CN113739595B - 强化换热冷凝器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷凝器技术领域，提供一种强化换热冷凝器。所述强化换热冷凝器包括壳体、冷却水管道和多个亲水薄膜；多个所述亲水薄膜位于所述壳体的内部，相邻两个所述亲水薄膜之间形成蒸汽通道；所述冷却水管道设有多个出水口，多个所述亲水薄膜与多个所述出水口一一对应设置，使冷却水能够从所述出水口到达所述亲水薄膜，以与流经所述蒸汽通道内的蒸汽进行换热。该强化换热冷凝器增大了蒸汽与冷却水的换热面积，在相同换热功率需求下，减小了蒸汽冷凝器的整体体积。

Description

强化换热冷凝器

技术领域

本发明涉及冷凝器技术领域，尤其涉及一种强化换热冷凝器。

背景技术

随着电厂发电量的逐渐提高，蒸汽冷凝器在其换热能力一定的情况下，所需的尺寸也逐渐增大。因此迫切需要提高蒸汽冷凝器的换热能力。传统的蒸汽冷凝器可分为管壳式间接冷凝器和混合式冷凝器。其中，管壳式间接冷凝器采用的是蒸汽走壳侧，冷却水走管侧的间接换热方式，总换热系数较低，体积很大。混合式冷凝器则采用蒸汽和冷却水直接接触冷凝的相变换热方式，换热系数较高，相比于管壳式间接冷凝器体积得到有效减小。

当前存在的电厂内通常使用混合式冷凝器。现有的混合式冷凝器的内部设有水室，水室内安装有喷嘴，通过外部泵设备为水室内补水，通过喷嘴将水喷出形成水膜。流经水室的蒸汽便与水膜进行换热。然而，为了保证足够的换热面积，当前的混合式冷凝器的水室相对体积比较大，占据了冷凝器内部很大一部分的换热空间，使得蒸汽冷凝器整体体积仍然较大。

发明内容

本发明提供一种强化换热冷凝器，用以解决现有技术中的混合式蒸汽冷凝器的水室占用空间大导致冷凝器整体体积大的问题。

本发明提供一种强化换热冷凝器，包括壳体、冷却水管道和多个亲水薄膜；多个所述亲水薄膜位于所述壳体的内部，相邻两个所述亲水薄膜之间形成蒸汽通道；所述冷却水管道设有多个出水口，多个所述亲水薄膜与多个所述出水口一一对应设置，使冷却水能够从所述出水口到达所述亲水薄膜，以与流经所述蒸汽通道内的蒸汽进行换热。

根据本发明提供的一种强化换热冷凝器，所述冷却水管道包括多个间隔设置的支流管道，每一所述支流管道上均开设有所述出水口，所述出水口和所述亲水薄膜均沿所述支流管道的长度方向布置。

根据本发明提供的一种强化换热冷凝器，所述冷却水管道还包括主管道，多个所述支流管道沿所述主管道的长度方向排布并分别与所述主管道相连通。

根据本发明提供的一种强化换热冷凝器，所述出水口为沿所述支流管道长度方向的条形开口，所述亲水薄膜具有相对的第一边缘和第二边缘，所述第一边缘位于所述支流管道内，所述第二边缘位于所述支流管道外。

根据本发明提供的一种强化换热冷凝器，所述支流管道的横截面为圆形，所述出水口的宽度小于所述支流管道的直径。

根据本发明提供的一种强化换热冷凝器，还包括旋转驱动装置和第一杆件，多个所述旋转驱动装置、多个所述第一杆件和多个所述亲水薄膜一一对应设置，所述第一杆件与所述第一边缘固定连接，所述第一杆件位于所述支流管道内，所述旋转驱动装置的驱动端与所述第一杆件连接，用于驱动所述第一杆件转动。

