CN111750690A - 一种斜插丝网引流管的水平管束冷凝器 - Google Patents

Abstract

一种斜插丝网引流管的水平管束冷凝器。本发明在壳体内设置有支撑板，通过支撑板固定有水平管束，并在水平管束的外围设置有齿形挂钩组件，本发明利用齿形挂钩组件固定丝网引流管，利用丝网引流管上表面的孔隙收集水平管束中各管排表面的凝结液，将其引流至水平管束的外围下部，以减少水平管束中各管排表面的凝结液。由此，本发明能够通过减薄水平管束上凝结液所形成的液膜厚度，强化水平管束凝结传热，以提高水平管束冷凝器的凝结换热系数。

Description

一种斜插丝网引流管的水平管束冷凝器

技术领域

本发明涉及热交换设备技术领域，具体而言涉及一种斜插丝网引流管的水平管束冷凝器。

背景技术

卧式管壳式冷凝器是工业过程中最常用的冷凝器型式。传统的卧式管壳式冷凝器中，上排管子上的凝结液逐级流到下排，会因为凝结液膜逐步累积覆盖下排传热管而使得下排管子上的液膜厚度逐渐增厚，热阻增大，导致凝结换热系数降低，从而严重影响冷凝器、给水加热器等换热器的性能。现有的卧式管壳式冷凝器中，即使是采用强化传热管，也很难真正改善凝结换热系数。这是因为，强化传热管仅能够增强单管的换热系数，但对于竖直方向管排数较多的卧式管壳式冷凝器应用场景，在卧式管壳式冷凝器上方的管子积累的凝结液的影响下，其下排管子的换热系数依旧会大打折扣。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，本发明利用毛细原理，通过丝网引流管对凝结液膜进行引流，使得上方水平管束的各管排表面的液膜减薄，并且保证水平管束下部各管排上的液膜不会增厚，从而强化凝结传热，改善水平管束冷凝器的凝结换热系数。本发明具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其包括：

壳体，其上部设有蒸汽进口，底部设有凝结液出口；

支撑板，其垂直于所述壳体的轴线方向，设置在所述壳体内，所述支撑板上设置有管孔；

水平管束，其包括有相互平行的若干管排，各管排均平行于所述壳体的轴线方向水平排列在所述壳体内，各管排分别穿过所述支撑板的不同管孔，通过所述管孔来支撑水平管束；

齿形挂钩组件，其固定在壳体内相邻的两块支撑板之间，且位于水平管束的外围，所述齿形挂钩组件至少包括分别排布在壳体上部和壳体下部的一对；

丝网引流管，其中部固定在位于壳体上部的齿形挂钩组件上，其两端分别倾斜向下插入水平管束相邻管排之间的间隙中并固定在位于壳体下部的齿形挂钩组件上，所述丝网引流管的上表面至少部分地设置有孔隙。

可选的，如上任一所述的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其中，所述丝网引流管为不锈钢丝编织管，其上部的不锈钢丝编织形成有孔隙，其下部的不锈钢丝涂覆有疏水性涂层并形成隔水的下半圆槽；所述孔隙用于通过毛细作用收集该丝网引流管上方水平管束中各管排表面的凝结液，所述下半圆槽用于引导所述凝结液流向壳体底部。

可选的，如上任一所述的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其中，所述水平管束中各管排之间间距相等，且水平管束中各管排之间的中心连线与壳体的水平线之间形成有30°或60°或45°的夹角。

可选的，如上任一所述的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其中，所述齿形挂钩组件设置在所述水平管束的外围与壳体的内壁之间。

可选的，如上任一所述的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其中，所述齿形挂钩组件包括：

纵向筋条，其平行于所述壳体的轴线方向固定在壳体内相邻的两块支撑板之间；

钉齿，其垂直于所述纵向筋条，沿所述壳体的径向固定在所述纵向筋条的外侧；

弯针齿，其根部沿纵向筋条的轴线方向垂直固定于所述钉齿的侧部，所述弯针齿的顶部向外侧弯曲，所述丝网引流管由所述弯针齿的顶部穿刺固定在所述钉齿的侧部以防丝网引流管松脱。

可选的，如上任一所述的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其中，所述丝网引流管，其穿刺固定在所述齿形挂钩组件的弯针齿上，且所述丝网引流管中不透水的下半圆槽位于下方。

可选的，如上任一所述的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其中，相邻各齿形挂钩组件以及各钉齿之间的间隔距离不超过每个丝网引流管表面孔隙的毛细作用范围。

