CN107166983B - 高效立式列管冷凝器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高效立式列管冷凝器，壳体的内部沿径向平行排布设置有数根换热管形成管束，壳体的顶端设置有冷流体进口，壳体的底端设置有冷流体出口，壳体的侧壁上端设置有介质蒸汽进口，壳体的侧壁下端设置有介质液体出口，与管束垂直等间距设置有水平折流板，折流板的一端设置有垂直排布的液体挡板，水平折流板的另一端设置有液体导管，相邻折流板上的液体挡板和液体导管呈交错排布设置，液体挡板、折流板和液体导管连接形成的结构将壳体内部间隔为介质液体流道和介质蒸汽通道。提高了液体的排出速度，降低了下侧换热管的凝膜厚度，大大提高了下侧换热管的冷凝传热效率，从而提高了冷凝效率，对大型立式列管冷凝器的效率提高尤其明显。
Description
技术领域
本发明属于冷凝设备技术领域，具体涉及高效立式列管冷凝器。
背景技术
冷凝器属于换热器的一种，能把气体或蒸汽转变成液体。
在冷凝器中，立式列管冷凝器是最为常见的换热器，其主要特点：冷流体从设备管程自上而下直流而下，流量大流速高，故立式壳管式冷凝器传热系数较高；冷流体流速高，也决定了此类设备对其冷流体的洁净度要求不高；立式设备垂直安装占地面积小。
在目前的冷凝器中主要冷凝部件为换热管，冷凝效率也大都是从换热管的形态上来提高。但是无论如何换代提高换热管的形态，都存在同样的问题：在换热管束管外冷凝时，上侧换热管的液体会滴落到下侧换热管，下侧换热管的液膜加厚，将使下侧换热管的冷凝传热效率降低。
针对上述技术问题，本发明在传统冷凝器的基础上，如何研发一种高效立式列管冷凝器，提高冷凝效率，具有重要的现实意义。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供高效立式列管冷凝器，可使用于壳程介质冷凝的列管冷凝器，该结构尤其适用于立式且冷凝介质在壳程循环的列管冷凝器，提高了液体的排出速度，降低了下侧换热管的凝膜厚度，大大提高了下侧换热管的冷凝传热效率，从而提高了冷凝效率，对大型立式列管冷凝器的效率提高尤其明显。
本发明采取的技术方案为：
高效立式列管冷凝器，包括立式圆柱形壳体，壳体的内部沿径向平行排布设置有数根换热管形成管束，壳体的顶端设置有冷流体进口，壳体的底端设置有冷流体出口，壳体的侧壁上端设置有介质蒸汽进口，壳体的侧壁下端设置有介质液体出口，与管束垂直等间距设置有水平折流板，折流板的一端设置有垂直排布的液体挡板，水平折流板的另一端设置有液体导管，相邻折流板上的液体挡板和液体导管呈交错排布设置，液体挡板、折流板和液体导管连接形成的结构将壳体内部间隔为介质液体流道和介质蒸汽通道。
进一步的，所述介质流体流道沿着壳体的内部自上而下设置为等间距循环交错排布的倒“L”形结构。
进一步的，所述介质蒸汽通道沿着壳体内部自上而下形成连续的“S”形结构。
进一步的，所述液体导管设置为沿着与壳体轴线方向相一致排布的方形板结构，折流板的一端与液体导管的顶端通过倾斜向下的缓冲板过渡连接。
更进一步的，所述液体导管的直径宽度为方形板与壳体侧壁之间的距离相一致。
进一步的，所述液体导管设置为中空圆柱体管状结构，液体导管的顶端通过引流端口与折流板的端部相连接。
进一步的，所述液体导管的底端直至延伸到与其相邻的第二块折流板的液体导管的液体排放口处。
进一步的，所述液体挡板距离壳体内侧壁之间的距离≥液体导管的管径的二倍距离。
进一步的，所述液体导管的中部设置有除泡装置，除泡装置包括环形圈和三角架，环形圈水平相切设置在液体导管的内壁上，三角架呈伞状倒立架设在环形圈的外壁上。
更进一步的，所述三角架设置为表面带外螺纹的钢杆架设而成结构。
本发明的有益效果为：
在本发明中在传统的折流板缺口处设置了液体挡板，折流板缺口的另一侧设置液体排口。因此，液体无法越过液体挡板，在折流板上的液体排口处汇集，并顺着液体导管汇集到设备最下层，随之直接流至液体出口。此种结构，巧妙解决了缺口处及下侧折流板上液体汇集而导致的液膜过厚的现象，液体通过液体导管直接汇至出口，大大提高了液体的排放效率，从而从而提高了冷凝效率，也因此，对冷凝液排放不及时的大型立式列管冷凝器的效率提高尤其明显。
附图说明
图1是本发明的整体装配示意图；
图2是本发明中液体导管的结构示意图a；
