CN203657590U - 一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱，包括来流支管、联箱、排液芯和出流支管，所述来流支管和出流支管安装于所述联箱外侧壁，在所述联箱内安装排液芯，在所述联箱内壁设置捕液扇区；所述捕液扇区内设置若干沿联箱纵向设置的沟槽、散布凸点表面或者凹凸不平的网状覆层。本实用新型具有的优点和有益技术效果如下：减少了沿出流支管流出的液量，抑制了联箱内部导致分液效率降低的扰动，提高了分液联箱的气液分离效率；工艺性好，几乎不增加制造成本，却能较好的改善分液联箱的气液分离作用，具有较高的经济性和推广价值。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及是一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱。
【背景技术】
公开号为CN101025340A中国专利申请公开了一种多级冷却中间分液式空气冷凝器，其是具有高效冷凝能力、高传热系数、高效利用空间等特点的换热器，其中分液联箱作为其中关键部件，起到“阻气”和“排液”的作用，最终实现气液分离功能。衡量分液联箱性能的指标为分液效率，指沿联箱底部流出液量与来流支管总液量比值。工程研究表明，分液效率越大，多级冷却换热器的换热效率越高。对于现代社会而言，设备换热效率的提升能够减少碳排放、减少能耗、减少设备制造成本。
目前，在工程应用的分液联箱中，来流支管与联箱连接，并与联箱内壁平齐，参见图1。联箱为光滑管，这样的结构加工简单，获取方便，能够实现分液联箱基本功能。公开号为CN101482378A的中国实用新型专利提出了一种漏液阻气装置，由至少一个当量主孔和若干个当量辅孔组成，具有运行排液量范围宽的特点。但通过实验研究过程发现，在某些来流工况下，比如在来流液相速度较小时，由于壁面黏附作用，液体形成贴壁流，从而使液相很容易进入出流支管，使沿联箱底部流出的液量减少，气液分离效率减小；此外，当来流速度较大时，以射流形式撞击联箱内壁，由于联箱内壁为光滑壁面，射向壁面的液流发生贴壁周向扩展流动，加之科氏加速度、联箱内部气流扰动影响，连续的液膜很容易破碎，大的液滴很容易被气流卷吸形成小液滴，这些微小的液体微团被气流携带进入出流支管，从而也使得进入联箱底部的液量减少，气液分离效率减小。此外，常规孔板式排液芯为孔板结构，即其上通孔为均匀分布的薄板。通过研究发现，沿来流支管进入的气液两相混合物进入联箱后，气流冲击还会使排液芯上部液膜扰动增强，使液膜上表面呈 波动状态，且波动幅度不一致，进而使通过排液芯不同区域的液体流速不一致，这种不一致反过来影响液膜表面产生的波动行为，使联箱内部流场变得更复杂，最终导致液膜波动“顶峰”处的液体被气流带走，进入出流支管，使分液效率降低。
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于针对以上所述现有技术存在的不足，提供一种能够提高气液分离效率，改善液膜表面波动特性，尤其是当液相以低速贴壁流或高速射流形式进入联箱时的气液分离效率，整个设计简洁巧妙，成本低，工艺性好，具有很高的工程应用价值的用于分液式冷凝器的高效分液联箱。
为了实现上述目的，本实用新型是这样实现的：一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱，包括来流支管、联箱、排液芯和出流支管，所述来流支管和出流支管安装于所述联箱外侧壁，在所述联箱内安装排液芯，在所述联箱内壁设置捕液扇区。
所述来流支管和出流支管为水平设置的圆管，所述联箱为竖直设置的圆管，且所述联箱的内径为来流支管内径的2～4倍。
所述来流支管安装于所述联箱外侧壁，且所述来流支管的一端插入联箱侧壁并在所述联箱内侧壁凸出一段。
所述来流支管在所述联箱内侧壁凸出长度为1/4联箱内径。所述捕液扇
区内设置若干沿联箱纵向设置的沟槽。
所述沟槽内设置若干凸起的辅助沟槽，使扩散速度迅速衰减。
所述捕液扇区内设置若干沿联箱纵向区域设置散布凸点表面或者凹凸不平的网状覆层。
所述散布凸点表面中凸点的顶部到凸点最底部形成的凹槽之间的距离为10～100um。或者网状覆层的凸起顶端表面与凹陷底部表面之间的距离为10～100um。或者，所述沟槽凸起顶端表面与凹陷底部表面之间的距离为10～100um。
所述捕液扇区设置于联箱内侧壁夹角θ为180-270度之间的扇形内侧壁区域上。
所述排液芯由分层固定于所述联箱侧壁上的具有封气排液孔的若干孔板组成，所述孔板在所述联箱内为偏心设置怕，偏心距离S，在靠近联箱远离出流支管来流支管的内侧通孔面积比接近出流支管来流支管的外出侧通孔面积大；所述排液芯安装于所述出流支管下部，当来流液流速度较大时，其与出流支管的高差增大，反之减小。