根据本发明提供的一种强化换热冷凝器，还包括第二杆件，多个所述第二杆件和多个所述亲水薄膜一一对应设置，所述第二杆件与所述第二边缘固定连接，所述第二杆件与所述出水口的形状相配合，使所述第二杆件能够封堵所述出水口。

根据本发明提供的一种强化换热冷凝器，还包括隔板，所述隔板安装于所述壳体内以将所述壳体内部分隔为相互连通的蒸汽冷凝区和凝水区，所述亲水薄膜位于所述蒸汽冷凝区，所述第二杆件能够与所述隔板磁性相吸。

根据本发明提供的一种强化换热冷凝器，所述蒸汽冷凝区位于所述凝水区的上方，所述隔板上开设有多个通孔。

根据本发明提供的一种强化换热冷凝器，还包括直线驱动装置，所述直线驱动装置的驱动端与所述隔板连接，用于驱动所述隔板靠近或远离所述出水口。

本发明提供的强化换热冷凝器，通过在冷凝器内设置多个亲水薄膜，使通入壳体内的蒸汽在亲水薄膜之间的蒸汽通道内与亲水薄膜上的冷却水进行热交换。多个亲水薄膜可以增大蒸汽与冷却水的换热面积，在相同换热功率需求下，减小了蒸汽冷凝器的整体体积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的强化换热冷凝器的主视图；

图2是图1中强化换热冷凝器的左视图；

附图标记：

1、壳体； 101、蒸汽冷凝区； 102、凝水区；

11、蒸汽入口； 12、凝水出口； 2、冷却水管道；

21、支流管道； 211、出水口； 22、主管道；

221、进水口； 3、亲水薄膜； 31、蒸汽通道；

4、旋转驱动装置； 51、第一杆件； 52、第二杆件；

6、隔板； 61、通孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”的方向均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种强化换热冷凝器，如图1所示为本发明提供的强化换热冷凝器的主视图，如图2所示为图1中强化换热冷凝器的左视图。本发明实施例提供的强化换热冷凝器包括壳体1、冷却水管道2和多个亲水薄膜3。多个亲水薄膜3位于壳体1的内部，相邻两个亲水薄膜3之间以及最外侧的清水薄膜3与壳体之间形成蒸汽通道31。冷却水管道2设有多个出水口211，多个亲水薄膜3与多个出水口211一一对应设置，使冷却水能够从出水口211到达亲水薄膜3，以与流经蒸汽通道31内的蒸汽进行换热。

其中，亲水薄膜3可选为超亲水薄膜。超亲水薄膜具有的超亲水特性，使得流道亲水薄膜表面的冷却水能快速地沿着整个超亲水薄膜表面铺展开，从而使亲水薄膜表面的水膜更均匀和更连续稳定。冷却水管道2的进水口221与壳体1的冷却水进口相连通；或者，冷却水管道2穿设于壳体1的壳壁，冷却水管道2的进水口221即为壳体1的冷却水进口。

该强化换热冷凝器在对蒸汽进行混合冷凝时，冷却水通过冷却水管道2的进水口221流至冷却水管道2的各个出水口211。每一个出水口211处均设置有一亲水薄膜3，使冷却水能够到达亲水薄膜3。每一亲水薄膜3作为导液壁，持续引导冷却水在亲水薄膜3上铺展。壳体1上还开设有蒸汽入口11和凝水出口12，蒸汽从蒸汽入口11进入壳体1内。蒸汽在蒸汽通道31内流动的过程中，与亲水薄膜3上的冷却水直接接触相变冷凝换热，形成凝水，最后从凝水出口12排出。

本发明实施例提供的强化换热冷凝器，取消了传统混合式冷凝器中占用较大空间的水室结构，通过在冷凝器内设置多个亲水薄膜3，使通入壳体1内的蒸汽在亲水薄膜3之间的蒸汽通道31内与亲水薄膜3上的冷却水进行热交换。多个亲水薄膜3可以增大蒸汽与冷却水的换热面积，在相同换热功率需求下，本发明实施例中的强化换热冷凝器的体积比传统混合式冷凝器要小。

