CN204085223U - 新型冷凝器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及热交换设备技术领域，尤其涉及新型冷凝器，包括：由多个换热管组成的换热管束，所述换热管束安装在壳体内，所述换热管的内部管壁设置有加速气液分离结构；其中，所述加速气液分离结构为与换热管轴心相平行的多个纵翅构件，所述纵翅构件的包括平滑连接的引流部和底部，其底部固定在换热管内部管壁上，其引流部伸向换热管的中心。加速气液分离结构的存在打破了管内冷凝液膜的连续性，使得液膜不能均匀的附着在换热管的内壁而迅速的排出掉。减薄了冷凝液膜的厚度，提高了换热器的传热系数。冷凝液迅速的排出可以使气液两相迅速分离，减小气体的雾沫夹带。
Description
技术领域
本实用新型涉及热交换设备技术领域，尤其涉及新型冷凝器。
背景技术
管壳式换热器(shell and tube heat exchanger)又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料(主要是金属材料)制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。
目前最为常见的冷凝器多为管壳式换热器，且其换热管多为光管，存在传热效率低的问题，因此通过结构调整或者改进加大换热管的传热效率是业内重点研究的课题。
同时，对于热交换过程中，提高换热器的换热效率，首先要增加换热介质的扰动程度，以达到深度的热交换，同时部分冷凝的气体产生的冷凝液会均匀地附着在换热管的内壁，形成一层由均匀小液滴组成的液膜。这层液膜严重地阻碍管壳程介质的传热，增多传热热阻，使得换热效率大幅下降。
因此，针对上述问题，亟需改进换热管的结构使其增加换热介质之间的扰动程度，打破附着在换热管内壁的液膜，提高换热器的传热效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出新型冷凝器，由于加速气液分离结构的存在打破了管内冷凝液膜的连续性，使得液膜不能均匀的附着在换热管的内壁而迅速的排出掉。减薄了冷凝液膜的厚度，提高了换热器的传热系数。对于回流冷凝工况，由于纵翅和凸起的存在、冷凝液迅速的排出可以使气液两相迅速分离，减小气体的雾沫夹带。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
新型冷凝器，包括：由多个换热管组成的换热管束，所述换热管束安装在壳体内，所述换热管的内部管壁设置有加速气液分离结构。
其中，所述加速气液分离结构为与换热管轴心相平行的多个纵翅构件，所述纵翅构件的包括平滑连接的引流部和底部，其底部固定在换热管内部管壁上，其引流部伸向换热管的中心。
其中，所述纵翅结构的横剖面为抛物线状、锯齿状或者双曲面状。
其中，所述加速气液分离结构为分散在换热管内部管壁上的多个伸向其中心的用于引流液膜的凸起。
其中，所述凸起的顶部为易于引流液膜的凸面体。
其中，所述管束的一端固定在管板上，另一端固定在导板上，所述管板通过法兰固定在壳体和管箱上，所述导板通过法兰固定在壳体和盖体之间，所述管箱和盖体上分别设置有与换热管相连通的放热工质入口和放热工质出口。
其中，所述多个换热管之间沿换热管长度的方向顺次固定有多个折流板。
其中，所述壳体的底部设置有吸热工质出口，所述壳体的顶部设置有与吸热工质出口相连通的吸热工质入口。
本实用新型的有益效果是：由于加速气液分离结构的存在打破了管内冷凝液膜的连续性，使得液膜不能均匀的附着在换热管的内壁而迅速的排出掉。减薄了冷凝液膜的厚度，提高了换热器的传热系数。对于回流冷凝工况，由于纵翅和凸起的存在、冷凝液迅速的排出可以使气液两相迅速分离，减小气体的雾沫夹带。
附图说明
图1是本实用新型具体实施方式提供的新型冷凝器的结构示意图；
图2是本实用新型具体实施方式提供的内部为纵翅构件的换热管的横向剖视图；
图3是本实用新型具体实施方式提供的内部为纵翅构件的换热管的纵向剖视图；
图4是本实用新型具体实施方式提供的内部为凸起结构的换热管的结构示意图。
图5是本实用新型具体实施方式提供的内部为凸起结构的换热管的结构示意图。
图中：
1、换热管；2、纵翅构件；3、凸起；4、管板；5、壳体；6、管箱；7、放热工质入口；8、放热工质出口；9、折流板；10、吸热工质入口；11、吸热工质出口；12、导板。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
如图1所示，新型冷凝器，包括壳体5，所述壳体5内安装有用于进行热交换的管束，所述壳体5的顶部和底部分别开设有吸热工质入口10和吸热工质出口11，所述壳体的一侧连接有管箱6，所述管箱6上开设有放热工质入口7，所述壳体5的另一侧与放热工质入口7对应的位置开设有放热工质出口8。
安装在壳体5内的由多个换热管1组成的换热管束，其一端固定在管板4上，另一端固定在导板12上，所述管板4通过两个法兰固定在壳体5和管箱6之间，所述导板12通过法兰固定在壳体5和盖体之间。