与现有技术相比，本实用新型具有的优点和有益技术效果如下：通过在原有分液联箱基础上设置来流支管插入联箱且凸出一小段;在联箱内壁设置捕液扇区，排液芯孔板设置非均布的通孔，相比原分液联箱，减少了沿出流支管流出的液量，抑制了联箱内部导致分液效率降低的扰动，提高了分液联箱的气液分离效率；更难得的是，本实用新型是在原有分液联箱基础上，通过巧妙的改进装配关系和结构形状，工艺性好，几乎不增加制造成本，却能较好的改善分液联箱的气液分离作用，具有较高的经济性和推广价值。
【附图说明】
图1为现有技术结构示意图；
图2为本实用新型一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱的结构示意图；
图3为本实用新型一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱的内壁矩形槽示意图;
图4为本实用新型一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱的排液芯结构示意；
图5为本实用新型一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱的横截面结构示意图1;
图6为本实用新型一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱的横截面结构示意图2；
图7为本实用新型一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱的横截面结构示意图3;
图8为本实用新型一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱的横截面结构示意图4。
【具体实施方式】
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细的描述说明。
一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱，如图2所示，由来流支管1、联箱2、出流支管3和排液芯4组成。所述来流支管1和出流支管3为水平设置的圆管，联箱2为竖直设置的圆管，且所述联箱2的内径约为来流支管1内径的2～4倍，这样分液效果最好。优选的所述联箱2的内径为12.5～25mm。所述来流支管和出流支管安装于所述联箱外侧壁并与所述联箱内腔连通。所述来流支管1安装于所述联箱2外侧壁，且所述来流支管1的一端插入联箱2侧壁并在所述联箱2内侧壁凸出一小段。优选的，所述来流支管1在所述联箱2内侧壁凸出长度为1/4联箱内径D。如图3-5所示，所述联箱2内壁设置捕液扇区5，所述捕液扇区5内设置若干沿联箱2纵向设置的沟槽51，所述沟槽51内设置若干凸起的辅助沟槽，使扩散速度迅速衰减。或者，所述捕液扇区5内设置若干沿联箱2纵向区域设置散布凸点表面或者凹凸不平的网状覆层。其中所述散布凸点表面中凸点的顶部到凸点最底部形成的凹槽之间的距离为10～100um。或者网状覆层的凸起顶端表面与凹陷底部表面之间的距离为10～100um。或者，所述沟槽51凸起顶端表面与凹陷底部表面之间的距离为10～100um。其中所述捕液扇区5设置于联箱5内侧壁夹角θ为180-270度之间的扇形内侧壁区域上。
所述排液芯4由分层固定于所述联箱2侧壁上的具有封气排液孔61的若干孔板6组成，所述孔板6在所述联箱2内为偏心设置怕，偏心距离S，在靠近联箱2远离出流支管3来流支管1的内侧通孔面积比接近出流支管3来流支管1的外出侧42通孔面积大；所述排液芯4安装于所述出流支管3下部，当来流液流速度较大时，其与出流支管3的高差增大，反之减小。
本实用新型在运行过程中，通过所述出流支管4流出的液量越少，气液分离效率越高。本实用新型可以提高分液联箱的气液分离效率，其原理如下：
当液流以低速贴壁流形式进入所述联箱2时，由于所述来流支管1插入所述联箱2并凸出一小段，液体在凸出所述联箱2内侧壁的管口处呈液滴状自由落下，液滴掠过所述出流支管3的管口，直接落入所述联箱2下部空间， 而不与所述出流支管3管口接触发生粘附作用，进而减少沿出流支管3流出液量，提高气液分离效率。
当来流以高速射流形式进入所述联箱2时，惯性作用使液相与所述联箱2相对的内侧壁面撞击，一部分液流与壁面上原有薄层液膜（小到微米级）合并，另一部分发生不同形式的飞溅流，并在溅射流动过程中形成许多细小液滴。与壁面上原有薄层液膜合并的液流在相邻液体微团速度差、科氏惯性力、重力和流场气动力综合作用下，向合并区域周围扩散。当垂直于所述联箱2轴线方向的横向扩散作用较弱时，液流主要在重力作用下进入到所述联箱2下部空间；但横向扩散作用增强时，液流一边在重力作用下贴壁向下流动，一边沿联箱2壁面横向扩散，一旦液流进入所述出流支管3管口区域，在气流作用下，极易沿所述出流支管3流出。当所述联箱2内壁设置捕液扇区5，参见图3，液流在横向扩散至沟槽根部时，横向流动阻力增大，扩散速度迅速衰减，同时液体在沟槽底部聚集。