本发明实施例中，冷却水管道2包括多个间隔设置的支流管道21，每一支流管道21上均开设有出水口211，出水口211和亲水薄膜3均沿支流管道21的长度方向布置。

其中，多个支流管道21可并列排布，出水口211和亲水薄膜3均沿支流管道21的长度方向布置，即多个亲水薄膜3并列排布，形成多个并列的蒸汽通道31。出水口211为沿支流管道21长度方向开设于支流管道21侧壁上的条形开口。或者，出水口211包括开设于支流管道21的侧壁上的多个通孔，多个通孔沿支流管道21长度方向分布。亲水薄膜3沿支流管道21的长度方向布置，使亲水薄膜3的一端与出水口211相对，使从出水口211流出的冷却水较为均匀地流到达亲水薄膜3，使冷却水以更快的速度在亲水薄膜3上铺展，形成更均匀且更连续稳定的水膜。

本发明实施例中，冷却水管道2还包括主管道22，多个支流管道21沿主管道22的长度方向排布并分别与主管道22相连通。如图2所示，多个支流管道21沿主管道22的长度方向间隔排布。冷却水从图2中主管道22右端的入口进入冷却水管道2，由冷却水管道2分流到多个支流管道21内，以向多个亲水薄膜3供水。

进一步地，每一支流管道21的长度相等，主管道22与每一支流管道21的中部相连通，使得从主管道22流向支流管道21两端的流量相当，提高冷却水在亲水薄膜3上分布的均匀性。

进一步地，主管道22内设置有螺旋分流装置，螺旋分流装置与主管道22的内侧壁之间形成螺旋管道。进入主管道22内的冷却水在螺旋管道内流动，以提高从主管道22分流至各个支流管道21的水量的均匀性，进而提高冷却水在亲水薄膜3上分布的均匀性。

本发明实施例中，出水口211为沿支流管道21长度方向的条形开口，亲水薄膜3具有相对的第一边缘和第二边缘，第一边缘位于支流管道21内，第二边缘位于支流管道21外。如图2所示，亲水薄膜3的第一边缘和第二边缘的延伸方向与支流管道21的长度方向相同。亲水薄膜3对应与第一边缘的一端伸入出水口211。位于出水口211两侧的主管道侧壁边缘分别位于亲水薄膜3的两侧。进入支流管道21内的一部分冷却水将会从位于亲水薄膜3一侧的主管道侧壁喷到亲水薄膜3上，另一部分冷却水将会从位于亲水薄膜3另一侧的主管道侧壁喷到亲水薄膜3上。如此，可保证支流管道21内的冷却水均会流到亲水薄膜3上，并分别在亲水薄膜3的两侧均形成均匀的水膜，提高冷却水与蒸汽的接触面积，提高换热效率。

进一步地，支流管道21的横截面为圆形，即支流管道21为圆形管道。出水口211的宽度小于支流管道21的直径。其中，出水口211的宽度指的是出水口211在垂直于支流管道21长度方向上的宽度。即出水口的宽度方向与支流管道21的长度方向垂直。圆形支流管道21的弧形侧壁在出水口211处被亲水薄膜3隔开。出水口211的宽度小于支流管道21的直径，使支流管道21内的冷却水在出水口211两侧的弧形侧壁的导流作用下，分别从亲水薄膜3的两侧喷到亲水薄膜3上。

如图2所示，本发明实施例提供的强化换热冷凝器还包括旋转驱动装置4和第一杆件51，多个旋转驱动装置4、多个第一杆件51和多个亲水薄膜3一一对应设置。第一杆件51与亲水薄膜3的第一边缘固定连接，第一杆件51位于支流管道21内。旋转驱动装置4的驱动端与第一杆件51连接，用于驱动第一杆件51转动。

