CN116907236B - 一种蒸汽冷凝装置及冷凝方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种蒸汽冷凝装置及冷凝方法，包括：壳体，壳体内具有相互独立进液腔室、出液腔室和冷凝腔室，壳体顶面设置有与冷凝腔室相连通的蒸汽入口，壳体底面设置有与冷凝腔室相连通的冷凝液出口，壳体上设置有冷却液入口和冷却液出口，冷却液入口与进液腔室相连通，冷却液出口与出液腔室相连通；冷凝换热管，在冷凝腔室内阵列设置有若干个，冷凝换热管的两端分别与进液腔室和出液腔室相连通，冷凝换热管外表面沿其长度方向交替设置有环形结构的疏液条纹和亲液条纹。本发明可以在疏液条纹区域和亲液条纹区域协同地分别进行滴状冷凝和膜状冷凝，实现维持和增强稳定地滴状冷凝的同时，增强膜状冷凝换热，可靠地增强整体冷凝换热、减少蒸汽冷凝器体积。
Description
技术领域
本发明涉及蒸汽动力技术领域，尤其涉及一种蒸汽冷凝装置及冷凝方法。
背景技术
蒸汽冷凝是蒸汽动力系统中的重要过程，部分蒸汽冷凝器由于场地限制等原因需要缩小体积。在冷凝换热总量一定的情况下，减少换热面积是一种有效的方式。蒸汽冷凝过程可以按照冷凝换热面上的冷凝液形态分为膜状冷凝和滴状冷凝两种。其中膜状冷凝虽然冷凝换热能力相对较低、体积相对较大，但经过大量的工业实践经验积累，膜状冷凝易于设计、工作相对稳定，是目前业内广泛使用的蒸汽冷凝方法。滴状冷凝可以大幅提高冷凝换热效果，是一种潜在的蒸汽冷凝强化手段。
业内对通过滴状凝结强化换热进行了较多研究，但滴状冷凝方法还难以实现大规模的工业应用，通常的原因为：一是达到滴状冷凝对工况的控制要求高，达到这种状态不易；二是滴状凝结很容易转换为膜状冷凝，如液滴之间的相互团聚，导致传热恶化；三是一些单纯将膜状冷凝转换为滴状冷凝的手段还存在一些原理上的问题，如疏液处理，会导致表面不仅对冷凝液、而且对该液体的蒸汽也有所排斥，进入稳定工作前的传热能力反而有所下降。因此，传统的滴状冷凝方法不适用于蒸汽冷凝强化。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种蒸汽冷凝装置及冷凝方法，在冷凝换热管表面上进行滴状冷凝和膜状冷凝的协同工作，实现维持和增强稳定地滴状冷凝的同时，增强膜状冷凝换热，从而可靠地增强整体冷凝换热、减少蒸汽冷凝器体积。
本发明的技术方案是这样实现的：
一方面，本发明提供了一种蒸汽冷凝装置，包括：
壳体，所述壳体内具有相互独立进液腔室、出液腔室和冷凝腔室，壳体顶面设置有与冷凝腔室相连通的蒸汽入口，壳体底面设置有与冷凝腔室相连通的冷凝液出口，壳体上设置有冷却液入口和冷却液出口，冷却液入口与进液腔室相连通，冷却液出口与出液腔室相连通；
冷凝换热管，在所述冷凝腔室内阵列设置有若干个，冷凝换热管的两端分别与进液腔室和出液腔室相连通，冷凝换热管外表面沿其长度方向交替设置有环形结构的疏液条纹和亲液条纹。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述疏液条纹为疏水涂层，所述亲液条纹为亲水涂层。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述疏液条纹采用的疏水涂层中掺杂有导热材料。
