CN106288843A - 一种分液式螺旋板式冷凝器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分液式螺旋板式冷凝器，包括冷凝器本体，所述冷凝器本体的金属板，位于所述冷凝器本体的蒸气流道内的表面上设置有分液槽，所述分液槽沿着所述金属板的所述表面螺旋延伸，所述分液槽的中心端部与冷凝液出口连通，所述分液槽的开口朝上，用于承接从所述金属板的所述表面上流下的冷凝液。本发明中凝结于金属板上的冷凝液在铺展成液膜的过程中，会流入分液槽中，并沿着分液槽的螺旋曲线流道从冷凝液出口排出。这样就达到了减薄液膜，减少传热热阻，提高冷凝器的冷凝效果的目的。

Description

一种分液式螺旋板式冷凝器

技术领域

本发明涉及冷凝器技术领域，更具体地说，涉及一种分液式螺旋板式冷凝器。

背景技术

将两块相互平行的金属板，卷制成相互隔开的螺旋形流道而形成螺旋板式冷凝器。相互隔开的螺旋形流道分别为冷流体流道和热流体流道。比如在螺旋板式正丁烷冷凝器中，正丁烷蒸气流道为热流体流道，冷却水道为冷流体流道。蒸气从冷凝器的侧部的蒸气进口进入，沿着螺旋形的热流体流道流到冷凝器的中心，最后从冷凝器的底部的冷凝液出口排出。冷却水从冷凝器顶部的冷却水进口进入，最后从冷凝器侧部的冷却水出口流出。相邻且相隔的热流体和冷流体通过二者之间的金属板进行换热。

正丁烷蒸气以及其他蒸气在换热的过程中，在金属板上凝结形成的冷凝液会在金属板的板面上铺展成液膜。后续蒸气的冷凝只能在液膜上进行，蒸气冷凝的热量以导热和对流的方式通过液膜传送到金属板上，但是，液膜的热导性较差，成为凝结传热的主要热阻，传热效果较差，从而影响了冷凝器的冷凝效果。

因此，如何减薄液膜，减少传热热阻，从而提高螺旋板式冷凝器的冷凝效果，是本领域技术人员亟待解决的关键性问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种分液式螺旋板式冷凝器，该分液式螺旋板式冷凝器能够将冷凝过程的冷凝液分离，并及时引流至冷凝液出口，从而达到减薄液膜，减少传热热阻，提高冷凝器的冷凝效果的目的。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种分液式螺旋板式冷凝器，包括冷凝器本体，所述冷凝器本体的金属板，位于所述冷凝器本体的蒸气流道内的表面上设置有分液槽，所述分液槽沿着所述金属板的所述表面螺旋延伸，所述分液槽的中心端部与冷凝液出口连通，所述分液槽的开口朝上，用于承接从所述金属板的所述表面上流下的冷凝液。

优选地，所述分液槽凸出于所述金属板的所述表面。

优选地，所述分液槽包括沿纵向排布的多个。

优选地，所述冷凝器本体的中心处设置有排液管，多个所述分液槽的中心端部与所述排液管连通，所述排液管的底部与所述冷凝液出口连通。

优选地，所述金属板的所述表面上还设置有沿纵向延伸的引流槽，所述引流槽与所述分液槽交叉连通，所述引流槽将所述金属板的所述表面上的冷凝液引流到所述分液槽内。

优选地，所述引流槽包括围绕所述冷凝器本体的中心轴线设置的多个。

优选地，所述引流槽在所述金属板的所述表面上为凹槽。

优选地，还包括位于所述冷凝器本体的下方，与所述蒸气流道连通的导液槽，所述导液槽与所述冷凝液出口连通。

优选地，所述导液槽具有上盖板，所述上盖板上设置有多个气液分离孔，所述蒸气流道通过所述气液分离孔与所述导液槽连通，越靠近所述冷凝器本体的中心，所述气液分离孔的分布密度越大，或者是气液分离孔的孔径越大；多个所述分液槽的末端均与所述上盖板连接。

优选地，所述导液槽为螺旋下降式盘绕结构，所述导液槽的中心端部与所述冷凝液出口连通；或者所述导液槽为漏斗结构，所述导液槽的小端与所述冷凝液出口连通。

从上述技术方案可以看出，本发明在金属板位于蒸气流道内的表面上设置了分液槽，分液槽螺旋延伸，分液槽的中心端部与冷凝液出口相通。这样，凝结于金属板上的冷凝液在铺展成液膜的过程中，会流入分液槽中，并沿着分液槽的螺旋曲线流道从冷凝液出口排出。这样就达到了减薄液膜，减少传热热阻，提高冷凝器的冷凝效果的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的方案，下面将对实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一具体实施例提供的分液式螺旋板式冷凝器的结构示意图；

