CN106288848B - 一种兼具排液功能的u形管式冷凝器用排气装置 - Google Patents

一种兼具排液功能的u形管式冷凝器用排气装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置，排气装置安装在U形管式冷凝器的筒体内并且设置在卧式布置的U形换热管的上排管与下排管之间；排气装置包括排气母管、吸气支管、集液板、拦液板和导液管，排气母管为T形管并且包括沿着筒体轴向方向布置的轴向管和沿着垂直于筒体轴向方向布置的径向管，轴向管与径向管相交且连通；吸气支管设置在所述径向管的两侧并与轴向管相交且连通；集液板设置在排气母管与吸气支管之间，集液板的两端设置有拦液板，拦液板上设置有若干根导液管；其中，轴向管的出口与筒体上的排气接管连接。本发明能排除不凝结性气体，还能排除排气结构上方管束的凝结液，提高冷凝传热系数并提高设备的经济性。

Description

一种兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置
技术领域
本发明涉及冷凝器技术领域，更具体地讲，涉及一种兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置。
背景技术
U形管式冷凝器在工业中具有广泛的应用，其中，不凝结性气体的存在对冷凝器的换热性能有较大的影响，例如，1％的不凝结气体会使凝结换热系数降低60％甚至更多。
工业中的冷凝器一般都设计有排除不凝结性气体的专用装置，而对于重力控制的水平冷凝管束来说，管外冷凝液的液膜厚度对凝结换热系数有较大的影响。并且，水平单排管比水平多排管的管外凝结系数大很多，这是因为随着管排数的增加，多排管中除首排管外的下排换热管外的液膜会随着上排换热管凝液的滴落而逐渐增厚，导致下排换热管的凝结换热系数显著降低。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种能够提高冷凝传热系数并提高设备经济性的兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置。
本发明提供了一种兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置，所述排气装置安装在U形管式冷凝器的筒体内并且设置在卧式布置的U形换热管的上排管与下排管之间；所述排气装置包括排气母管、吸气支管、集液板、拦液板和导液管，所述排气母管为T形管并且包括沿着筒体轴向方向布置的轴向管和沿着垂直于筒体轴向方向布置的径向管，所述轴向管与径向管相交且连通；所述吸气支管设置在所述径向管的两侧并与所述轴向管相交且连通；所述集液板设置在排气母管与吸气支管之间，所述集液板的两端设置有拦液板，所述拦液板上设置有若干根导液管；其中，所述轴向管的出口与所述筒体上的排气接管连接。
根据本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置的一个实施例，所述排气母管的直径大于吸气支管的直径，所述吸气支管的数量大于或等于2根。
根据本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置的一个实施例，所述吸气支管上均匀设置有若干个小孔，小孔的直径为6～8mm。
根据本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置的一个实施例，所述集液板与吸气支管均从所述轴向管的轴线开始向两侧倾斜向下，倾斜角为1～2°。
根据本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置的一个实施例，所述拦液板上开设有若干个半圆槽，所述导液管为半剖管；所述若干根导液管相应地固定在所述若干个半圆槽上。
根据本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置的一个实施例，所述导液管的出口与筒体内壁之间的距离为10～20mm。
根据本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置的一个实施例，所述排气装置通过支撑单元固定在筒体内，其中，所述支撑单元包括若干块支撑板和槽钢，所述支撑板沿着筒体的径向布置。
根据本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置的一个实施例，所述排气母管和吸气支管均固定在槽钢上，所述槽钢固定在支撑板上。
根据本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置的一个实施例，所述排气母管的轴向管通过方形密封板和导气筒与所述筒体上的排气接管连接。
与现有技术相比，本发明设计的兼具排液功能的冷凝器用排气装置不仅能排除不凝结性气体，而且能够排除排气结构上方管束的凝结液，减薄排气结构下方换热管的液膜厚度，从而提高冷凝传热系数并提高设备的经济性。