进一步，优选的，所述导热材料和冷凝换热管的基材材质相同。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述疏液条纹在冷凝换热管的顶面处具有渐变部，所述渐变部的宽度尺寸沿冷凝换热管径向方向由冷凝换热管的顶部向底部逐渐增大。
在上述技术方案的基础上，优选的，若干冷凝换热管上的疏水条纹宽度尺寸沿冷凝腔室纵向方向从上往下逐渐增大。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述进液腔室和出液腔室位于冷凝腔室的一端，进液腔室和出液腔室之间相互隔开，冷凝腔室的另一端所在的壳体内还设置有连通腔室，若干冷凝换热管的其中一端与连通腔室相连通，若干冷凝换热管中其中一部分冷凝换热管远离连通腔室的一端与进液腔室连通，若干冷凝换热管中剩余部分冷凝换热管远离连通腔室的一端与出液腔室连通。
优选的，所述进液腔室位于出液腔室下方。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述冷凝腔室沿壳体轴向方向位于壳体内中部，蒸汽入口和冷凝液出口设置于壳体径向中心处，所述壳体内还设置有第一隔板和第二隔板，第一隔板竖直设置在冷凝腔室中心处，并由冷凝换热管水平穿过，第一隔板的两端分别朝蒸汽入口和冷凝液出口方向延伸，第二隔板水平设置在冷凝腔室中心处，且第二隔板的两端分别朝冷凝腔室长度方向两端延伸。
另一方面，本发明还公开了一种蒸汽冷凝方法，利用了所述的蒸汽冷凝装置，包括如下步骤：
S1、通过冷却液入口和冷却液出口，在进液腔室、若干冷凝换热管及出液腔室之间循环通入冷却液，使冷凝换热管表面处于低温状态；
S2、通过蒸汽入口向冷凝腔室内通入蒸汽，蒸汽冲刷冷凝换热管表面，蒸汽接触到疏液条纹，形成液滴并聚合由亲液条纹吸附，使疏液条纹所在的区域重新暴露于蒸汽环境，循环进行冷凝、聚合及并被吸附，亲液条纹表面冷凝蒸汽形成凝水，同时吸附疏液条纹中聚合的液滴，加速冷凝液聚集过程和冷凝液的滴落过程；
S3、冷凝换热管表面凝结为冷凝液后，经冷凝液出口流出壳体外部。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明公开的蒸汽冷凝装置，通过将壳体分割为进液腔室、出液腔室和冷凝腔室，并在冷凝腔室内阵列设置若干冷凝换热管，冷凝换热管的两端分别和进液腔室和出液腔室连通，进液腔室、冷凝换热管及出液腔室之间循环通入冷却液，使冷凝换热管表面处于低温状态，通过蒸汽入口向冷凝腔室内通入高温蒸汽，蒸汽冲刷冷凝换热管表面，通过在冷凝换热管表面轴向方向交替设置疏液条纹和亲液条纹，在疏液条纹区域和亲液条纹区域协同地分别进行滴状冷凝和膜状冷凝。利用亲液条纹区域的液体吸引其两侧的疏液条纹区域滴状冷凝所产生的液滴，加快疏液条纹区域表面液滴的刷新，减小大尺度液滴对滴状冷凝的热阻，并避免疏液条纹区域液滴过多、连成液膜从而破坏滴状冷凝、形成膜状冷凝，在疏液条纹区域上实现稳定地的滴状冷凝换热、并增强其换热效果；(2)通过将疏液条纹在冷凝换热管的顶面处设置渐变部，并使渐变部的宽度尺寸沿冷凝换热管径向方向由冷凝换热管的顶部向底部逐渐增大，由此一来，减少疏液条纹区域顶面液滴的聚集量，使液滴在由上往下滑落，加快疏液条纹区域液滴的集合程度，并被亲液条纹进行吸附，实现疏液条纹区域快速暴露在冷凝环境中，从而达到调控疏水区最大液滴尺寸的同时，增强亲液条纹膜状冷凝效果；