图3是本发明中液体导管的结构示意图b；
图4是本发明中介质蒸汽通道的部分示意图；
图5是本发明中介质液体流道的部分示意图；
图6是本发明中除泡装置的结构示意图；
其中，1、冷流体进口；2、换热管；3、壳体；4、液体导管；5、冷流体出口；6、介质蒸汽进口；7、液体挡板；8、折流板；9、介质液体出口；10、介质液体流道；11、介质蒸汽通道；12、环形圈；13、三角架。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
实施例1
如图1所示，高效立式列管冷凝器，包括立式圆柱形壳体，壳体的内部沿径向平行排布设置有数根换热管形成管束，壳体的顶端设置有冷流体进口，壳体的底端设置有冷流体出口，壳体的侧壁上端设置有介质蒸汽进口，壳体的侧壁下端设置有介质液体出口，与管束垂直等间距设置有水平折流板，折流板的一端设置有垂直排布的液体挡板，水平折流板的另一端设置有液体导管，相邻折流板上的液体挡板和液体导管呈交错排布设置，液体挡板、折流板和液体导管连接形成的结构将壳体内部间隔为介质液体流道和介质蒸汽通道，介质流体流道沿着壳体的内部自上而下设置为等间距循环交错排布的倒“L”形结构，介质蒸汽通道沿着壳体内部自上而下形成连续的“S”形结构。
具体运行过程为：
气体或蒸汽在壳程的流动方式与传统冷凝器一致，即从蒸发器出来的高温蒸汽经介质蒸汽进口内进入壳体内，冷凝液从壳体上端的冷流体进口进入到换热管组成的管束中，介质蒸汽在换热管内的冷流体的作用下，发生热交换，由于介质蒸汽通道沿着壳体内部自上而下形成连续的“S”形结构，介质蒸汽沿着折流板组成的蛇形腔作“S”形曲线上升，此种上升方式增加了介质蒸汽的上升时间，也就增加了冷流体与介质蒸汽进行热交换的时间，使介质蒸汽冷凝成为液滴状态的介质液体；本发明中液体挡板、折流板和液体导管连接形成的倒“L”形介质流体流道，使冷凝后的介质液体沿着该流道自上而下流动，每根液体导管的底端直至延伸到与其相邻的第二块折流板的液体导管的液体排放口处，保证了经过液体挡板拦截下来的液体能沿着该液体排放口进入到液体导管内，不断在两侧的液体导管中导流及汇集，最终直接到达介质液体出口，达到液体快速排放目的。
气体或蒸汽在壳程的流动方式与传统冷凝器一致，即从壳程入口进入，在折流板之间及折流板缺口处穿流，在换热管的外壁冷凝成液体。气体或蒸汽所形成的液体排放是本发明的关键，而本发明中液体的流动方式与传统冷凝器截然不同，传统冷凝器的液体流动与气体或蒸汽的方式一致：液体从折流板的缺口处流入下一片折流板上，最终流至液体出口。在此情况下，在缺口处，液体沿着换热管顺流而下，过厚的凝膜厚度严重影响缺口处换热管冷凝传热效率；而且液体汇集愈来愈多，越靠下侧的折流板上液量越多，被浸入的换热管几乎无法将气体或蒸汽转变成液体。
实施例2
在实施例1的基础上，不同于实施例1，液体导管设置为沿着与壳体轴线方向相一致排布的方形板结构，折流板的一端与液体导管的顶端通过倾斜向下的缓冲板过渡连接。
液体导管结构新颖，加工快速便捷，便于大规模生产使用，液体导管的方形板与壳体的内壁之间沿着径向形成介质液体流道，缓冲板自上而下呈倾斜式结构设计，缓冲板与折流板和方形板之间的夹角分别为120°，形成一定的缓冲力，同时，方形板和壳体内壁给介质液体形成良好的导流作用，使介质液体可沿着介质液体流道顺利自上而下流动。
液体导管的直径宽度为方形板与壳体侧壁之间的距离相一致，液体导管的直径宽度小于挡板的高度，有利于保证介质液体顺畅流动的同时，避免液体挡板一侧的介质液体溢流。
液体导管的长度与相邻折流板之间的二倍距离相一致。保证了壳体内同一侧壁上的相邻两个倒“L”形介质液体流道形成循环相接的流道结构，保证了介质液体自上而下流动的过程的稳流作用。
液体挡板距离壳体内侧壁之间的距离刚好与液体导管的管径的二倍距离接近一致，所述液体导管的底端直至延伸到与其相邻的第二块折流板的液体导管的液体排放口处，该液体排放口为介质液体流道必不可少的一段，保证了经过液体挡板拦截下来的液体能沿着该液体排放口进入到液体导管内。
液体挡板的高度设置为以避免介质液体流道内的液体溢出为标准。使介质液体流道和介质蒸汽通道相互间隔开，避免折流板上的介质液体从液体挡板溢出到介质蒸汽通道内，有利于形成良好的逆向热交换效果。
实施例3