具体地，每一亲水薄膜3对应设置有一个旋转驱动装置和一个第一杆件51。每一旋转驱动装置对应驱动一个第一杆件51转动。第一杆件51的一端与旋转驱动装置4旋转驱动端固定连接。当旋转驱动装置4驱动第一杆件51转动时，可实现亲水薄膜3的收卷和展开。亲水薄膜3的展开面积越大，蒸汽与冷却水的接触面积越大，换热效率越高。可通过亲水薄膜3的收卷和展开来调节该强化换热冷凝器的蒸汽通道31的数量，进而调节换热功率。

可选地，第一杆件51为圆杆。旋转驱动装置4为旋转电机。旋转驱动装置4安装于壳体1的外部，第一杆件51可转动安装于壳体1上，第一杆件51的一端穿出壳体1与旋转驱动装置4的驱动端连接。

进一步地，出水口211的宽度小于第一杆件51的直径，使第一杆件51可在支流管道21的进水口和出水口211之间形成一定的阻挡作用，防止进入支流管道21内的冷却水直接从支流管道21的进水口通到出水口211，提高冷却水在支流管道21内分布的均匀性。

如图2所示，本发明实施例提供的强化换热冷凝器还包括第二杆件52，多个第二杆件52和多个亲水薄膜3一一对应设置。第二杆件52与亲水薄膜3的第二边缘固定连接。第二杆件52与出水口211的形状相配合，使第二杆件52能够封堵出水口211。

具体地，当旋转驱动装置4驱动第一杆件51转动以收卷超亲水薄膜3时，第二杆件52向出水口211的方向移动，最终抵住并封堵出水口211，使冷却水无法从该支流管道21喷出。被封堵的出水口211的数量越多，蒸汽与冷却水的接触面积越小，换热效率越低。可通过收卷亲水薄膜3以封堵出水口来调节该强化换热冷凝器的换热功率。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的强化换热冷凝器还包括隔板6，隔板6安装于壳体1内以将壳体1内部分隔为相互连通的蒸汽冷凝区101和凝水区102，亲水薄膜3位于蒸汽冷凝区101。

其中，蒸汽入口11与蒸汽冷凝区101相通，凝水出口12与凝水区102相连通。可选地，隔板6上开设有多个通孔，蒸汽冷凝区101和凝水区102通过隔板6上的通孔61相连通。或者，隔板6的边缘与壳体1的侧壁之间存在间隙，蒸汽冷凝区101和凝水区102通过该间隙相连通。蒸汽冷凝区101由多个亲水薄膜3分隔成多个蒸汽通道31，蒸汽在蒸汽通道31内相变冷凝后从隔板6上的通孔61或者隔板6与壳体1之间的间隙流入凝水区102。

进一步地，第二杆件52能够与隔板6磁性相吸。具体地，第二杆件52由磁性材料制成，隔板6由能够与磁性材料相吸的材料制成；或者，隔板6由磁性材料制成，第二杆件52由能够与磁性材料相吸的材料制成。当亲水薄膜3展开至第二杆件52接触到隔板6时，第二杆件52会吸附住隔板6，使整个亲水薄膜3绷直，防止出现因蒸汽流动导致亲水薄膜3飘动而影响冷凝效果。

进一步地，蒸汽冷凝区101位于凝水区102的上方。如图2所示，亲水薄膜3呈竖直方向设置于蒸汽冷凝区101内。隔板6位于亲水薄膜3的下方。其中，蒸汽入口11设置于壳体1的顶部，凝水出口12设置于壳体1的底部，蒸汽从蒸汽入口11分流到竖直设置的各蒸汽通道31冷凝，然后流到凝水区102后从底部的凝水出口12排出。

需要说明的是，蒸汽冷凝区101也可以位于凝水区102的侧方。亲水薄膜3呈水平方向设置于蒸汽冷凝区101内。隔板6位于亲水薄膜3远离出水口211的一端。在亲水薄膜3能够通过第二杆件52与隔板6磁性相吸的情况下，可不具体限定蒸汽冷凝区101与凝水区102的相对位置关系。