(3)本发明中亲液条纹区域的液膜吸收疏液条纹区域的液滴，在重力作用下加快其液膜的排液速度、增强液膜的扰动，增强液膜和亲液条纹区域表面的对流换热，实现增强亲液条纹区域膜状冷凝的效果；
(4)通过在疏液条涂层中掺杂有导热材料，并使导热材料和冷凝换热管的基材材质相同，可以提高疏液条纹导率性能的同时，消除涂层与冷凝换热管基材之间的电势差，避免了釆用与基材不同材质的其它导热性能较好材料与基材之间造成电化学腐蚀、引起失效；
(5)通过使冷凝换热管上的疏水条纹宽度尺寸沿冷凝腔室纵向方向从上往下逐渐增大，可以减少冷凝腔室上方的冷凝换热管表面疏水条纹区域的冷凝液聚集，使蒸汽能够更多在冷凝腔室下方的冷凝换热管表面进行冷凝并形成冷凝水，从而更快的实现冷凝液排出，提高冷凝效率；
(6)通过使设置连通腔室，可以增大冷凝换热管在冷凝腔室内的换热冷却时间，充分利用冷却液的冷却能量，避免能量浪费，大大提高冷凝换热效率；
(7)通过使进液腔室位于出液腔室下方，一方面，保证冷凝腔室内上下设置的冷凝换热管热膨胀均匀，并使得冷凝换热管表面的涂层服役寿命均衡，另一方面，可以提高位于冷凝腔室下方的蒸汽的冷凝强化效果；
(8)通过在壳体内中心处竖直设置第一隔板，并水平设置第二隔板，可以将通过蒸汽入口进入到冷凝腔室内的蒸汽向冷凝换热管长度方向两侧引导，充分利用冷凝换热管表面各个区域位置进行吸热冷凝，增强冷凝强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明公开的蒸汽冷凝装置的立体结构示意图；
图2为本发明公开的蒸汽冷凝装置的俯视图；
图3为本图2中A-A处平面剖视图；
图4为本发明公开的蒸汽冷凝装置的分解示意图；
图5为本发明公开的冷凝换热管的立体结构示意图；
图6为本发明公开的冷凝换热管的俯视图；
图7为本发明公开的冷凝换热管的主视图；
图8为本发明公开的冷凝腔室内部结构示意图；
附图标记：
1、壳体；10、进液腔室；12、出液腔室；13、冷凝腔室；14、蒸汽入口；15、冷凝液出口；16、冷却液入口；17、冷却液出口；2、冷凝换热管；21、疏液条纹；22、亲液条纹；211、渐变部；18、连通腔室；L1、第一隔板；L2、第二隔板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，结合图2-7，本发明公开了一种蒸汽冷凝装置，包括壳体1及冷凝换热管2。
其中，壳体1为蒸汽冷凝器的载体，壳体1内部为空腔设置，壳体1内有相互独立进液腔室10、出液腔室12和冷凝腔室13，壳体1顶面设置有与冷凝腔室13相连通的蒸汽入口14，壳体1底面设置有与冷凝腔室13相连通的冷凝液出口15，壳体1上设置有冷却液入口16和冷却液出口17，冷却液入口16与进液腔室10相连通，冷却液出口17与出液腔室12相连通。
在本实施例中，壳体1的横截面为圆形设置，当然，壳体1的横截面也可以设置为方形或多边形，壳体1整体呈胶囊形状，这是为了在一些场地受限的场景下使用，不占用较大空间。
冷凝换热管2，在冷凝腔室13内阵列设置有若干个，在本实施例中，冷凝换热圈的长度方向和壳体1的长度方向平行，冷凝换热管2阵列设置在冷凝腔室13内，若干冷凝换热管2在冷凝腔室13的横截面上呈蜂窝状结构。冷凝换热管2的两端分别与进液腔室10和出液腔室12相连通，冷凝换热管2外表面沿其长度方向交替设置有环形结构的疏液条纹21和亲液条纹22。