附图说明
图1示出了本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置布置在U形管式冷凝器中的主视结构示意图。
图2A示出了沿着图1中A-A线的局部剖视图；图2B示出了沿着图2A中B-B线的旋转剖视图。
图3示出了沿着图1中D-D线的局部剖视图。
图4A示出了本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置中吸气支管的主视结构示意图；图4B示出了沿着图4A中C-C线的剖视图。
图5A示出了本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置中导液管的主视结构示意图；图5B示出了图5A中导液管的A向视图
图6A示出了本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置中挡液板的主视结构示意图；图6B示出了图6A中挡液板的俯视图。
附图标记说明：
10-排气装置、11-排气母管、111-轴向管、112-径向管、12-吸气支管、121-小孔、13-导液管、14-集液板、15-拦液板、151-半圆槽、16-槽钢、17-方形密封板、18-导气管、20-筒体、21-筒体内壁、30-管板、40-U形换热管、50-支撑板、60-冷凝气进口、70-冷凝液出口、80-排气接管。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
对于重力控制的水平管束冷凝器来说，管外冷凝液的液膜厚度对凝结换热系数有较大的影响。并且，随着管排数的增加，多排管中除首排管外的下排换热管外的液膜会随着上排换热管凝液的滴落而逐渐增厚，导致下排换热管的凝结换热系数显著降低。由此，本发明提出了一种兼具排液功能的冷凝器用排气结构，其可以代替现有排气结构整体应用于整个U形换热管上，也可以作为一个排气单元而仅替代饱和段的部分排气结构而与现有排气结构相连并匹配作用，具体可以根据实际工况设置。
下面将对本发明示例性实施例兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置的结构和原理进行具体说明。
图1示出了本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置布置在U形管式冷凝器中的主视结构示意图，图2A示出了沿着图1中A-A线的局部剖视图，图2B示出了沿着图2A中B-B线的旋转剖视图，图3示出了沿着图1中D-D线的局部剖视图。
如图1至图3所示，根据本发明的示例性实施例，所述兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置安装在U形管式冷凝器的筒体20内并且设置在卧式布置的U形换热管40的上排管与下排管之间，上述设置方式能够保证较好的排气和排液效果。更优选地，将该排气装置10设置在U形换热管40的中央。安装时，可以先将排气装置10与U形换热管40组装后之后再将U形换热管40套装在筒体20中，再将排气装置10与筒体排气接管80连接，但本发明不限于此。其中，U形管式冷凝器的结构为本领域技术人员公知的结构，如图1所示，包括筒体20、管板30以及设置在筒体20内的U形换热管40、设置在筒体20顶部的冷凝气进口60和设置在筒体20底部的冷凝液出口70。
具体地，该排气装置10包括排气母管11、吸气支管12、集液板14、拦液板15和导液管13。
其中，排气母管11用于收集吸气支管12收集的不凝结性气体，排气母管11为T形管并且包括沿着筒体轴向方向布置的轴向管111和沿着垂直于筒体轴向方向布置的径向管112，轴向管111与径向管112相交且连通。具体地，轴向管111的作用是与吸气支管12连接并引导吸气支管12收集的不凝结性气体进入径向管112，径向管112的作用是将收集的不凝结性气体排出冷凝器筒体并实现排气。
图4A示出了本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置中吸气支管的主视结构示意图，图4B示出了沿着图4A中C-C线的剖视图。如图4A和图4B所示，吸气支管12用于吸收不凝结性气体并且吸气支管12上均匀设置有若干个小孔121，小孔121的直径设置为6～8mm为宜，孔的数量应根据实际不凝结气体量所需要的流通面积来确定；吸气支管12设置在径向管112的两侧并与轴向管111相交且连通。其中，排气母管11的直径应大于吸气支管12的直径以保证排气量和排气效率；吸气支管12的数量应大于或等于2根，如图2所示，其中设置了2根分别位于径向管112两侧的排气母管12，但也可以根据排气需求平行设置多根吸气支管12。
集液板14用于收集上部管束冷凝滴下的液体。集液板14设置在排气母管11与吸气支管12之间，可以采用焊接等方式与排气母管11和吸气支管12连接。集液板14的两端设置有拦液板15并且拦液板15上设置有若干根导液管13，以将收集的冷凝液按照要求排至筒体内壁21并汇集至筒体底部的冷凝液出口70。其中，优选地控制集液板14与吸气支管12均从轴向管111的轴线开始向两侧倾斜向下，倾斜角α为1～2°，从而能够保证收集的冷凝液能够向排气装置的两侧流动并最终通过导液管13排出。
