CN205679094U - 一种带有汽液分离的换热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有汽液分离的换热装置，它属于换热器领域，包括换热器壳体，所述换热器壳体上设有接口，所述接口包括两个壳程接口和和两个管程接口，两所述管程接口设有分别设有一个管板，所述管板之间设有换热芯，所述换热器壳体上部设有汽液分离部，所述汽液分离部内设有多级不同坡度板构成的腔室，所述汽液分离部内各腔室交替设置，每一层腔室出气口交错，每一层腔室的连接通道与上一级腔室的连接通道相对该实用新型的有益之处在于：该装置可以高效的将蒸汽中可凝性物料分离。

Description

一种带有汽液分离的换热装置

技术领域

本实用新型涉及换热器领域，具体涉及一种带有汽液分离的换热装置。

背景技术

在化工、制药领域等，经常需要使用到纯度较高的蒸汽，现有的蒸汽发生装置，往往需要使用加热装置进行，例如采用电加热、蒸汽加热和水浴加热方式进行。其中采用电加热的蒸发器是通过将电能转换成热能，使液体蒸发，能耗非常高。蒸汽加热和水浴加热方式的蒸发器，其换热芯分采用的多为直管列管式结构，其换热管束长度较小，而且介质在直管内流动均匀，换热器的湍流效果差，换热效果差。而且这些换热器产生的蒸汽中往往会混杂着液相，导致蒸汽纯度不够。另外，在化工、制药过程常常要用到真空环境，需要使用真空泵进行抽真空。但是真空泵泵后的尾气中会夹带有机物料，若直接排放到大气中，不仅造成浪费，还严重污染环境。目前采用的相关设备，多采用直管列管式结构，其换热管束长度较小，再加上介质在直管内流动均匀，使换热器的湍流效果差，造成换热效果不明显，不利于提高换热效率。使用这种结构换热管束的设备，其换热面积小，体积大，冷却回收率低，能耗大，很难一次投入满足环保要求。而目前市场上公布的一种螺旋缠绕管阵列式换热器(CN104296564A)仅仅起到换热的效果，换热器产生的蒸汽中往往会混杂着液相，无法获取高纯度蒸汽。本实用新型涉及一种带有汽液分离的换热装置，而目前市场上没有该类装置。

发明内容

对于现有技术中高效获取高纯度蒸汽所存在的问题，本实用新型提供的一种带有汽液分离的换热装置，即可以快速对液体加热换热成高纯度的蒸汽，也可以快速高效的对蒸汽冷凝。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种带有汽液分离的换热装置，包括换热器壳体，所述换热器壳体上设有接口，所述接口包括两个壳程接口和和两个管程接口，两所述管程接口设有分别设有一个管板，所述管板之间设有换热芯，所述换热器壳体上部设有汽液分离部，所述汽液分离部内设有多级不同坡度板构成的腔室。

所述汽液分离部内腔室至少两层，汽液分离部内各腔室交替设置，每一层腔室出气口交错，每一层腔室的连接通道与上一级腔室的连接通道相对。

作为优选的技术方案，所述汽液分离部内设有三级腔室，所述汽液分离部包括汽液分离部出口、汽液分离部入口、第一级腔室、第二级腔室、第三级腔室，所述第一级腔室中间设有第一出气口，第一级腔室侧壁上设有汽液分离部入口，第一级腔室另一侧壁上设有第一连接通道，所述第一连接通道与第二级腔室连接，所述第二级腔室内与汽液分离部入口同侧设有第二连接通道，所述第二级腔室上圆周均布第二出气口，所述第二出气口与第一出气口交错排布，所述汽液分离部出口设在与第二连接通道相对的第三级腔室侧壁上，所述第三级腔室中间设有第三出气口。

所述汽液分离部的腔室与换热器壳体内容纳蒸汽的空间相隔离，组成腔室的上下夹板面分别向上凸起、向下凹陷。

两所述管程接口分别设在换热器壳体上、下部侧壁上，两所述壳程接口分别设在换热器壳体的两端，两所述管程接口连接的管板靠固定板连接在换热器壳体上；或者一所述管程接口设在换热器壳体上部的侧壁上，另一所述管程接口设在换热器壳体底部，一所述壳程接口设在换热器壳体下部的侧壁上，另一所述壳程接口设在换热器壳体的顶部。