在实施例1的基础上，不同于实施例1，液体导管设置为中空圆柱体管状结构，液体导管的顶端通过引流端口与折流板的端部相连接。
液体导管设置为管状结构，沿着周向环形形成密闭的流道，保证了介质液体沿着液体导管自上而下流动时，与壁面的接触压力均匀，缓流作用稳定，引流端口具有一定的引流作用，保证了折流板上的介质液体沿着引流端口缓缓流入到液体导管内部，避免发生飞溅的现象，导流作用好，有利于使介质液体可沿着介质液体流道顺利自上而下流动。
液体导管的直径宽度为方形板与壳体侧壁之间的距离相一致，液体导管的直径宽度小于挡板的高度，有利于保证介质液体顺畅流动的同时，避免液体挡板一侧的介质液体溢流。
液体导管的长度与相邻折流板之间的二倍距离相一致。保证了壳体内同一侧壁上的相邻两个倒“L”形介质液体流道形成循环相接的流道结构，保证了介质液体自上而下流动的过程的稳流作用。
液体挡板距离壳体内侧壁之间的距离刚好与液体导管的管径的二倍距离接近一致，所述液体导管的底端直至延伸到与其相邻的第二块折流板的液体导管的液体排放口处，该液体排放口为介质液体流道必不可少的一段，保证了经过液体挡板拦截下来的液体能沿着该液体排放口进入到液体导管内。
液体挡板的高度设置为以避免介质液体流道内的液体溢出为标准。使介质液体流道和介质蒸汽通道相互间隔开，避免折流板上的介质液体从液体挡板溢出到介质蒸汽通道内，有利于形成良好的逆向热交换效果。
实施例4
在实施例1的基础上，不同于实施例1，液体导管的中部设置有除泡装置，除泡装置包括环形圈和三角架，环形圈水平相切设置在液体导管的内壁上，三角架呈伞状倒立架设在环形圈的外壁上。
三角架设置为表面带外螺纹的钢杆架设而成结构。外螺纹形成较大的接触表面积，有利于对气泡形成快速的破碎作用，除泡效果明显。
除泡装置设置为可拆卸的结构，其设置的主要作用是便于对介质液体在沿着液体导管自上而下流动的过程中的气泡进行粉碎、切割的作用，当介质液体中存在小气泡时，流经除泡装置的环形圈时，形成导流作用，环形圈底部的三角架可将介质液体中的气泡进行破碎，使介质液体出口处的介质液体以液体的形式进行收集。
以上所述并非是对本发明的限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.高效立式列管冷凝器，包括立式圆柱形壳体，壳体的内部沿径向平行排布设置有数根换热管形成管束，壳体的顶端设置有冷流体进口，壳体的底端设置有冷流体出口，壳体的侧壁上端设置有介质蒸汽进口，壳体的侧壁下端设置有介质液体出口，其特征在于，与管束垂直等间距设置有水平折流板，折流板的一端设置有垂直排布的液体挡板，水平折流板的另一端设置有液体导管，相邻折流板上的液体挡板和液体导管呈交错排布设置，液体挡板、折流板和液体导管连接形成的结构将壳体内部间隔为介质液体流道和介质蒸汽通道。
2.根据权利要求1所述高效立式列管冷凝器，其特征在于，所述介质液体流道沿着壳体的内部自上而下设置为等间距循环交错排布的倒“L”形结构。
3.根据权利要求1所述高效立式列管冷凝器，其特征在于，所述介质蒸汽通道沿着壳体内部自上而下形成连续的“S”形结构。
4.根据权利要求1所述高效立式列管冷凝器，其特征在于，所述液体导管设置为沿着与壳体轴线方向相一致排布的方形板结构，折流板的一端与液体导管的顶端通过倾斜向下的缓冲板过渡连接。
5.根据权利要求4所述高效立式列管冷凝器，其特征在于，所述液体导管的直径宽度为方形板与壳体侧壁之间的距离相一致。
6.根据权利要求1所述高效立式列管冷凝器，其特征在于，所述液体导管设置为中空圆柱体管状结构，液体导管的顶端通过引流端口与折流板的端部相连接。
7.根据权利要求4或6所述高效立式列管冷凝器，其特征在于，所述液体导管的底端直至延伸到与其相邻的第二块折流板的液体导管的液体排放口处。
8.根据权利要求1所述高效立式列管冷凝器，其特征在于，所述液体挡板距离壳体内侧壁之间的距离≥液体导管的管径的二倍距离。
9.根据权利要求1所述高效立式列管冷凝器，其特征在于，所述液体导管的中部设置有除泡装置，除泡装置包括环形圈和三角架，环形圈水平相切设置在液体导管的内壁上，三角架呈伞状倒立架设在环形圈的外壁上。
10.根据权利要求9所述高效立式列管冷凝器，其特征在于，所述三角架设置为表面带外螺纹的钢杆架设而成结构。
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