CN106679468B - 一种带双干度分流折流板的管壳式蒸发器 - Google Patents

Abstract

一种带双干度分流折流板的管壳式蒸发器，包括壳体和设置在壳体两端的封头，壳体上设置有壳程进口管和壳程出口管，封头上设置有管程进口管和管程出口管，蒸发器的管程走蒸发流体，蒸发器的壳程走热流体；壳体和封头之间还设置有若干的换热管、普通折流板和双干度分流折流板，换热管贯穿普通折流板和双干度分流折流板。本发明基于蒸发换热原理，在管壳式蒸发器的流体蒸发过程中，通过“高、低干度分流换热”蒸发，低干度流维持换热效率，高干度流强化换热，从而改善管侧传热和流动均匀性，降低管侧的阻力压降，并最终减小蒸发器的体积，节约耗材和能源，实用性强。

Description

一种带双干度分流折流板的管壳式蒸发器

技术领域

本发明涉及蒸发器领域，尤其是一种带双干度分流折流板的管壳式蒸发器。

背景技术

现有管壳式蒸发器基本都是以换热管排、普通折流板以及壳体构成的换热体。相对于其他新型蒸发器，普通管壳式蒸发器存在换热效率较低，设备体积较大以及金属材料消耗量较大等缺点，但是，同时也具备结构坚固、可靠性高、适用范围广等优点，因此管壳式蒸发器具有重大的工程价值，所以提升管壳式蒸发器的热力性能具有充分的现实必要性。由于普通管壳式蒸发器中，低干度工质在换热管的蒸发过程换热效率不高，在蒸发后期随着气相工质比例大、流速快，蒸发器特别是多管程管壳式蒸发器存在管内压力损失严重，导致冷热流体的换热温差降低等缺点。因此，有必要进一步改进。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、性能优异、体积小、换热效果好、节能环保、制造成本低、易生产、易实现且安全可靠的带双干度分流折流板的管壳式蒸发器，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种带双干度分流折流板的管壳式蒸发器，包括壳体和设置在壳体两端的封头，其特征在于：壳体上设置有壳程进口管和壳程出口管，封头上设置有管程进口管和管程出口管，蒸发器的管程走蒸发流体，蒸发器的壳程走热流体；壳体和封头之间还设置有若干的换热管、普通折流板和双干度分流折流板，换热管贯穿普通折流板和双干度分流折流板。

所述双干度分流折流板由分流室和延长板构成，分流室由分相腔、低干度腔和高干度腔组成。

所述分流室由位于壳程来流方向前部的分相腔和位于壳程来流方向后部的低干度腔、高干度腔组成；其中，分相腔为宽腔体结构、且位于低干度腔和高干度腔的前方，低干度腔位于高干度腔的下方；所述的分流室壁厚是低干度腔和高干度腔壁厚的1-3倍。

所述换热管贯穿普通折流板和双干度分流折流板的延长板，其中，换热管与双干度分流折流板的分流室侧壁相互固定，并与双干度分流折流板的分相腔、或低干度腔或高干度腔相互连通。

所述分相腔与低干度腔、高干度腔之间分别设置有第一腔壁和第二腔壁；其中，低干度腔用于导走和混合低干度工质、且与第一腔壁之间设置有若干低干度缺口，低干度缺口的形状为圆孔、方孔、矩形或条状，且其下方设置有开口向上的下百叶窗隔栅；高干度腔用于导走和混合高干度工质、且与第二腔壁之间设置有若干高干度缺口，高干度缺口的形状为圆孔、方孔、矩形或条状，且其上方设置有开口向下的上百叶窗隔栅。

所述下百叶窗隔栅和上百叶窗隔栅的打开角度为45°-90°。

所述高干度腔与分相腔之间还设置有调节液量管，低干度腔和高干度腔通过调节液量管相互连通，其中该调节液量管的管直径大于3mm、且其一端伸入高干度腔内，另一端穿过第二腔壁且延伸到分相腔的底部。

所述调节液量管的管直径是换热管管直径的1/5-1/2倍；所述的低干度腔和高干度腔之间设置有盲板。

所述延长板为普通折流板件、且设置在分流室的上端或下端；其中，延长板和双干度分流折流板的总高度等于普通折流板的高度。

所述壳程进口管设置在壳体的上部，壳程出口管设置在壳体的下部；管程进口管设置在封头的下部，管程出口管设置在封头的上部。

本发明通过上述结构的改良，有效地克服了普通管壳式蒸发器管程液体蒸发换热过程中存在的低干度蒸发换热效率不高，以及蒸发过程中后期管程气液相流量分布不均，压降显著增大的缺点，使高干度核态沸腾的高效换热区在蒸发器管程的部分换热管排提前实现，从而提高整体换热效率，改善了管程的流动均匀性，降低了阻力压降。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：基于蒸发换热原理，在管壳式蒸发器的管程流体蒸发过程中，通过“高、低干度分流换热”蒸发，低干度流维持换热效率，高干度流强化换热，从而提高蒸发器的整体换热效率；通过高、低干度流体的分流，而且优化分流两种干度流体的换热管数，改善工质流动均匀性，降低管侧的阻力压降，并最终减小蒸发器的体积，节约耗材和能源。

