CN116943345A - 一种用于强化冷凝换热的气液分离内构件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于强化冷凝换热的气液分离内构件。涉及化工设备技术领域，应用在相变塔内，包括：分离管中心柱设置为底部封口的圆柱形空心管，分离管中心柱设置在相变塔内；螺旋波纹叶片呈螺旋式自上而下盘旋设置在分离管中心柱的周边，且螺旋波纹叶片的内缘与分离管中心柱之间设置有间隙，螺旋波纹叶片的外缘与相变塔的内壁相连；螺带式分液片盘旋设置在螺旋波纹叶片的螺距之间，且螺带式分液片与螺旋波纹叶片连接，螺带式分液片与分离管中心柱之间设置间隙形成液体通道。本发明通过设置分离管中心柱和螺旋波纹叶片，增加了换热面积，提供了气相和冷凝后的液相不同的行走路径，该内构件可用于强化冷凝换热，提高冷凝效率，减少能量损失。
Description
技术领域
本发明涉及化工设备技术领域，更具体的说是涉及一种用于强化冷凝换热的气液分离内构件。
背景技术
气液分离是在工业用途中广泛应用的一种过程，它可以分离气体和液体的混合物，以确保系统的正常运行。强化冷凝换热是气液分离过程中的关键环节之一。近年来，对于气液分离内构件的研究不断取得新进展。传统的气液分离内构件包括板式分离器、旋流分离器和网状填料等，但这些内构件存在着一些问题，如分离效率低、压力损失大等。目前，利用螺旋管、波纹管、带内肋管等内构件结构对其进行传热调控是提高其传热性能的重要途径。
此外，还存在着一些强化传热的方法，如对传热结构内壁面进行改性，以降低材料的表面能量，或者填充物质，以增强传热。上述强化扰动的措施虽然在一定程度上增加了传热系数，但也不可避免地增加了压降。因而，强化传热和减小流动阻力成为传热装置优化设计过程中相互对立、相互制约的矛盾。
因此，如何提供一种能够解决由于传热面积安排受限、传热系数不大和流动阻力高等冷凝换热问题的用于强化冷凝换热的气液分离内构件是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于强化冷凝换热的气液分离内构件，旨在解决上述背景技术中的问题之一，实现能够解决由于传热面积安排受限、传热系数不大和流动阻力高等冷凝换热问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于强化冷凝换热的气液分离内构件，应用在相变塔内，包括：
分离管中心柱，所述分离管中心柱设置为底部封口的圆柱形空心管，所述分离管中心柱设置在所述相变塔内；
螺旋波纹叶片，所述螺旋波纹叶片呈螺旋式自上而下盘旋设置在所述分离管中心柱的周边，且所述螺旋波纹叶片的内缘与所述分离管中心柱之间设置有间隙，所述螺旋波纹叶片的外缘与所述相变塔的内壁相连；
螺带式分液片，所述螺带式分液片盘旋设置在所述螺旋波纹叶片的螺距之间，且所述螺带式分液片与所述螺旋波纹叶片连接，所述螺带式分液片与所述分离管中心柱设置有间隙，所述螺带式分液片与所述分离管中心柱之间的间隙形成液体通道。
进一步的，所述螺旋波纹叶片包括多个波纹叶片拼接而成。
进一步的，每个所述波纹叶片均具有波纹曲线的凹凸面。
进一步的，所述波纹叶片的凹凸面与所述相变塔的轴线方向倾斜设置，倾斜角度的范围为0-90°。
进一步的，所述分离管中心柱的内部可移动的设置有用于测温的热电偶。
进一步的，所述螺带式分液片与所述螺旋波纹叶片的连接位置设置有空隙，所述空隙与所述液体通道连通。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种用于强化冷凝换热的气液分离内构件，通过在螺带式分液片与分离管中心柱设置间隙形成液体通道，能够阻挡气液相接触，可为气相中冷凝的液体起引流的作用；通过设置螺带式分液片，交错穿插设置在螺旋波纹叶片之间，起到固定和支撑螺波纹叶片的作用；通过设置螺旋波纹叶片，物料气相沿螺旋波纹叶片的路径螺旋上升，上升过程随着与叶片的接触进行换热冷凝下来的液相在重力的作用下，会沿着波纹叶片倾斜的凹面和螺带式分液片的路径下降，使气液尽可能少接触，起到气液分离的效果。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的气液分离内构件的结构示意图；
图2为本发明提供的螺旋波纹叶片的结构示意图；
图3为本发明提供的螺带式分液片与螺旋波纹叶片的穿插衔接示意图；
图4为本发明提供的气液分离内构件的俯视图；
图5为本发明提供的为气液分离内构件的剖面图；
图6为本发明提供的分离管中心柱的结构示意图；