当蒸汽冷凝区101位于凝水区102的上方，且隔板6上开设有多个通孔61时，蒸汽在蒸汽冷凝区101相变冷凝成凝水后，从多个通孔61以喷淋状态流入凝水区102。凝水区102的上部存在气体空间，部分未冷凝的蒸汽在凝水区102被喷淋状态的凝水冷凝。进一步地，多个通孔61均匀分布于隔板6上。

本发明实施例提供的强化换热冷凝器还包括直线驱动装置(图中未示出)，直线驱动装置的驱动端与隔板6连接，用于驱动隔板6靠近或远离出水口211。

在其中一实施例中，每一亲水薄膜3的第二边缘与隔板6固定连接。多个亲水薄膜3同步收卷时，可通过直线驱动装置同步驱动隔板6向出水口211的方向靠近，使每一亲水薄膜3始终保持绷直状态。

在其中另一实施例中，展开长度最长的亲水薄膜3通过第二杆件52与隔板6磁性相吸。与隔板6磁性相连的亲水薄膜3收卷时，可通过直线驱动装置同步驱动隔板6向出水口211的方向靠近。若每一亲水薄膜3的展开长度相同，则可保持每一第二杆件52与隔板6相吸，从而保持每一亲水薄膜3处于绷直状态。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种强化换热冷凝器，其特征在于，包括壳体、冷却水管道、旋转驱动装置、第一杆件和多个亲水薄膜；多个所述亲水薄膜位于所述壳体的内部，相邻两个所述亲水薄膜之间形成蒸汽通道；所述冷却水管道设有多个出水口，多个所述亲水薄膜与多个所述出水口一一对应设置，使冷却水能够从所述出水口到达所述亲水薄膜，以与流经所述蒸汽通道内的蒸汽进行换热；

所述冷却水管道包括多个间隔设置的支流管道，每一所述支流管道上均开设有所述出水口，所述出水口和所述亲水薄膜均沿所述支流管道的长度方向布置；

所述出水口为沿所述支流管道长度方向的条形开口，所述亲水薄膜具有相对的第一边缘和第二边缘，所述第一边缘位于所述支流管道内，所述第二边缘位于所述支流管道外；

多个所述旋转驱动装置、多个所述第一杆件和多个所述亲水薄膜一一对应设置，所述第一杆件与所述第一边缘固定连接，所述第一杆件位于所述支流管道内，所述旋转驱动装置的驱动端与所述第一杆件连接，用于驱动所述第一杆件转动。

2.根据权利要求1所述的强化换热冷凝器，其特征在于，所述冷却水管道还包括主管道，多个所述支流管道沿所述主管道的长度方向排布并分别与所述主管道相连通。

3.根据权利要求1所述的强化换热冷凝器，其特征在于，所述支流管道的横截面为圆形，所述出水口的宽度小于所述支流管道的直径。

4.根据权利要求1所述的强化换热冷凝器，其特征在于，还包括第二杆件，多个所述第二杆件和多个所述亲水薄膜一一对应设置，所述第二杆件与所述第二边缘固定连接，所述第二杆件与所述出水口的形状相配合，使所述第二杆件能够封堵所述出水口。

5.根据权利要求4所述的强化换热冷凝器，其特征在于，还包括隔板，所述隔板安装于所述壳体内以将所述壳体内部分隔为相互连通的蒸汽冷凝区和凝水区，所述亲水薄膜位于所述蒸汽冷凝区，所述第二杆件能够与所述隔板磁性相吸。

6.根据权利要求5所述的强化换热冷凝器，其特征在于，所述蒸汽冷凝区位于所述凝水区的上方，所述隔板上开设有多个通孔。

7.根据权利要求5所述的强化换热冷凝器，其特征在于，还包括直线驱动装置，所述直线驱动装置的驱动端与所述隔板连接，用于驱动所述隔板靠近或远离所述出水口。