图2为本发明一具体实施例提供的分液槽和引流槽在金属板上的分布示意图；

图3为图2中I的放大图；

图4为本发明一具体实施例提供的分液式螺旋板式冷凝器的横剖面示意图；

图5为本发明一具体实施例提供的导液槽与冷凝液出口的结构示意图；

图6为本发明一具体实施例提供的分液式螺旋板式冷凝器的纵剖面示意图；

图7为本发明一具体实施例提供的漏斗状导液槽的示意图；

图8为本发明一具体实施例提供的分液槽直接与导液槽上盖板相连的结构示意图。

其中，1为分液槽、2为引流槽、3为气液分离孔、4为导液槽、5为冷凝液出口、6为蒸气入口、7为冷却液出口、8为冷却液进口、9为排液管。

具体实施方式

本发明提供了一种分液式螺旋板式冷凝器，该分液式螺旋板式冷凝器能够将冷凝过程的冷凝液分离，并及时引流至冷凝液出口，从而达到减薄液膜，减少传热热阻，提高冷凝器的冷凝效果的目的。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1-图8。在本发明一具体实施例中，分液式螺旋板式冷凝器包括冷凝器本体，冷凝器本体由两块相互平行的金属板，按照螺旋线绕制而成。冷凝器本体具有相邻且相隔的蒸气流道和冷却液流道。

本实施例还包括分液槽1，该分液槽1位于金属板上位于蒸气流道内的表面上。分液槽1沿着金属板的表面螺旋延伸，分液槽1的中心端部与排液口相通。分液槽1的开口朝上，用于承接从所述金属板的所述表面上流下的冷凝液。在本实施例中，凝结于金属板上的冷凝液在铺展成液膜的过程中，会流入分液槽1中，并沿着分液槽1的螺旋曲线流道流入冷凝液出口5，最终从冷凝液出口5排出。分液槽能够快速排除凝结液体，使冷凝液不能在传热壁面上积存并加厚液膜，有效减少冷凝液膜的厚度，使传热热阻减少，传热能力得到提高，冷凝器的效率也得到提高。

在本发明一具体实施例中，上述中的分液槽1优先选择为凸出于所述金属板的所述表面。这样更利于冷凝液落入分液槽1内。分液槽1的具有多种斜度，以满足实际要求。

在本发明一具体实施例中，上述中的分液槽1包括多个，多个分液槽1沿着冷凝器本体的中心轴线分布，或者说多个分液槽沿纵向排布。

在本发明一具体实施例中，在冷凝器本体的中心处设置有排液管9，多个分液槽1的中心端部均与排液管连通，排液管9的底部与冷凝液出口连通。凝结于金属板上的冷凝液在铺展成液膜的过程中，会流入分液槽1中，并沿着分液槽1的螺旋曲线流道流入排液管9中，之后从排液管9的底部进入到冷凝液出口5排出。优选地。将分液槽1设计成螺旋下降式结构，分液槽1的中心端部为其最低处。这样设置，利于分液槽1内的冷凝液沿着分液槽1流入排液管9内。

在本发明一具体实施例中，在金属板位于蒸气流道内的表面上还设置有引流槽2。引流槽2沿纵向延伸。引流槽2与分液槽1交叉连通。引流槽2将金属板表面的冷凝液引流到分液槽1内。当然，引流槽2还可以与纵向线成一定角度，本文对引流槽2的角度不作具体限定，只要能将金属板表面的冷凝液引流到分液槽1中，均落入本文的保护范围。

在本发明一具体实施例中，引流槽2包括围绕冷凝器中心轴线设置的多个。

在本发明一具体实施例中，引流槽2在金属板的表面上为凹槽。或者说引流槽2相对于金属板的表面向内凹陷。这样有利于更多的冷凝液汇集到引流槽2中。另外，引流槽2的背面为凸起结构，该凸起结构位于冷却液流道内。冷却液在流动的过程中受到凸起结构的扰动作用，从而减少传热热阻，同时，引流槽2凸起结构增大了冷却液与金属板的接触面积，从而强化了换热效果。另外，引流槽2的截面形状可以为弧形，可以为三角形，还可以为等腰梯形等多种形状。

在本发明一具体实施例中，还包括位于冷凝器本体的下方，与蒸汽流道连通的导液槽4，该导液槽4还与冷凝液出口5连通。蒸汽流道内的冷凝液被导液槽4导入到冷凝液出口5。

为了避免蒸气进入到导液槽4中，在本发明一具体实施例中，导液槽4具有上盖板，上盖板上设置有气液分离孔3。蒸气流道通过该气液分离孔3与导液槽4连通。冷凝液在气液分离孔3内形成液膜，实现气封，蒸气不能通过，冷凝液能够通过，阻气排液，从而达到气液分离的效果，保证蒸气在蒸气流道内冷凝。另外，冷凝液通过气液分离孔3流进导液槽4中并被排走，从而避免冷凝液在蒸气流道下端聚集，冷凝液不在蒸气通道内聚集就不会占用蒸汽流道的传热面积，从而就提高了冷凝器效率，减少了流动阻力，减少了压降。