可选的，如上任一所述的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其中，所述齿形挂钩组件分别设置在壳体的内部且沿水平管束外围的两侧排列；

所述丝网引流管分别与各齿形挂钩组件固定连接，分别从壳体的内部两侧以两个方向相互交叉并倾斜向下插入水平管束中相邻管排之间的间隙中。

有益效果

本发明利用齿形挂钩组件固定丝网引流管，利用丝网引流管上表面的孔隙的毛细作用收集水平管束各管排表面的凝结液，将其沿丝网引流管引流至水平管束的外围到达壳体底部。由此，本发明能够通过收集凝结液，使其直接流走的方式减薄水平管束上凝结液所形成的液膜厚度，强化水平管束凝结传热，以提高水平管束冷凝器的凝结换热系数。

进一步，本发明通过不锈钢丝编织的方式形成所述丝网引流管，利用其上部不锈钢丝编织所形成的孔隙的毛细吸引作用收集相邻水平管排表面的凝结液，以降低其液膜厚度；该不锈钢丝编织管的下部可通过浸胶处理为隔水的下半圆槽以提供对凝结液的汇聚和引流作用，使得凝结液能够沿丝网引流管下半部半圆槽内壁在重力作用下流至水平管束下方，引至换热器底部。在这一过程中，丝网引流管沿线上方水平管排表面的液膜减薄，下方水平管排表面的液膜则不会增厚，因而能够有效强化凝结传热。

本发明采用浸润方法在丝网引流管下半部形成不透水的且具有疏水性涂层的密封半圆槽，可以加速液膜排出。这种半透水半密封的丝网引流管结构简单，生产成本较低，容易制作，安装也比较方便。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明所提供的第一种管束排列方式的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器的剖视图；

图2是本发明所提供的第二种管束排列方式的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器的剖视图；

图3是本发明中齿形挂钩组件与丝网引流管连接方式的示意图；

图4是本发明所采用的丝网引流管的主视图；

图5是本发明所采用的丝网引流管的横截面剖视图；

图中，1表示水平管束；2表示丝网引流管；2-1表示下半圆槽；3表示齿形挂钩组件；3-1表示纵向筋条；3-2表示钉齿；3-3表示弯针齿；4表示壳体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明中所述的“内、外”的含义指的是相对于水平管束冷凝器本身而言，由壳体表面指向其内部水平管束的方向为内，反之为外；而非对本发明的装置机构的特定限定。

本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

本发明中所述的“上、下”的含义指的是使用者正对水平管束冷凝器时，丝网引流管内凝结液的流向为向下，反之即为上，而非对本发明的装置机构的特定限定。

图1为根据本发明的一种斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其包括：

壳体4，其上部设有蒸汽进口，底部设有凝结液出口；

支撑板，其垂直于所述壳体4的轴线方向，设置在所述壳体4内，所述支撑板上设置有管孔；

水平管束1，其包括有相互平行的若干管排，各管排均平行于所述壳体4的轴线方向水平排列在所述壳体4内，各管排分别穿过所述支撑板的不同管孔来支撑水平管束1；

齿形挂钩组件3，其固定在壳体4内相邻的两块支撑板之间，且位于水平管束1的外围，所述齿形挂钩组件3至少包括分别排布在壳体4上部和壳体4下部的一对；

丝网引流管2，其中部固定在位于壳体4上部的齿形挂钩组件3上，其两端分别倾斜向下插入水平管束1相邻管排之间的间隙中并固定在位于壳体4下部的齿形挂钩组件3上，所述丝网引流管2的上表面至少部分地设置有孔隙。

其中，所述的丝网引流管2具体可设置为：为不锈钢丝编织管，其上部的不锈钢丝编织形成有孔隙，其下部的不锈钢丝涂覆有疏水性涂层并形成下半圆槽2-1；所述孔隙用于收集该丝网引流管2上方水平管束1中各管排表面的凝结液，所述下半圆槽2-1用于引导所述凝结液流至水平管束1的外围流向壳体4底部。

本发明的水平管束冷凝器，其内部水平管束的各个管排表面在凝结过程中会形成液膜，液膜沿管子表面流至下方时会受丝网引流管2上表面孔隙毛细作用的吸引而汇集到丝网引流管2管内，再沿丝网引流管2内下半部分的下半圆槽2-1斜向下流至水平管束外围汇聚到壳体底部。由于本发明中的丝网引流管2能够引导凝结液膜直接排出，因而可以避免下部水平管束中的管排由于承接了上部管子的凝结液而恶化传热的现象。由此，本发明能够实现强化水平管束凝结传热的效果。