所述换热芯采用螺旋缠绕式结构。

作为优选的技术方案，所述换热芯采用螺旋缠绕阵列结构，管束由多根螺旋缠绕式的换热管按一定的规则阵列成为圆环型、矩形、平行四边形和多边形，每根换热管都是螺旋缠绕式结构，且每根换热管都具有相同的缠绕直径和螺距，换热管的两端分别固定在对应的管板上。

作为优选的技术方案，所述换热芯和汽液分离部设在一个换热器壳体内，换热芯设在换热器壳体下部，汽液分离部设在换热芯上面。

作为优选的技术方案，所述换热器壳体下部侧壁上设有一个排净口。

该实用新型的有益之处在于：汽液分离部内设多级腔室，实现多级深冷捕集，多级板间间壁换热，使流体在多个冷的壁面产生相变，发生冷凝，将物料中可凝性物料分离，捕集。组成腔室的上下夹板面分别向上凸起、向下凹陷，雾滴容易汇集回收，多个有一定设计坡度的间壁换热面上不断地汇集，形成较大的液滴，最后在重力作用下汇集下落。换热器内换热芯，采用螺旋缠绕管，换热面积大，同时，流体在换热管内流动时极大地增强了湍流效果，提高了换热系数。换热芯若采用优选的螺旋缠绕阵列式结构，与螺旋缠绕管式结构相比，在换热管直径和壁厚相同前提下，螺旋缠绕管式换热芯的壳程流道由数个环形组成，流体集中，层流现象明显，换热效果相对较差，而且要保持预定的换热管排布，需要在各层换热管之间使用支撑结构，当相邻层间隙较大时，支撑件也是较大，材料成本提高。本实施例的壳程流道由更多的分散流道组成，流体被扰动效果明显，相对不易出现层流，而且相邻的单支螺旋管相互嵌插依靠，起到了支撑作用，这可以节省支撑件，降低了材料成本。多通道迷宫分离液滴，较难分离的小液滴在连续通过特殊设计的不同流道过程中，流体不断地环流，深冷，小液滴再次剥离。环形流道排空，多级通道以环形流道设计，无滞留区，可实现料液汇集后的全排空。

附图说明

图1为一种带有汽液分离的换热装置的剖视图；

图2为一种带有汽液分离的换热装置的汽液分离部的剖视图；

图3为一种带有汽液分离的换热装置的第一级腔室的结构图；

图4为一种带有汽液分离的换热装置的第二级腔室的结构图；

图5为一种带有汽液分离的换热装置的第三级腔室的结构图；

图6为一种带有汽液分离的换热装置带固定架的剖视图。

图中：1.壳程接口、2.汽液分离部出口、3.汽液分离部、4.管程接口、5.管板、6.换热芯、7.换热器壳体、8.排净口、9.汽液分离部入口、10.固定架、31.第一级腔室、32.第二级腔室、33.第三级腔室、34.第一出气口、35.第一连接通道、36.第二连接通道、37.第二出气口、38.第三出气口。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

实施例一：

如图1所示，一种带有汽液分离的换热装置，包括换热器壳体7，所述换热器壳体7上设有接口，所述接口包括两个壳程接口1和和两个管程接口4，两所述管程接口4分别设有一个管板5，所述管板5之间设有换热芯6，所述换热器壳体7上部设有汽液分离部3，所述汽液分离部3内设有多级不同坡度板构成的腔室。

所述汽液分离部3内腔室至少两层，所述汽液分离部3内各腔室交替设置，使构成腔室的多级板间间壁换热，流体在多个冷的壁面产生相变，发生冷凝，将物料中可凝性物料分离，捕集，并且每一层腔室出气口交错，每一层腔室的连接通道与上一级腔室的连接通道相对。