采用上述技术方案，进液腔室10、冷凝换热管2及出液腔室12之间构成连通通道，通过冷却液入口16向进液腔室10内通入冷却液，冷却液可以是冷却水、海水等可以实现冷却的介质，冷却液经过进液腔室10进入到各个冷凝换热管2中，再汇入到出液腔室12，经冷却液出口17排出。冷却液在冷凝换热管2中流动过程中，使冷凝换热管2表面呈现低温环境。
通过蒸汽入口14向冷凝腔室13内通入高温蒸汽，蒸汽冲刷冷凝换热管2表面，通过在冷凝换热管2表面轴向方向交替设置疏液条纹21和亲液条纹22，疏液条纹21区域和亲液条纹22区域协同地分别进行滴状冷凝和膜状冷凝。蒸汽在疏液条纹21上冷凝为液滴，然后慢慢聚集为大体积液滴，蒸汽在亲液条纹22上冷凝为液膜，利用亲液条纹22区域的液体吸引其两侧的疏液条纹21区域滴状冷凝所产生的液滴，加快疏液条纹21区域表面液滴的刷新，减小大尺度液滴对滴状冷凝的热阻，并避免疏液条纹21区域液滴过多、连成液膜从而破坏滴状冷凝、形成膜状冷凝，在疏液条纹21区域上实现稳定地的滴状冷凝换热、并增强其换热效果。亲液条纹22底面形成液滴在重力作用下掉落到冷凝腔室13底面，并从冷却液出口17排出。
本发明采用上述技术方案，在冷凝换热管2表面上进行滴状冷凝和膜状冷凝的协同工作，实现维持和增强稳定地滴状冷凝的同时，增强膜状冷凝换热，从而可靠地增强整体冷凝换热、减少蒸汽冷凝器体积。
作为优选的，疏液条纹21为疏水涂层，亲液条纹22为亲水涂层。
作为一些实施例，疏液条纹21和亲液条纹22为环状结构，作为优选的，疏液条纹21和亲液条纹22的宽度尺寸可以设置为相同或不同，具体的，本实施例疏液条纹21的宽度设置为小于亲液条纹22的宽度，这是为了避免疏液条纹21区域液滴过多、连成液膜从而破坏滴状冷凝、形成膜状冷凝。
在一些实施例中，亲液条纹22的厚度要大于疏液条纹21的厚度，这是为了更方便亲液条纹22的液膜对疏液条纹21上的液滴进行吸附。值得注意的是，本实施例中的亲液条纹22的厚度设置为10-14nm。亲液条纹22的厚度不能设置过大，如果设置过大，会导致液膜及从疏水条纹区域吸附的液滴会长时间附着在亲液条纹22中，一方面减少液滴滴落的速率，另一方面，液膜在亲液条纹22上长时间附着，会对冷凝换热管的导热造成印象，这是因为液滴为高温的，会阻碍蒸汽和换热管进行热交换。
由于疏液条纹21区上的液滴存在被吸附，使的疏液条纹21暴露在蒸汽环境下，为了使疏液条纹21能够将蒸汽和冷凝换热管之间更快的进行热交换。本实施例将疏液条纹采用的疏水涂层中掺杂导热材料，导热材料为粉末材质，可以为导热性能交换的金属，比如铜、铝、钛、石墨等。
由于疏水涂层中掺杂导热材料，由此，使得冷凝换热管可以通过导热材料和疏水涂层表面的液滴更高效的实现换热，提高冷凝换热管的导热效率，进而提高冷凝效率。
由于冷凝换热管在冷凝腔室内处于高温气液环境，气液环境会腐蚀冷凝换热管，导致冷凝换热管和疏水涂层剥离，造成冷凝换热管无法正常工作。
为此，本实施例将上述导热材料和冷凝换热管的材质相同。由此一来，消除涂层与冷凝换热管的基材之间的电势差，避免了釆用与基材不同材质的其它导热性能较好材料与基材之间造成电化学腐蚀、引起失效。