具体参考图4及图5，上述丝网引流管2的下部具体可通过浸胶处理的方式将不锈钢丝涂敷成为具有隔水效果且不漏水的下半圆槽2-1。从而收集并引导所述丝网引流管2上方管子上的凝结液顺着丝网引流管2管内下半圆槽2-1流向水平管束的下端外围，以减薄管束上的液膜厚度而强化凝结传热。

以图1为例，本发明的水平管束冷凝器中，壳体内部各所述水平管束1的各管排之间间距可设置为相等。相邻各水平管束1之间的中心连线与壳体4的水平线之间可具体形成有30°的夹角，以将传热管按正三角形布管方式排列，并由此保证各所述水平管束1的各管排之间间距相等。或者，相邻各管排之间的中心连线与壳体4的水平线之间还可设置为形成图2所示的60°的夹角，并由此保证各所述管排之间间距相等。或者，为实现按照正方形布管方式排列各管排，上述相邻各管排之间的中心连线与壳体4的水平线之间还可具体形成有45°的夹角，并由此保证所述水平管束1的各管排之间间距相等。

为保证对丝网引流管2的固定，保证丝网引流管2能够充分吸收各管排表面的凝结液，本发明具体可将齿形挂钩组件3设置在所述水平管束1的外围与壳体4的内壁之间。

以图1或图2所示的30°夹角或60°夹角的管排排布方式为例，具体可将所述的齿形挂钩组件3固定在接近壳体4内壁的位置并将其分别固定在壳体4内与壳体4的水平线形成30°夹角或60°夹角的方向。所述的齿形挂钩组件3具体可以图3所示的形式设置在所述水平管束1的外围与壳体4的内壁之间，该齿形挂钩组件3具体可设置为包括：

纵向筋条3-1，其平行于所述壳体4的轴线方向固定在壳体4内相邻的两块支撑板之间；

钉齿3-2，其垂直于所述纵向筋条3-1，沿所述壳体4的径向固定在所述纵向筋条3-1的外侧；

弯针齿3-3，其根部沿纵向筋条3-1的轴线方向垂直固定于所述钉齿3-2的侧部，所述弯针齿3-3的顶部向外侧弯曲。

由此可以将所述丝网引流管2穿刺固定在所述齿形挂钩组件3的弯针齿3-3上，且所述丝网引流管2中不透水的下半圆槽2-1位于下方，以方便承接凝结液，并为凝结液提供引流和导向。

由此，本发明利用水平管束、丝网引流管、齿形挂钩组件和壳体组成一种强化凝结传热的斜插丝网引流管水平管束冷凝器。其通过将水平管束管排布置角度设置为30°或60°，利用不锈钢丝编织形成所述丝网引流管，并设置丝网引流管下半部经过浸胶处理实现不漏水，并利用由纵向筋条、钉齿和弯针齿组成的齿形挂钩组件将多条丝网引流管按一定间隔斜向插入水平管束1各管排之间的管排间隙中，使得丝网引流管上下两端都能够固定在齿形挂钩组件的弯针齿上，并通过穿刺方式确保丝网引流管不漏水的半边在下方，由此实现收集和引导上方水平管束的各管子上的凝结液顺着丝网引流管流向管束的下端外围。本发明能够通过减薄管束上的液膜厚度，而强化水平管束凝结传热。

在其他的实现方式下，本发明所提供的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器还可设置其纵向筋条3-1固定在相邻两块支撑板之间且位于管束外围需要插入丝网引流管2的位置附近，由此，钉齿3-2能够以壳体轴线为中心以辐射状的形式焊接固定在纵向筋条3-1上，相邻纵向筋条3-1之间的间隔距离可由每个丝网引流管2的毛细作用范围确定，并可设置为不超过每个丝网引流管2表面孔隙的毛细作用范围。所述的弯针齿3-3可顺着纵向筋条方向焊接固定在钉齿3-2上，其弯曲方向指向壳体4外侧，用于固定丝网引流管2，并防止其转动和脱落。