综合而言，其具有结构简单合理、性能优异、体积小、换热效果好、节能环保、制造成本低、易生产、易实现且安全可靠等特点，实用性强。

附图说明

图1为本发明第一实施例的整体结构示意图。

图2为本本发明第一实施例的分流室设置在下方结构示意图。

图3为图2中沿A-A线剖开的结构示意图。

图4为图2中沿B-B线剖开的结构示意图。

图5为本本发明第一实施例的分流室设置在上方结构示意图。

图6为图5中沿C-C线剖开的结构示意图。

图7为图5中沿D-D线剖开的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1-图7，本带双干度分流折流板的管壳式蒸发器，包括壳体13和设置在壳体13两端的封头14，壳体13上设置有壳程进口管18和壳程出口管19，封头14上设置有管程进口管11和管程出口管12，蒸发器的管程走蒸发流体，蒸发器的壳程走热流体；壳体13和封头14之间还设置有若干的换热管15、普通折流板16和双干度分流折流板17，换热管15贯穿普通折流板16和双干度分流折流板17。

其中，壳程进口管18设置在壳体13的上部，壳程出口管19设置在壳体13的下部；由于蒸发过程气相密度远低于液相，因此多管程布置的管壳式蒸发器的管程进口管11设置在封头14的下部，管程出口管12设置在封头14的上部

进一步地讲，双干度分流折流板17由分流室21和延长板22构成，分流室21由分相腔23、低干度腔24和高干度腔25组成。

进一步地讲，分流室21由位于壳程来流方向前部的分相腔23和位于壳程来流方向后部的低干度腔24、高干度腔25组成；其中，分相腔23为宽腔体结构、且位于低干度腔24和高干度腔25的前方，低干度腔24位于高干度腔25的下方；所述的分流室21壁厚是低干度腔24和高干度腔25壁厚的1-3倍。

进一步地讲，换热管15贯穿普通折流板16和双干度分流折流板17的延长板22，其中，换热管15与双干度分流折流板17的分流室21侧壁相互固定，并与双干度分流折流板17的分相腔23、或低干度腔24或高干度腔25相互连通。

进一步地讲，分相腔23与低干度腔24、高干度腔25之间分别设置有第一腔壁26和第二腔壁27；其中，低干度腔24用于导走和混合低干度工质、且与第一腔壁26之间设置有若干低干度缺口28，低干度缺口28的形状为圆孔、方孔、矩形或条状，且其下方设置有开口向上的下百叶窗隔栅29；高干度腔25用于导走和混合高干度工质、且与第二腔壁27之间设置有若干高干度缺口213，高干度缺口213的形状为圆孔、方孔、矩形或条状，且其上方设置有开口向下的上百叶窗隔栅210。

进一步地讲，下百叶窗隔栅29和上百叶窗隔栅210的打开角度为45°-90°。

进一步地讲，高干度腔25与分相腔23之间还设置有调节液量管211，低干度腔24和高干度腔25通过调节液量管211相互连通，其中该调节液量管211的管直径大于3mm、且其一端伸入高干度腔25内，另一端穿过第二腔壁27且延伸到分相腔23的底部。

进一步地讲，调节液量管(211)的管直径是换热管15管直径的1/5-1/2倍；所述的低干度腔24和高干度腔25之间设置有盲板212。

进一步地讲，延长板22为普通折流板件、且设置在分流室21的上端或下端；其中，延长板22和双干度分流折流板17的总高度等于普通折流板16的高度。

具体地讲，图2-图4为分流室21设置在下方，延长板22设置在分流室21上方的结构。延长板22安装在分流室21的端面上，并可安置于端面两侧间任意位置，优选地，本实施例安装在壳程来流方向的侧端。这样就可以避免延长板22与分流室21的端面形成状边槽，防止壳侧流体在槽内滞留，并形成环流增加耗功的问题。

