2-薄肋片。
图2为冷凝管表面附着的薄肋片的局部放大示意图。
图3为薄肋片倾角说明示意图。
图4为该冷凝管的俯视图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做更进一步地解释。下述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均处于本发明的保护范围之中。
图1为依照本发明实施例的一种带具有疏水性表面螺旋弧形排液薄肋冷凝管的示意图，该冷凝管包括冷凝管管体1和薄肋片2的结构，薄肋片2在冷凝管管体1上的分布和焊接，以达到及时排除冷凝液或冷凝液滴，增强冷凝管的换热效果的目的。
图2中螺旋薄肋片2为弧形，螺旋薄肋片2的螺旋角为30～45°，宽度为5～30mm，厚度为0.5～1mm；表面具有疏水性材料涂层，即液体与螺旋薄肋片2表面的接触角＞90°；当接触角＞90°时，水滴不会附着在固体表面上，而会滑落，这样螺旋薄肋片2表面对液体就呈疏水性。薄肋片2焊接在冷凝管管体1表面上，薄肋片2有着向外下倾的趋势，相较于与冷凝管管体(1)上螺旋线延伸出来的螺旋曲面下倾30～45°，即相较于与冷凝管管体(1)表面以正常方式焊接的螺旋曲面下倾30～45°。图3是薄肋片2倾角说明示意图。
图1中薄肋片2在冷凝管管体1上的分布是每层的周向上每隔120°布置一个螺旋薄肋片2，螺旋薄肋片2的跨度为70°(从俯视图上看)，各肋片沿螺旋线布置并向外下倾，轴向每隔2～5倍的管外径的距离布置一层(每层3个肋片)，相邻两层之间在周向上相互错开60°；而且从俯视方向看，每一层肋片与相邻层上的肋片之间有10°的重叠区域。图4是冷凝管的俯视图。
参照图1，当蒸汽在冷凝管管体1表面发生膜状凝结时，当地水膜会被薄肋片2斜向上的前端刺破并拦住，凝结液沿薄肋片2往下流的途中，其向外下倾式的设计和疏水性的表面涂层能够高效率地将凝结液及时从薄肋片2的弧外缘和下端排去，避免了凝结液在管表面增厚；当蒸汽在冷凝管管体1表面发生珠状凝结时，形成的液滴在重力作用下沿表面滑落，当接触到向外下倾的具有疏水性表面的薄肋片2时，液滴顺势从薄肋片2表面滚落，避免了液滴在管表面积聚成膜。当凝结液流量较小时，相邻层的肋片与肋片之间10°的重叠区域，保证了从上一层薄肋片2下端漏流的凝结液顺利地被本层薄肋片2接收。
本发明所提供的一种带具有疏水性表面螺旋弧形排液薄肋的立式冷凝管，不仅因不会肋片的存在而形成流动死区，而且能够高效及时地排除凝结液或凝结液滴，大幅增强冷凝管的换热效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种带螺旋薄肋片的立式冷凝管，包括立式的冷凝管管体(1)，其特征在于，在所述冷凝管管体(1)上间隔设置有一层螺旋薄肋片(2)；每层所述螺旋薄肋片(2)沿周向设置有若干螺旋薄肋片(2)；相邻两层螺旋薄肋片(2)之间在周向上相互错开。
2.根据权利要求1所述的带螺旋薄肋片的立式冷凝管，其特征在于，所述间隔为2～5倍的冷凝管管体(1)外径的距离。
3.根据权利要求1所述的带螺旋薄肋片的立式冷凝管，其特征在于，在所述冷凝管管体(1)每隔一定间隔处的周向上每隔120°布置一个螺旋薄肋片(2)，所述螺旋薄肋片(2)的跨度为70°。
4.根据权利要求1所述的带螺旋薄肋片的立式冷凝管，其特征在于，所述相邻两层螺旋薄肋片(2)之间在周向上相互错开60°。
5.根据权利要求1所述的带螺旋薄肋片的立式冷凝管，其特征在于，所述螺旋薄肋片(2)为弧形。
6.根据权利要求5所述的带螺旋薄肋片的立式冷凝管，其特征在于，所述螺旋薄肋片(2)的螺旋线螺旋角为30～45°。
7.根据权利要求1所述的带螺旋薄肋片的立式冷凝管，其特征在于，所述螺旋薄肋片(2)宽度为5～30mm，厚度为0.5～1mm。
8.根据权利要求1所述的带螺旋薄肋片的立式冷凝管，其特征在于，所述螺旋薄肋片(2)表面具有疏水性材料涂层。
9.根据权利要求1所述的带螺旋薄肋片的立式冷凝管，其特征在于，所述螺旋薄肋片(2)相较于与冷凝管管体(1)上螺旋线延伸出来的螺旋曲面下倾30～45°。
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