所述管箱6和盖体上分别设置有与换热管1相连通的放热工质入口7和放热工质出口8。所述放热工质入口7开设在管箱6的顶部，所述放热工质出口8开设在盖体的底部。所述壳体5的底部设置有吸热工质出口11，所述壳体5的顶部设置有与吸热工质出口11相连通的吸热工质入口10。所述换热管1的内部管壁设置有加速气液分离结构。
作为本技术方案的优选方案之一，如图2-3所示，所述加速气液分离结构为与换热管轴心相平行的多个纵翅构件2，所述纵翅构件2所述纵翅构件2的包括平滑连接的引流部和底部，其底部固定在换热管1内部管壁上，其引流部伸向换热管1的轴心。
换热管1的直径一般在Φ16mm-Φ32mm之间。换热管材质可以为碳钢、不锈钢、铝、铜等材料。如图2所示的换热管1内径的纵翅构件，换热管1的内径随直径不同分布有24-40个纵翅构件，纵翅的高度为0.3-0.8mm。
所述换热管内部管壁上的液膜沿纵翅构件2的底部在重力作用下下滑至引流部，在引流部的作用下汇流成易落的凝聚体。优选的，可在纵翅构件2的表面上开设有多个引流槽，以利于液膜的排出。
具体的，所述纵翅结构2的横剖面可以是抛物线状、锯齿状或者双曲面状等行状的一种甚至多种。
作为本技术方案的优选方案之一，如图4-5所示，所述加速气液分离结构为分散在换热管1内部管壁上的多个伸向其中心的用于引流液膜的凸起3。所述凸起3可以是随机的布设在换热管1的内壁上，也可以按照设定的规律排列。所述凸起3可以存在多种规格，所述凸起3可通过烧结固定在换热管1内部的管壁上。
具体的，所述凸起3的顶部为易于引流液膜的凸面体。所述凸面体上可以开设有多个引流槽，以利于液膜的凝聚。
所述管束的一端固定在管板4上，其另一端固定在导板12上，所述吸热工质出口11设置在壳体5的底部，所述吸热工质入口10设置在壳体1顶部靠近管箱6的位置。所述管板4的前侧和后侧分别通过法兰密封固定在壳体5和管箱6之间。
所述多个换热管1之间沿换热管长度的方向顺次固定有多个折流板9。
经过试验可知，采用普通的光管换热器时，传热系数为370w/m2℃，设备直径达到DN2800mm，换热面积为1050m2。而采用新型冷凝器，其传热系数可以达到405w/m2℃。设备直径只需要DN2600mm，换热面积可以减小为904m2。换热效率提高了16％以上。
综上所述，由于加速气液分离结构的存在打破了管内冷凝液膜的连续性，使得液膜不能均匀的附着在换热管的内壁而迅速的排出掉。减薄了冷凝液膜的厚度，提高了换热器的传热系数。对于回流冷凝工况，由于纵翅和凸起的存在、冷凝液迅速的排出可以使气液两相迅速分离，减小气体的雾沫夹带。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.新型冷凝器，其特征在于，包括：由多个换热管(1)组成的换热管束，所述换热管束安装在壳体(5)内，所述换热管(1)的内部管壁设置有加速气液分离结构。
2.根据权利要求1所述的新型冷凝器，其特征在于，所述加速气液分离结构为与换热管轴心相平行的多个纵翅构件(2)，所述纵翅构件(2)的包括平滑连接的引流部和底部，其底部固定在换热管(1)内部管壁上，其引流部伸向换热管(1)的中心。
3.根据权利要求2所述的新型冷凝器，其特征在于，所述纵翅结构(2)的横剖面为抛物线状、锯齿状或者双曲面状。
4.根据权利要求2所述的新型冷凝器，其特征在于，所述加速气液分离结构为分散在换热管内部管壁上的多个伸向其中心的用于引流液膜的凸起(3)。
5.根据权利要求4所述的新型冷凝器，其特征在于，所述凸起(3)的顶部为易于引流液膜的凸面体。
6.根据权利要求1所述的新型冷凝器，其特征在于，所述管束的一端固定在管板(4)上，另一端固定在导板(12)上，所述管板(4)通过法兰固定在壳体(5)和管箱(6)上，所述导板(12)通过法兰固定在壳体(5)和盖体之间，所述管箱(6)和盖体上分别设置有与换热管(1)相连通的放热工质入口(7)和放热工质出口(8)。
7.根据权利要求6所述的新型冷凝器，其特征在于，所述多个换热管(1)之间沿换热管长度的方向顺次固定有多个折流板(9)。
8.根据权利要求6所述的新型冷凝器，其特征在于，所述壳体(5)的底部设置有吸热工质出口(11)，所述壳体(5)的顶部设置有与吸热工质出口(11)相连通的吸热工质入口(10)。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109539853A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-29 | 中国电子科技集团公司第十六研究所 | 一种具有内部纵翅结构的换热管 |
| CN112023531A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-12-04 | 中国北方发动机研究所(天津) | 一种燃料电池用气水分离器 |
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2014
- 2014-09-23 CN CN201420549232.8U patent/CN204085223U/zh not_active Expired - Fee Related
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