由于冷凝器本体中心处的冷凝液较多，为了防止冷凝液堆积，限定越靠近冷凝器中心，气液分离孔3的分布密度越大，或者是气液分离孔3的孔径越大。气液分离孔3的孔径的大小可以根据具体的冷凝器来设置，本文对气液分离孔3的孔径的大小不作具体限定。另外，多个气液分离孔3可以排列为一条与导液槽4的螺旋曲线相同的螺旋曲线，也可以排列为两条并列的螺旋曲线，本文对气液分离孔3的排布方式不作具体限定。

在该实施例中，使多个分液槽1的末端均与导液槽4的上盖板连接，凝结于金属板上的冷凝液在铺展成液膜的过程中，会流入分液槽1中，并沿着分液槽1的螺旋曲线流道流到上盖板上，通过气液分离孔3进入导液槽4内。本实施例中的分液槽1从始端到末端的方向与分液槽1内的冷凝液的流动方向相一致。

在本发明一具体实施例中，导液槽4为螺旋下降式盘绕结构，导液槽4的螺旋曲线与蒸气流道的螺旋曲线相同。蒸气流道内形成的冷凝水落入导液槽4内，沿着导液槽4流入到导液槽4的中心处，最后从冷凝液出口5排出。螺旋下降式盘绕的导液槽4的底部有一定斜度，方便冷凝液及时汇集到导液槽4的中心端部，利于冷凝液及时排出。另外，导液槽4还可以为漏斗结构，漏斗状的导液槽4的小端与冷凝液出口5连通，冷凝液在漏斗状的导液槽4内汇集后流入冷凝液出口5。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种分液式螺旋板式冷凝器，包括冷凝器本体，其特征在于，所述冷凝器本体的金属板，位于所述冷凝器本体的蒸气流道内的表面上设置有分液槽(1)，所述分液槽(1)沿着所述金属板的所述表面螺旋延伸，所述分液槽(1)的中心端部与冷凝液出口(5)连通，所述分液槽(1)的开口朝上，用于承接从所述金属板的所述表面上流下的冷凝液。

2.根据权利要求1所述的分液式螺旋板式冷凝器，其特征在于，所述分液槽(1)凸出于所述金属板的所述表面。

3.根据权利要求1所述的分液式螺旋板式冷凝器，其特征在于，所述分液槽(1)包括沿纵向排布的多个。

4.根据权利要求3所述的分液式螺旋板式冷凝器，其特征在于，所述冷凝器本体的中心处设置有排液管(9)，多个所述分液槽(1)的中心端部与所述排液管(9)连通，所述排液管(9)的底部与所述冷凝液出口(5)连通。

5.根据权利要求3所述的分液式螺旋板式冷凝器，其特征在于，所述金属板的所述表面上还设置有沿纵向延伸的引流槽(2)，所述引流槽(2)与所述分液槽(1)交叉连通，所述引流槽(2)将所述金属板的所述表面上的冷凝液引流到所述分液槽(1)内。

6.根据权利要求5所述的分液式螺旋板式冷凝器，其特征在于，所述引流槽(2)包括围绕所述冷凝器本体的中心轴线设置的多个。

7.根据权利要求5所述的分液式螺旋板式冷凝器，其特征在于，所述引流槽(2)在所述金属板的所述表面上为凹槽。

8.根据权利要求3所述的分液式螺旋板式冷凝器，其特征在于，还包括位于所述冷凝器本体的下方，与所述蒸气流道连通的导液槽(4)，所述导液槽(4)还与所述冷凝液出口(5)连通。

9.根据权利要求8所述的分液式螺旋板式冷凝器，其特征在于，所述导液槽(4)具有上盖板，所述上盖板上设置有多个气液分离孔(3)，所述蒸气流道通过所述气液分离孔(3)与所述导液槽(4)连通，越靠近所述冷凝器本体的中心，所述气液分离孔(3)的分布密度越大；多个所述分液槽(1)的末端均与所述上盖板连接。

10.根据权利要求8所述的分液式螺旋板式冷凝器，其特征在于，所述导液槽(4)为螺旋下降式盘绕结构，所述导液槽(4)的中心端部与所述冷凝液出口(5)连通；或者所述导液槽(4)为漏斗结构，所述导液槽(4)的小端与所述冷凝液出口(5)连通。