CN1067468C - 弦月形通道冷凝蒸发器 - Google Patents
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Abstract
一种弦月形通道冷凝蒸发器，包括一高压容器，高压容器的高压腔内配置由内管与外管相内切形成的弦月形通道，低压液体弦月形通道内沸腾，高压气体进入高压腔后，在外管外表面冷凝。在内管的管壁上开有补液小槽，通过此补液小槽，液体可由内管内通道向弦月形通道的上部补液。本发明具有传热系数高、传热温差小、体积小、重量轻、能耗低、结构简单、加工制造方便、运行安全可靠等特点。与现行的光管式冷凝蒸发器相比较，换热系数提高了6倍，传热温差减小了0.6-0.8K。
Description
本发明涉及一种冷凝蒸发器，特别涉及一种弦月形通道冷凝蒸发器。
空分行业中传统采用的光管式冷凝蒸发器与后来新出现的板翅式冷凝蒸发器相比，在总体换热性能上确实要逊色得多，因此，在国内外的大、中型空分装置中已普通采用板式冷凝蒸发器。然而，这几年许多国家相继研究开发烧结多孔表面管，使沸腾传热系数有了很大的提高。因而，目前在中、小型空分装置中管式冷凝蒸发器依然有广泛的应用。但是，由于烧结多孔表面管加工工艺复杂，制造成本高，多孔表面易钝化、脱落、较易失去传热强化的作用，而且还会使流体受到污染，易堵塞管路，清洗十分困难。这些严重的缺陷，均使其在工业上的推广应用受到很大的限制。
本发明的目的旨在克服上述现有技术的缺点，根据微膜热虹吸两相流传热强化机理研制出一种弦月形管式冷凝蒸发器，具有高传热系数，小传热温差，体积小，重量轻，能耗低，结构简单，加工制作方便，运行安全可靠等特点，与现行的光管式冷凝蒸发器相比较，其换热系数提高了6倍多，传热温差减小了0.6～0.8K，可实现中、小空分装置的超低压流程，大大降低能源消耗。
本发明包括一圆形高压容器筒体，高压容器筒体的上部配置有高压气体进口，其下部配置有高压气体冷凝出液口，所说的高压容器筒体内配置有外管管束，外管管束与管束上、下端固定板和高压容器筒体形成封闭的高压腔，高压气体在外管管束的管外表面冷凝，在外管内配置有与之相切的内管，内管与外管相切处可焊接固定，内、外管之间所形成的弦月形通道构成液体沸腾通道，内管通道构成同质液体的流动通道，同时对上部弦月形通道起补液作用。所述的弦月形通道和内管通道均与出气管和进液口相连通。所述的内管的管壁中部开有补液小槽。所述的弦月形通道的长度为600～1500mm。
图1是本发明的结构主剖视原理图。
图2是本发明的结构俯剖视原理图。
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细说明。
本发明包括由内管(1)和外管(2)组成的若干弦月通道(3)，其长度为600～1500mm，在内管管壁上开有补液小槽(10)，使内管通道中的液体通过此补液小槽(10)对弦月形通道(3)的上部进行补液，避免上部通道出现蒸干现象，保证弦月形通道冷凝蒸发器高效、安全运行。弦月形通道外管管束的上、下两端分别由上管板(4)和下管板(5)焊接固定，高压氮气GN2由容器上部的进气口(9)进入高压容器腔(11)内，在外管(2)管外冷凝，冷凝后的液氮LN2由出液口(12)流出。液氧则由进液口(6)流入低压腔(14)内，在弦月形通道内吸收外管外表面氮气冷凝时所放出的热量，蒸发成氧气，进入低压腔(15)，由氧气出气管(7)排出。另外，图1中，(13)为支撑架。
本发明的工作原理参见图2，根据微膜热虹吸两相流沸腾传热机理实验研究发现：沸腾传热的主要热阻在沸腾侧，而沸腾侧热阻的大小主要取决于泡底的液膜厚度，设法减小泡底的液膜厚度即可达到强化沸腾传热的目的。由于汽泡在弦月形通道中反复受到挤压而成为扁平汽泡，使泡底的液膜变薄，从而使传热热阻减小，大大提高了传热系数，并减小了传热温差。同时，由于内管(1)和外管(2)所构成的弦月形通道(3)，其截面尖角处形成人工汽化核心，有利于气泡的形成，加剧液膜在弦月形通道(3)内的蒸发。利用弦月形通道(3)内的流体与内管(1)的流体所产生的密度差作为流体的热虹吸驱动力，使流体在弦月形通道(3)内以高速喷泉向上流动，使液体剧烈蒸发。这样，既不会使通道内的流体产生任何污染和堵塞管道(因为本发明没有任何污染源)，而且，还节省了流体流动时的驱动力的消耗。本发明具有高传热系数、小传热温差同时具备的独特优点，为空分装置实现超低压流程，节能降耗提供了有利的条件。
本发明不仅可应用于各种中、小型空分装置作主冷凝蒸发器，还可应用于火力发电厂、核动力厂、化工、石油、制冷、低温工程领域，实现对现有的换热器设备根本性的改造和取代，达到高效节能，进一步提高产品性能的目标。
Claims (4)
1．弦月形通道冷凝蒸发器，包括一圆形高压容器筒体(8)，高压容器筒体(8)的上部配置有高压气体进口(9)，其下部配置有高压气体冷凝出液口(12)，本发明的特征是，所说的高压容器筒体(8)内配置有外管管束(2)，外管管束(2)与管束上、下端固定板(4)和(5)及高压容器筒体(8)形成封闭的高压腔(11)，高压气体在外管管束(2)的管外表面冷凝，在外管内配置有与之相切的内管，内管与外管相切处可焊接固定，内、外管之间所形成的弦月形通道(3)构成液体沸腾通道，内管通道构成同质液体的流动通道，同时对上部弦月形通道(3)起补液作用。
2．根据权利要求1所说的弦月形通道冷凝蒸发器，其特征在于，所述的弦月形通道(3)和内管通道均与出气管(7)和进液口(6)相连通。
3．根据权利要求1所说的弦月形通道冷凝蒸发器，其特征在于，所述的内管(1)的管壁中部开有补液小槽。
4．根据权利要求1所说的弦月形通道冷凝蒸发器，其特征在于，所述的弦月形通道(3)的长度为600～1500mm。
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| CN 96118732 CN1067468C (zh) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | 弦月形通道冷凝蒸发器 |
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