图5-图7为分流室21设置在上方，延长板22设置在分流室21下方的结构。其各部分结构的布置方法与图2-图4相同。

本发明的蒸发器在工作时，整个管壳式蒸发器应当是管程进口管11朝下，管程出口管12朝上，并且竖直放置或有一定倾角放置。

下面详细阐述本发明的管壳式蒸发器工作原理：蒸发液从管程进口11进入蒸发器，在封头14进行混合分配，随后进入换热管15进行换热蒸发；液体经过一段换热管15的换热后成为低干度的两相工质，随后进入分流室21的分相腔23内，由于分相腔23的流通截面更宽，而且腔体设计厚度较大，两相工质在分相腔23内迅速减速，并由重力作用下，进行气、液相分层。分相腔23与低干度腔24、高干度腔25之间开凿有流通低干度缺口28和高干度缺口213，同时为了避免从来流换热管15进入分相腔23的两相工质直接从低干度缺口28和高干度缺口213冲出，分别在低干度缺口28和高干度缺口213上设置有开口向上的下百叶窗隔栅29、开口向下的上百叶窗隔栅210。由于低干度腔24需导入的是液态工质，因此采用开口向上的下百叶窗隔栅29能防止滞留气体；高干度腔25需导入的是高干度工质，因此采用开口向下的上百叶窗隔栅210能防止滞留液体。高干度腔25需获得带部分液体的高干度工质，因此在高干度腔25与分相腔23之间设置有调节液量管211，通过分相腔23和高干度腔25之间的压差，将分相腔23底部的适量液体输进高干度腔25内。低干度腔24和高干度腔25之间设置有盲板212，低干度腔24与高干度腔25连接的后续换热管15数量可通过该盲板212进行调节。此时低干度腔24与高干度腔25后续连接的换热管15分别通过的是几乎为纯液相的低干度工质和高干度工质，经合理设计，高干度工质在换热管15中进行的是高干度核态沸腾过程，处于蒸发换热过程的最高效区域，而低干度工质的换热没有明显的变化。因此，经过若干双干度分流折流板17的分流强化换热，本发明的管壳式蒸发器整体换热效率将获得明显提升。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种带双干度分流折流板的管壳式蒸发器，包括壳体(13)和设置在壳体(13)两端的封头(14)，其特征在于：壳体(13)上设置有壳程进口管(18)和壳程出口管(19)，封头(14)上设置有管程进口管(11)和管程出口管(12)，蒸发器的管程走蒸发流体，蒸发器的壳程走热流体；壳体(13)和封头(14)之间还设置有若干的换热管(15)、普通折流板(16)和双干度分流折流板(17)，换热管(15)贯穿普通折流板(16)和双干度分流折流板(17)；

其特征在于：所述双干度分流折流板(17)由分流室(21)和延长板(22)构成，分流室(21)由分相腔(23)、低干度腔(24)和高干度腔(25)组成；

所述分流室(21)由位于壳程来流方向前部的分相腔(23)和位于壳程来流方向后部的低干度腔(24)、高干度腔(25)组成；其中，分相腔(23)为腔体结构、且位于低干度腔(24)和高干度腔(25)的前方，低干度腔(24)位于高干度腔(25)的下方；所述的分流室(21)壁厚是低干度腔(24)和高干度腔(25)壁厚的1-3倍；

换热管(15)贯穿普通折流板(16)和双干度分流折流板(17)的延长板(22)、且与双干度分流折流板(17)的分流室(21)侧壁相互固定，并与双干度分流折流板(17)的分相腔(23)、或低干度腔(24)或高干度腔(25)相互连通。

2.根据权利要求1所述带双干度分流折流板的管壳式蒸发器，其特征在于：所述分相腔(23)与低干度腔(24)、高干度腔(25)之间分别设置有第一腔壁(26)和第二腔壁(27)；其中，低干度腔(24)用于导走和混合低干度工质、且与第一腔壁(26)之间设置有若干低干度缺口(28)，低干度缺口(28)的形状为圆孔、方孔、矩形或条状，且其下方设置有开口向上的下百叶窗隔栅(29)；高干度腔(25)用于导走和混合高干度工质、且与第二腔壁(27)之间设置有若干高干度缺口(213)，高干度缺口(213)的形状为圆孔、方孔、矩形或条状，且其上方设置有开口向下的上百叶窗隔栅(210)。

3.根据权利要求2所述带双干度分流折流板的管壳式蒸发器，其特征在于：所述下百叶窗隔栅(29)和上百叶窗隔栅(210)的打开角度为45°-90°。

4.根据权利要求3所述带双干度分流折流板的管壳式蒸发器，其特征在于：所述高干度腔(25)与分相腔(23)之间还设置有调节液量管(211)，低干度腔(24)和高干度腔(25)通过调节液量管(211)相互连通，其中该调节液量管(211)的管直径大于3mm、且其一端伸入高干度腔(25)内，另一端穿过第二腔壁(27)且延伸到分相腔(23)的底部。

5.根据权利要求4所述带双干度分流折流板的管壳式蒸发器，其特征在于：所述调节液量管(211)的管直径是换热管(15)管直径的1/5-1/2倍；所述的低干度腔(24)和高干度腔(25)之间设置有盲板(212)。

6.根据权利要求5所述带双干度分流折流板的管壳式蒸发器，其特征在于：所述延长板(22)为普通折流板件、且设置在分流室(21)的上端或下端；其中，延长板(22)和双干度分流折流板(17)的总高度等于普通折流板(16)的高度。

7.根据权利要求1-6任一项所述带双干度分流折流板的管壳式蒸发器，其特征在于：所述壳程进口管(18)设置在壳体(13)的上部，壳程出口管(19)设置在壳体(13)的下部；管程进口管(11)设置在封头(14)的下部，管程出口管(12)设置在封头(14)的上部。