如图2、图3、图4、图5所示，作为优选的技术方案，所述汽液分离部3内设有三级腔室，所述汽液分离部3包括汽液分离部出口2、汽液分离部入口9、第一级腔室31、第二级腔室32、第三级腔室33，所述第一级腔室31中间设有第一出气口34，第一级腔室31侧壁上设有汽液分离部入口9，第一级腔室31另一侧壁上设有第一连接通道35，并且与第二级腔室32连接，所述第二级腔室32内与汽液分离部入口9同侧设有第二连接通道36，所述第二级腔室32上圆周均布第二出气口37，所述第二出气口37与第一出气口34交错排布，所述汽液分离部出口2设在与第二连接通道36相对的第三级腔室33侧壁上，所述第三级腔室33中间设有第三出气口38。

所述汽液分离部3的腔室与换热器壳体7内容纳蒸汽的空间相隔离，组成腔室的上下夹板面分别向上凸起、向下凹陷。雾滴在有一定设计坡度的上下夹板换热面上不断地汇集，形成较大的液滴，最后在重力作用下汇集下落。

所述换热芯6采用螺旋缠绕式结构。采用螺旋缠绕管，换热面积大，同时流体在换热管内流动时极大地增强湍流效果，有助于提高换热系数。

作为优选的技术方案，所述换热芯6采用螺旋缠绕阵列结构，管束由多根螺旋缠绕式的换热管按一定的规则阵列成为圆环型、矩形、平行四边形和多边形。这样让更多的分散流道组成壳程流道，流体被扰动效果明显，相对不易出现层流，并且较难分离的小液滴在连续通过特殊设计的不同流道过程中，流体不断地环流，深冷，小液滴再次剥离。每根换热管都是螺旋缠绕式结构，相邻的单支螺旋管相互嵌插依靠，起到了支撑作用，可以节省支撑件，降低了材料成本，换热管的两端分别固定在对应的管板上。

作为优选的技术方案，所述换热芯6和汽液分离部3设在一个换热器壳体7内，换热芯6设在换热器壳体7下部，汽液分离部3设在换热芯6上面。

作为优选的技术方案，所述换热器壳体7下部侧壁上设有一个排净口8。

一所述管程接口4设在换热器壳体7上部的侧壁上，另一所述管程接口4设在换热器壳体7底部，一所述壳程接口1设在换热器壳体7下部的侧壁上，另一所述壳程接口1设在换热器壳体7的顶部，冷媒通过气液分离部入口9进入气液分离部3的腔室内，并由气液分离部出口2排出；高温媒介通过换热器壳体7上部的管程接口4进入换热芯6，液体通过换热器壳体7下部的壳程接口1进入到换热器壳体7内，换热芯6对通入的液体加热，使其蒸发形成蒸汽。蒸汽上升进入到气液分离部3中，通过冷媒的热交换，蒸汽中夹杂的小液滴，在腔室向上凸起的腔壁表面聚集，将蒸汽中可凝性物料分离。

实施例二：

冷媒通过气液分离部入口9进入气液分离部3的腔室内，并由气液分离部出口2排出；低温媒介通过换热器壳体7上部的管程接口4进入换热芯6，蒸汽通过换热器壳体7下部的壳程接口1进入到换热器壳体7内，换热芯6对通入的蒸汽冷凝，使其冷凝形成液体。未完全冷凝的蒸汽进入到气液分离部3中，通过冷媒的热交换，在腔室向上凸起的腔壁表面产生相变，发生冷凝，将蒸汽中可凝性物料分离。

实施例三：

如图6所示，两所述管程接口4分别设在换热器壳体7上、下部侧壁上，两所述壳程接口1分别设在换热器壳体7的两端，两所述管程接口4连接的管板5靠固定板10连接在换热器壳体7上，冷媒通过气液分离部入口9进入气液分离部3的腔室内，并由气液分离部出口2排出；高温媒介通过换热器壳体7上部的管程接口4进入换热芯6，液体通过换热器壳体7底部的壳程接口1进入到换热器壳体7内，换热芯6对通入的液体加热，使其蒸发形成蒸汽。蒸汽上升进入到气液分离部3中，通过冷媒的热交换，蒸汽中夹杂的小液滴，在腔室向上凸起的腔壁表面聚集，将蒸汽中可凝性物料分离。