图7为本发明提供的螺带式分液片的结构示意图。
其中：1为分离管中心柱；2为螺旋波纹叶片；3为螺带式分液片；4为液体通道；5为波纹叶片；6为空隙。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
参见图1-7，本发明实施例公开了一种用于强化冷凝换热的气液分离内构件，包括：
一种用于强化冷凝换热的气液分离内构件，应用在相变塔内，包括：
分离管中心柱1，分离管中心柱1设置为底部封口的圆柱形空心管，分离管中心柱1设置在相变塔内；
螺旋波纹叶片2，螺旋波纹叶片2呈螺旋式自上而下盘旋设置在分离管中心柱1的周边，且螺旋波纹叶片2的内缘与分离管中心柱1之间设置有间隙，螺旋波纹叶片2的外缘与相变塔的内壁相连，通过设置螺旋波纹叶片2，物料气相沿螺旋波纹叶片2的路径螺旋上升，上升过程随着与螺旋波纹叶片2的接触进行换热冷凝下来的液相在重力的作用下，会沿着螺旋波纹叶片2倾斜的凹面和螺带式分液片3的路径下降，使气液尽可能少接触，起到分液分离的效果。
螺带式分液片3，螺带式分液片3盘旋设置在螺旋波纹叶片2的螺距之间，且螺带式分液片3与螺旋波纹叶片2连接，螺带式分液片3与分离管中心柱1设置有间隙，螺带式分液片3与分离管中心柱1之间的间隙形成液体通道4；通过设置螺带式分液片3，交错穿插设置在螺旋波纹叶片2之间，起到固定和支撑螺旋波纹叶片2的作用；通过在螺带式分液片3与分离管中心柱1设置间隙形成液体通道4，能够阻挡气液相接触，可为气相中冷凝的液体起引流的作用。
在本实施例中，螺旋波纹叶片2包括多个波纹叶片5拼接而成，
在本实施例中，每个波纹叶片5均具有波纹曲线的凹凸面。
在本实施例中，波纹叶片5的凹凸面与相变塔的轴线方向倾斜设置，倾斜角度的范围为0-90°。
在本实施例中，分离管中心柱1的内部可移动的设置有用于测温的热电偶。
在本实施例中，螺带式分液片3与螺旋波纹叶片2的连接位置设置有空隙6，空隙6与液体通道4连通，液体从空隙6流入液体通道4。
另外，在本实施例中，螺带式分液片3的螺距可以调整。
具体使用过程：在外力的作用下，气相混合物流入内构件的底部，气相混合物沿螺旋波纹叶片2螺旋上升，并与螺旋波纹叶片2进行换热，因波纹叶片5含具有凹凸面，冷凝液在凹面的表面张力大，且螺旋波纹叶片2与变相塔的轴线方向设置有一定倾斜角度，因此冷凝液能够迅速在凹槽聚集在重力的作用下下落，又因螺带式分液片3的阻隔，使液相沿螺带式分液片3内侧里的液体流道竖直下落，气相在螺带式分液片3的外侧沿螺旋波纹叶片2螺旋上升，气液相沿不同的路径进行分离；在气相螺旋上升过程中，因气液相的密度差，气相大都集中在波纹叶片5的凸面表面，液相集中聚集在凹面，因及时排液，可以减薄液膜厚度，且气液不发生传质，不仅强化了冷凝换热，增大了传热效率，还降低了流动阻力，提高了分离效率和气相纯度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种用于强化冷凝换热的气液分离内构件，应用在相变塔内，其特征在于，包括：
分离管中心柱，所述分离管中心柱设置为底部封口的圆柱形空心管，所述分离管中心柱设置在所述相变塔内；
螺旋波纹叶片，所述螺旋波纹叶片呈螺旋式自上而下盘旋设置在所述分离管中心柱的周边，且所述螺旋波纹叶片的内缘与所述分离管中心柱之间设置有间隙，所述螺旋波纹叶片的外缘与所述相变塔的内壁相连；
螺带式分液片，所述螺带式分液片盘旋设置在所述螺旋波纹叶片的螺距之间，且所述螺带式分液片与所述螺旋波纹叶片连接，所述螺带式分液片与所述分离管中心柱设置有间隙，所述螺带式分液片与所述分离管中心柱之间的间隙形成液体通道。
2.根据权利要求1所述的一种用于强化冷凝换热的气液分离内构件，其特征在于，所述螺旋波纹叶片包括多个波纹叶片拼接而成。
3.根据权利要求2所述的一种用于强化冷凝换热的气液分离内构件，其特征在于，每个所述波纹叶片均具有波纹曲线的凹凸面。
4.根据权利要求3所述的一种用于强化冷凝换热的气液分离内构件，其特征在于，所述波纹叶片的凹凸面与所述相变塔的轴线方向倾斜设置，倾斜角度的范围为0-90°。
5.根据权利要求1所述的一种用于强化冷凝换热的气液分离内构件，其特征在于，所述分离管中心柱的内部可移动的设置有用于测温的热电偶。
6.根据权利要求1所述的一种用于强化冷凝换热的气液分离内构件，其特征在于，所述螺带式分液片与所述螺旋波纹叶片的连接位置设置有空隙，所述空隙与所述液体通道连通。
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