作为一些较佳实施方式，参照附图5-7所示，疏液条纹在冷凝换热管2的顶面处具有渐变部211，渐变部211的宽度尺寸沿冷凝换热管2径向方向由冷凝换热管2的顶部向底部逐渐增大。由此设置，可以使渐变部211上冷凝为液滴后，在重力及液滴张力的作用下，迅速由上往下滑落，减少疏液条纹区域顶面液滴的聚集量，加快疏液条纹区域液滴的集合程度，并被亲液条纹进行吸附，实现疏液条纹区域快速暴露在冷凝环境中，从而达到调控疏水区最大液滴尺寸的同时，增强亲液条纹22膜状冷凝效果。
优选的，渐变部211朝向亲液条纹22的一侧在水平方向的投影为弧形状。由此设置，渐变部211上冷凝为液滴后，可以快速沿渐变部211的轮廓由上往下流动，加快液滴在疏液条纹21下方的聚集，从而加快亲液条纹22对疏液条纹21上的液滴进行吸附，使亲液条纹22上的液膜在重力作用下快速形成液滴，并由亲液条纹22上滴落下来。
本发明中亲液条纹22区域的液膜吸收疏液条纹21区域的液滴，在重力作用下加快其液膜的排液速度、增强液膜的扰动，增强液膜和亲液条纹22区域表面的对流换热，实现增强亲液条纹22区域膜状冷凝的效果。
由于蒸汽从上往下流动，冷凝液从壳体底部排出，为了使冷凝换热管上冷凝处的冷凝液尽快的从壳体底部排出，提高冷凝效率。本实施例采用的方案是：将若干冷凝换热管上的疏水条纹宽度尺寸沿冷凝腔室纵向方向从上往下逐渐增大。由此设置，可以减少冷凝腔室上方的冷凝换热管表面疏水条纹区域的冷凝液聚集，使蒸汽能够更多在冷凝腔室下方的冷凝换热管表面进行冷凝并形成冷凝水，从而更快的实现冷凝液排出，提高冷凝效率。
冷却液进入进液腔室10，经冷凝换热管2内部进行冷凝后，再汇入到出液腔室12流出，由于冷凝换热管2为直管，冷却液在冷凝换热管2中流经的时间较小，这将导致冷却液利用效率较低，造成冷却液并没有充分吸热则进行排放，造成能源的浪费。
为此，本实施例做了如下结构设置，参照附图1-4所示，进液腔室10和出液腔室12位于冷凝腔室13的一端，进液腔室10和出液腔室12之间相互隔开，冷凝腔室13的另一端所在的壳体1内还设置有连通腔室18，若干冷凝换热管2的其中一端与连通腔室18相连通，若干冷凝换热管2中其中一部分冷凝换热管2远离连通腔室18的一端与进液腔室10连通，若干冷凝换热管2中剩余部分冷凝换热管2远离连通腔室18的一端与出液腔室12连通。
由此设置，冷却液进入进液腔室10后，冷却液先进入到一部分冷凝换热管2中，此时，冷凝腔室13内的一部分冷凝换热管2先对蒸汽进行冷凝，冷却液经过该部分冷凝换热管2后，汇入到连通腔室18中，此时冷却液的温度并不高，连通腔室18的冷却液再反向进入到剩余部分冷凝换热管2中，实现对该部分冷却液进行充分换热吸收，换热后的冷却液从出液腔室12经冷却液出口17排出。
上述技术方案，可以充分利用冷却液的冷却能量，避免能量浪费。
由于高温蒸汽在进入冷凝腔室13后，由上往下流动，虽然冷凝腔室13中阵列排布冷凝换热管2，但蒸汽从上往下流动过程中，出液气液状态，为了保证冷凝腔室13底面的蒸汽能够高效率被冷凝成液体排出，本实施例将进液腔室10位于出液腔室12下方。由此设置，冷却液首先经过冷凝腔室13下部的冷凝换热管2，可以使位于冷凝腔室13下部的冷凝换热管2环境温度较冷凝腔室13上部的冷凝换热管2环境温度低，在持续冷凝工作的过程中，蒸汽在从上往下冲刷冷凝换热管后，下部冷凝换热管可以更加高效对冷凝腔室底部的蒸汽进行冷凝，实现冷凝液快速高效的排出。由此，可以提高位于冷凝腔室13下方的蒸汽的冷凝强化效果。