实施例四：

如图6所示，两所述管程接口4分别设在换热器壳体7上、下部侧壁上，两所述壳程接口1分别设在换热器壳体7的两端，两所述管程接口4连接的管板5靠固定板10连接在换热器壳体7上，冷媒通过气液分离部入口9进入气液分离部3的腔室内，并由气液分离部出口2排出；低温媒介通过换热器壳体7上部的管程接口4进入换热芯6，蒸汽通过换热器壳体7底部的壳程接口1进入到换热器壳体7内，换热芯6对通入的蒸汽冷凝，使其冷凝形成液体。未完全冷凝的蒸汽进入到气液分离部3中，通过冷媒的热交换，在腔室向上凸起的腔壁表面产生相变，发生冷凝，将蒸汽中可凝性物料分离。

以上内容仅仅是对本实用新型的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种带有汽液分离的换热装置，包括换热器壳体，所述换热器壳体上设有接口，所述接口包括两个壳程接口和两个管程接口，其特征在于：两所述管程接口分别设有一个管板，所述管板之间设有换热芯，所述换热器壳体上部设有汽液分离部，所述汽液分离部内设有多级不同坡度板构成的腔室。

2.根据权利要求1所述的一种带有汽液分离的换热装置，其特征在于：所述汽液分离部内腔室至少两层，汽液分离部内各腔室交替设置，每一层腔室出气口交错，每一层腔室的连接通道与上一级腔室的连接通道相对。

3.根据权利要求1所述的一种带有汽液分离的换热装置，其特征在于：所述汽液分离部内设有三级腔室，所述汽液分离部包括汽液分离部出口、汽液分离部入口、第一级腔室、第二级腔室、第三级腔室，所述第一级腔室中间设有第一出气口，第一级腔室侧壁上设有汽液分离部入口，第一级腔室另一侧壁上设有第一连接通道，所述第一连接通道与第二级腔室连接，所述第二级腔室内与汽液分离部入口同侧设有第二连接通道，所述第二级腔室上圆周均布第二出气口，所述第二出气口与第一出气口交错排布，所述汽液分离部出口设在与第二连接通道相对的第三级腔室侧壁上，所述第三级腔室中间设有第三出气口。

4.根据权利要求1所述的一种带有汽液分离的换热装置，其特征在于：所述汽液分离部的腔室与换热器壳体内容纳蒸汽的空间相隔离，组成腔室的上下夹板面分别向上凸起、向下凹陷。

5.根据权利要求1所述的一种带有汽液分离的换热装置，其特征在于：两所述管程接口分别设在换热器壳体上、下部侧壁上，两所述壳程接口分别设在换热器壳体的两端，两所述管程接口连接的管板靠固定板连接在换热器壳体上；或者一所述管程接口设在换热器壳体上部的侧壁上，另一所述管程接口设在换热器壳体底部，一所述壳程接口设在换热器壳体下部的侧壁上，另一所述壳程接口设在换热器壳体的顶部。

6.根据权利要求1所述的一种带有汽液分离的换热装置，其特征在于：所述换热芯采用螺旋缠绕式结构。

7.根据权利要求1所述的一种带有汽液分离的换热装置，其特征在于：所述换热芯采用螺旋缠绕阵列结构，管束由多根螺旋缠绕式的换热管按一定的规则阵列成为圆环型、矩形、平行四边形和多边形，每根换热管都是螺旋缠绕式结构，换热管的两端分别固定在对应的管板上。

8.根据权利要求1所述的一种带有汽液分离的换热装置，其特征在于：所述换热芯和汽液分离部设在一个换热器壳体内，换热芯设在换热器壳体下部，汽液分离部设在换热芯 上面。

9.根据权利要求1所述的一种带有汽液分离的换热装置，其特征在于：所述换热器壳体下部侧壁上设有一个排净口。