当液流聚集到一定程度时，在重力作用下，便以液滴或连续液膜形式作下降流动，进入所述联箱2下部空间，从而减少因横向扩散进入出流支管3的液流量，改善气液分离效率；同时，由于捕液扇区5增大了所述联箱2内壁粗糙度和表面积，改善了空间内细小液滴的粘附条件，使细小的液滴更容易附着并聚集于壁面，最终在重力作用下也以液滴或连续液膜的形式作竖直向下的运动，进入所述联箱2下部空间，减少沿所述出流支管3流出的液量，提高气液分离效率；综合上述，即通过在所述联箱2内壁巧妙设置所述捕液扇区5，捕液扇区5由纵向沟槽51构成，不仅能够增大液体流动阻力，减少因扩散流动沿出流支管3流出的液量，而且改善了所述联箱2内部液滴聚集并流入所述联箱2下部空间的条件，减少沿所述出流支管3流出的液量，提高分液联箱的气液分离效率。
当来流气相速度较大时，由于排液芯4内侧和外侧液膜上表面所受压力不同，液膜上表面发生波动。在均布排液孔条件下，沿联箱内侧和外侧的排液速率不一致，反过来使排液芯上部的液膜受到的扰动增强。随着扰动的增强，液膜波动“顶峰”区域的液体很容易被气流卷吸进入出流支管，从而降低联箱分液效率。本实用新型采用非均匀通孔的排液芯，更进一步的，排液 芯内侧通孔面积比外侧通孔面积大10～15%，参见图4、7和8，从而抑制排液芯4上部液膜波动，使沿排液芯4流出液相速率趋于一致，大大减小液膜波动顶峰区域被气流卷吸的液量，从而使分液联箱的气液分离效率提高5%以上。
本实用新型通过在原有分液联箱基础上设置来流支管插入联箱且凸出一小段;在联箱内壁设置捕液扇区，排液芯孔板设置非均布的通孔，相比原分液联箱，减少了沿出流支管流出的液量，抑制了联箱内部导致分液效率降低的扰动，提高了分液联箱的气液分离效率。
本实用新型在原有分液联箱基础上，通过巧妙的改进装配关系和结构形状，工艺性好，几乎不增加制造成本，却能较好的改善分液联箱的气液分离作用，具有较高的经济性和推广价值。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱，其特征在于，包括来流支管、联箱、排液芯和出流支管，所述来流支管和出流支管安装于所述联箱外侧壁，在所述联箱内安装排液芯，在所述联箱内壁设置捕液扇区。
2.按照权利要求1所述的一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱，其特征在于，所述来流支管和出流支管为水平设置的圆管，所述联箱为竖直设置的圆管，且所述联箱的内径为来流支管内径的2～4倍。
3.按照权利要求2所述的一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱，其特征在于，所述来流支管安装于所述联箱外侧壁，且所述来流支管的一端插入联箱侧壁并在所述联箱内侧壁凸出一段。
4.按照权利要求3所述的一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱，其特征在于，所述来流支管在所述联箱内侧壁凸出长度为1/4联箱内径。
5.按照权利要求1所述的一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱，其特征在于，所述捕液扇区内设置若干沿联箱纵向设置的沟槽。
6.按照权利要求5所述的一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱，其特征在于，所述沟槽内设置若干凸起的辅助沟槽；或者，所述沟槽凸起顶端表面与凹陷底部表面之间的距离为10～100um。
7.按照权利要求1所述的一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱，其特征在于，所述捕液扇区内设置若干沿联箱纵向区域设置散布凸点表面或者凹凸不平的网状覆层。
8.按照权利要求7所述的一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱，其特征在于，所述散布凸点表面中凸点的顶部到凸点最底部形成的凹槽之间的距离为10～100um。或者网状覆层的凸起顶端表面与凹陷底部表面之间的距离为10～100um。
9.按照权利要求1、5、6、7或者8所述的一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱，其特征在于，所述捕液扇区设置于联箱内侧壁夹角θ为180-270度之间的扇形内侧壁区域上。
10.按照权利要求1所述的一种用于分液式冷凝器的高效分液联箱，其特征在于，所述排液芯由分层固定于所述联箱侧壁上的具有封气排液孔的若干孔板组成，所述孔板在所述联箱内为偏心设置，在靠近联箱远离出流支管来流支管的内侧通孔面积比接近出流支管来流支管的外出侧通孔面积大。
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