另一方面，上部冷凝换热管温度较下部冷凝换热管温度高，同时冷凝腔室上部的蒸汽温度较下部温度高，由此，冷凝腔室纵向方向上的冷凝换热管在冷凝过程中处于平衡状态，冷凝换热管的热膨胀力大致均匀，可以避免热应力的发生，同时冷凝过程平衡，可以避免局部冷凝换热管表面的涂层冷凝超负荷，从而保证所有的冷凝换热管寿命均衡。
作为一些优选实施方式，冷凝腔室13沿壳体1轴向方向位于壳体1内中部，蒸汽入口14和冷凝液出口15设置于壳体1径向中心处。由此设置，蒸汽进入冷凝腔室13后可以向四周扩散，从而充分利用冷凝换热管2进行吸热冷凝。
由于冷凝换热管2是沿冷凝腔室13长度方向排布，且阵列排布在冷凝腔室13中，蒸汽入口14进入到蒸汽竖直向下，这会导致冷凝换热管2局部换热过载，同时蒸汽会向下流动，直接从冷凝液出口15排出，降低冷凝效果。
为此，参照附图3和8所示，本实施例在壳体1内还设置有第一隔板L1和第二隔板L2，第一隔板L1竖直设置在冷凝腔室13中心处，并由冷凝换热管2水平穿过，第一隔板L1的两端分别朝蒸汽入口14和冷凝液出口15方向延伸，由此设置，第一隔板L1可以将通过蒸汽入口14进入到冷凝腔室13内的蒸汽向冷凝换热管2长度方向两侧引导，充分利用冷凝换热管2长度方向两端表面各个区域位置进行吸热冷凝，增强冷凝强度。
第二隔板L2水平设置在冷凝腔室13中心处，且第二隔板L2的两端分别朝冷凝腔室13长度方向两端延伸。由此设置，可以使蒸汽沿冷凝换热管2中部向两侧进行引导，避免蒸汽直接向下流动，从而使蒸汽能够充分在冷凝换热管2长度方向表面均能够实现冷凝，提高冷凝效果。
在上述实施例中，冷凝换热管上的疏水条纹宽度尺寸由冷凝换热管的中部向两端逐渐递增，由此设置，可以避免蒸汽在冷凝换热管靠近中部的疏水条纹上聚集，使的蒸汽尽可能的往冷凝换热管两端引导，从而使冷凝换热管表面的冷凝水逐渐向两端引导，避免冷凝水在第二隔板中部聚集，同时也可以避免冷凝换热管中部所承受的冷凝负荷过载，保证冷凝换热管冷凝工作均衡。
本发明还公开了一种蒸汽冷凝方法，利用了所述的蒸汽冷凝装置，包括如下步骤：
S1、通过冷却液入口16和冷却液出口17，在进液腔室10、若干冷凝换热管2及出液腔室12之间循环通入冷却液，使冷凝换热管2表面处于低温状态；
S2、通过蒸汽入口14向冷凝腔室13内通入蒸汽，蒸汽冲刷冷凝换热管2表面，蒸汽接触到疏液条纹，形成液滴并聚合由亲液条纹吸附，使疏液条纹所在的区域重新暴露于蒸汽环境，循环进行冷凝、聚合及并被吸附，亲液条纹表面冷凝蒸汽形成凝水，同时吸附疏液条纹中聚合的液滴，加速冷凝液聚集过程和冷凝液的滴落过程；
S3、冷凝换热管2表面凝结为冷凝液后，经冷凝液出口15流出壳体1外部。
本发明通过在冷凝换热管2表面轴向方向交替设置疏液条纹21和亲液条纹22，在疏液条纹21区域和亲液条纹22区域协同地分别进行滴状冷凝和膜状冷凝。利用亲液条纹22区域的液体吸引其两侧的疏液条纹21区域滴状冷凝所产生的液滴，加快疏液条纹21区域表面液滴的刷新，减小大尺度液滴对滴状冷凝的热阻，并避免疏液条纹21区域液滴过多、连成液膜从而破坏滴状冷凝、形成膜状冷凝，在疏液条纹21区域上实现稳定地的滴状冷凝换热、并增强其换热效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种蒸汽冷凝装置，其特征在于，包括：