并且，为进一步保证丝网引流管2能够均匀的吸收整个壳体内部不同管排表面的凝结液，在较为优选的实现方式下，还可进一步设置所述齿形挂钩组件3分别对称地固定在壳体4的内部两侧，比如，位于壳体内接近1点钟和11点钟的方向。由此，各所述丝网引流管2能够通过分别与各齿形挂钩组件3固定连接，而分别从壳体4的内部两侧以两个方向相互交叉并倾斜向下插入以30°或60°正三角形布管方式排列的各管排之间的管排间隙中，或者分别从壳体4的内部两侧以两个方向相互交叉并倾斜向下插入以45°正方形布管方式排列的各管排之间的管排间隙中。

由此，本发明的强化凝结传热的斜插丝网引流管水平管束冷凝器，可通过多条丝网引流管按一定阵列间隔斜向插入水平管束1的管排间隙中，并通过将各丝网引流管的上下两端分别固定在相应的齿形挂钩的钉齿上，确保丝网引流管不漏水的半边在下方，实现对上方管子表面凝结液的收集，使得水平管束中管排表面的凝结液能够顺着丝网引流管流向管束的下端外围，从而引导凝结液膜直接排出。本发明可通过丝网引流管减薄管束上的液膜厚度，从而提升水平管束凝结传热效率。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其特征在于，包括：

壳体(4)，其上部设有蒸汽进口，底部设有凝结液出口；

支撑板，其垂直于所述壳体(4)的轴线方向，设置在所述壳体(4)内，所述支撑板上设置有管孔；

水平管束(1)，其包括有相互平行的若干管排，各管排均平行于所述壳体(4)的轴线方向水平排列在所述壳体(4)内，各管排分别穿过所述支撑板的不同管孔；

齿形挂钩组件(3)，其固定在壳体(4)内相邻的两块支撑板之间，且位于水平管束(1)的外围，所述齿形挂钩组件(3)至少包括分别排布在壳体(4)上部和壳体(4)下部的一对；

丝网引流管(2)，其中部固定在位于壳体(4)上部的齿形挂钩组件(3)上，其两端分别倾斜向下插入水平管束(1)相邻管排之间的间隙中并固定在位于壳体(4)下部的齿形挂钩组件(3)上，所述丝网引流管(2)的上表面至少部分地设置有孔隙。

2.如权利要求1所述的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其特征在于，所述丝网引流管(2)为不锈钢丝编织管，其上部的不锈钢丝编织形成有孔隙，其下部的不锈钢丝涂覆有疏水性涂层并形成隔水的下半圆槽(2-1)；所述孔隙用于通过毛细作用收集该丝网引流管(2)上方水平管束(1)中各管排表面的凝结液，所述下半圆槽(2-1)用于引导所述凝结液流向壳体(4)底部。

3.如权利要求1所述的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其特征在于，所述水平管束(1)中各管排之间间距相等，且水平管束(1)中各管排之间的中心连线与壳体(4)的水平线之间形成有30°或60°或45°的夹角。

4.如权利要求1所述的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其特征在于，所述齿形挂钩组件(3)设置在所述水平管束(1)的外围与壳体(4)的内壁之间。

5.如权利要求4所述的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其特征在于，所述齿形挂钩组件(3)包括：

纵向筋条(3-1)，其平行于所述壳体(4)的轴线方向固定在壳体(4)内相邻的两块支撑板之间；

钉齿(3-2)，其垂直于所述纵向筋条(3-1)，沿所述壳体(4)的径向固定在所述纵向筋条(3-1)的外侧；

弯针齿(3-3)，其根部沿纵向筋条(3-1)的轴线方向垂直固定于所述钉齿(3-2)的侧部，所述弯针齿(3-3)的顶部向外侧弯曲，所述丝网引流管(2)由所述弯针齿(3-3)的顶部穿刺固定在所述钉齿(3-2)的侧部以防丝网引流管松脱。

6.如权利要求1-5所述的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其特征在于，所述丝网引流管(2)，其穿刺固定在所述齿形挂钩组件(3)的弯针齿(3-3)上，且所述丝网引流管(2)中不透水的下半圆槽(2-1)位于下方。

7.如权利要求1-6所述的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其特征在于，相邻各齿形挂钩组件(3)以及各钉齿(3-2)之间的间隔距离不超过每个丝网引流管(2)表面孔隙的毛细作用范围。

8.如权利要求1-7所述的斜插丝网引流管的水平管束冷凝器，其特征在于，所述齿形挂钩组件(3)分别设置在壳体(4)的内部且沿水平管束(1)外围的两侧排列；

所述丝网引流管(2)分别与各齿形挂钩组件(3)固定连接，分别从壳体(4)的内部两侧以两个方向相互交叉并倾斜向下插入水平管束(1)中相邻管排之间的间隙中。

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