图5A示出了本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置中导液管的主视结构示意图；图5B示出了图5A中导液管的A向视图。图6A示出了本发明兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置中挡液板的主视结构示意图；图6B示出了图6A中挡液板的俯视图。
如图2以及图5A、图5B、图6A和图6B所示，根据本发明的一个实施例，拦液板15上开设有若干个半圆槽151，导液管13为半剖管，若干根导液管13相应地固定在若干个半圆槽151上，实现收集的冷凝液的导出。为了保证冷凝液的导出效果，优选地控制导液管13的出口与筒体内壁21之间的距离为10～20mm。
图3示出了沿着图1中D-D线的局部剖视图。如图3所示，根据本发明，轴向管111的出口与筒体20上的排气接管80连接，从而将收集的不凝结性气体排出筒体20。为了顺利地将不凝结性气体引出筒体，将排气母管11的轴向管111通过方形密封板17和导气筒18与筒体20上的排气接管80连接。
在安装排气装置10时，将排气装置10通过支撑单元固定在筒体20内，其中，支撑单元包括若干块支撑板50和槽钢16，支撑板50沿着筒体20的径向布置，由此可以将排气母管11和吸气支管12均固定在槽钢16上，再将槽钢16固定在支撑板50上。
在本发明的排气装置工作时，一方面可以通过吸气支管12将不凝结性气体收集并通过排气母管11引出筒体，另一方面可以通过集液板14将排气装置上方管束冷凝的液体收集，并通过导液管将冷凝液排放到筒体壁面上并排出筒体。
综上所述，本发明设计的兼具排液功能的冷凝器用排气装置不仅能排除不凝结性气体，而且能够排除排气结构上方管束的凝结液，减薄排气结构下方换热管的液膜厚度，从而提高冷凝传热系数并提高设备的经济性本发明并不局限于前述的具体实施方式。
本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置，其特征在于，所述排气装置安装在U形管式冷凝器的筒体内并且设置在卧式布置的U形换热管的上排管与下排管之间；
所述排气装置包括排气母管、吸气支管、集液板、拦液板和导液管，所述排气母管为T形管并且包括沿着筒体轴向方向布置的轴向管和沿着垂直于筒体轴向方向布置的径向管，所述轴向管与径向管相交且连通；所述吸气支管设置在所述径向管的两侧并与所述轴向管相交且连通；所述集液板设置在排气母管与吸气支管之间，所述集液板的两端设置有拦液板，所述拦液板上设置有若干根导液管；其中，所述轴向管的出口与所述筒体上的排气接管连接。
2.根据权利要求1所述的兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置，其特征在于，所述排气母管的直径大于吸气支管的直径，所述吸气支管的数量大于或等于2根。
3.根据权利要求1所述的兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置，其特征在于，所述吸气支管上均匀设置有若干个小孔，小孔的直径为6～8mm。
4.根据权利要求1所述的兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置，其特征在于，所述集液板与吸气支管均从所述轴向管的轴线开始向两侧倾斜向下，倾斜角为1～2°。
5.根据权利要求1所述的兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置，其特征在于，所述拦液板上开设有若干个半圆槽，所述导液管为半剖管；所述若干根导液管相应地固定在所述若干个半圆槽上。
6.根据权利要求1所述的兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置，其特征在于，所述导液管的出口与筒体内壁之间的距离为10～20mm。
7.根据权利要求1所述的兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置，其特征在于，所述排气装置通过支撑单元固定在筒体内，其中，所述支撑单元包括若干块支撑板和槽钢，所述支撑板沿着筒体的径向布置。
8.根据权利要求7所述的兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置，其特征在于，所述排气母管和吸气支管均固定在槽钢上，所述槽钢固定在支撑板上。
9.根据权利要求1所述的兼具排液功能的U形管式冷凝器用排气装置，其特征在于，所述排气母管的轴向管通过方形密封板和导气筒与所述筒体上的排气接管连接。
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