壳体(1)，所述壳体(1)内具有相互独立的进液腔室(10)、出液腔室(12)和冷凝腔室(13)，壳体(1)顶面设置有与冷凝腔室(13)相连通的蒸汽入口(14)，壳体(1)底面设置有与冷凝腔室(13)相连通的冷凝液出口(15)，壳体(1)上设置有冷却液入口(16)和冷却液出口(17)，冷却液入口(16)与进液腔室(10)相连通，冷却液出口(17)与出液腔室(12)相连通；
冷凝换热管(2)，在所述冷凝腔室(13)内阵列设置有若干个，冷凝换热管(2)的两端分别与进液腔室(10)和出液腔室(12)相连通，冷凝换热管(2)外表面沿其长度方向交替设置有环形结构的疏液条纹(21)和亲液条纹(22)；
所述疏液条纹(21)为疏水涂层，所述亲液条纹(22)为亲液涂层，所述疏液条纹(21)在冷凝换热管(2)的顶面处具有渐变部(211)，所述渐变部(211)的宽度尺寸沿冷凝换热管(2)径向方向由冷凝换热管(2)的顶部向底部逐渐增大；
所述疏液条纹(21)采用的疏水涂层中掺杂有导热材料，所述导热材料和冷凝换热管的基材材质相同；
若干冷凝换热管(2)上的疏液条纹(21)宽度尺寸沿冷凝腔室纵向方向从上往下逐渐增大；
所述进液腔室(10)和出液腔室(12)位于冷凝腔室(13)的一端，进液腔室(10)和出液腔室(12)之间相互隔开，冷凝腔室(13)的另一端所在的壳体(1)内还设置有连通腔室(18)，若干冷凝换热管(2)的其中一端与连通腔室(18)相连通，若干冷凝换热管(2)中其中一部分冷凝换热管(2)远离连通腔室(18)的一端与进液腔室(10)连通，若干冷凝换热管(2)中剩余部分冷凝换热管(2)远离连通腔室(18)的一端与出液腔室(12)连通；所述进液腔室(10)位于出液腔室(12)下方；
所述冷凝腔室(13)沿壳体(1)轴向方向位于壳体(1)内中部，蒸汽入口(14)和冷凝液出口(15)设置于壳体(1)径向中心处，所述壳体(1)内还设置有第一隔板(L1)和第二隔板(L2)，第一隔板(L1)竖直设置在冷凝腔室(13)中心处，并由冷凝换热管(2)水平穿过，第一隔板(L1)的两端分别朝蒸汽入口(14)和冷凝液出口(15)方向延伸，第二隔板(L2)水平设置在冷凝腔室(13)中心处，且第二隔板(L2)的两端分别朝冷凝腔室(13)长度方向两端延伸；
冷凝换热管上的疏水条纹宽度尺寸由冷凝换热管的中部向两端逐渐递增。
2.一种蒸汽冷凝方法，利用了如权利要求1所述的蒸汽冷凝装置，其特征在于，包括如下步骤：
S1、通过冷却液入口(16)和冷却液出口(17)，在进液腔室(10)、若干冷凝换热管(2)及出液腔室(12)之间循环通入冷却液，使冷凝换热管(2)表面处于低温状态；
S2、通过蒸汽入口(14)向冷凝腔室(13)内通入蒸汽，蒸汽冲刷冷凝换热管(2)表面，蒸汽接触到疏液条纹，形成液滴并聚合由亲液条纹吸附，使疏液条纹所在的区域重新暴露于蒸汽环境，循环进行冷凝、聚合及并被吸附，亲液条纹表面冷凝蒸汽形成凝水，同时吸附疏液条纹中聚合的液滴，加速冷凝液聚集过程和冷凝液的滴落过程；
S3、冷凝换热管(2)表面凝结为冷凝液后，经冷凝液出口(15)流出壳体(1)外部。
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