CN208205842U - 一种管壳式冷凝器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管壳式冷凝器。本实用新型的管壳式冷凝器包括：竖直布置的壳体，壳体上、下两端分别设置有管板和封头；设置在壳体内侧壁上的第一折流板和第二折流板，第一折流板和第二折流板上贴近壳体内侧壁的一侧设置有分液孔；竖直设置在壳体内侧壁的第一导流板、第二导流板和水平设置在贴近壳体下端侧的管板上侧的第三导流板，第一导流板和第二导流板通过第三导流板连接固定，由所述壳体内侧壁、管板、第一导流板、第二导流板和第三导流板组成的密闭空间形成冷凝液的通道；设置在壳体下端部并与通道相通的冷凝液排液管。本实用新型的管壳式冷凝器至少具有换热性能好、阻力压降小、结构合理简单、体积小的优点。

Description

一种管壳式冷凝器

技术领域

本实用新型涉及冷凝器设计技术领域，特别涉及一种管壳式冷凝器。

背景技术

管壳式冷凝器一般是由管箱、管板、壳体、换热管束、折流板以及封头构成的换热体，这种管壳式冷凝器在冷凝过程中，由于工质在壳程冷凝初期的干度高，冷凝器的换热效果较好，但随着冷凝液的积聚，在重力和液体表面张力作用下，容易在弓形板和壳体下部产生积液，形成较大的热阻，从而严重降低冷凝器的整体换热效果，而且壳程上部随着工质干度的降低，换热效率也大大降低，且积聚的液体在壳体内部产生强烈环流，会增大气、液界面的剪切力，导致沿程阻力的增加。

实用新型内容

本实用新型提供了一种管壳式冷凝器，以解决现有技术由于冷凝液积聚导致冷凝器传热恶化、阻力增加的问题。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种管壳式冷凝器，包括：竖直布置的壳体，壳体上、下两端分别设置有管板和封头；设置在壳体内侧壁上的第一折流板和第二折流板，第一折流板和第二折流板上贴近壳体内侧壁的一侧设置有分液孔；竖直设置在壳体内侧壁的第一导流板、第二导流板和水平设置在贴近壳体下端侧的管板上侧的第三导流板，第一导流板和第二导流板通过第三导流板连接固定，由所述壳体内侧壁、管板、第一导流板、第二导流板和第三导流板组成的密闭空间形成冷凝液的通道；设置在壳体下端部并与通道相通的冷凝液排液管，冷凝液从第一折流板和第二折流板上的分液孔流向所述通道，通过冷凝液排液管流出冷凝器。

可选地，第一折流板和第二折流板呈向上倾斜并相对交错地固定在壳体内侧壁上，且相对交错设置的第一折流板和第二折流板之间存在折流通道。

可选地，在自下而上方向上，壳体内侧壁设置有多个第一折流板和多个第二折流板，相邻第一折流板和第二折流板之间的距离逐渐减少，相邻折流通道的流通面积逐渐减少。

可选地，贴近壳体上端的折流通道的流通面积大于其他折流通道的流通面积。

可选地，管壳式冷凝器还包括设置在壳体内侧的多个换热管束，多个换热管束上、下两端分别连接壳体上、下两端的管板，且多个换热管束贯穿第一折流板、第二折流板和第三导流板。

可选地，第一导流板和第二导流板的上端分别镶嵌在贴近壳体上端的第一折流板和第二折流板上，且上端均位于相应折流板的分液孔和贴近壳体的换热管束之间，第一导流板和第二导流板的左右两端均与壳体内侧壁紧密相连，第一导流板和第二导流板的下端通过第三导流板相连，第三导流板与壳体下端的内侧壁紧密相连。

可选地，第一导流板、第二导流板和第三导流板上设置有用于固定导流板的螺栓固定销，螺栓固定销贯穿第一导流板、第二导流板和第三导流板，螺栓固定销的头部位于第一导流板、第二导流板和第三导流板侧，螺栓固定销的尾部螺纹深入壳体内侧壁或贴近壳体下端的管板。

可选地，第一折流板和第二折流板的上表面分别设置有冷凝液沟槽，冷凝液沟槽布置在上表面的换热管束之间。

可选地，冷凝液沟槽的沟槽高于第一折流板或第二折流板的上表面，冷凝液沟槽的槽体高于所述沟槽。

可选地，壳体侧壁的下端部设置壳程进口管，壳体侧壁的上端部设置壳程出口管，靠近壳体上端的封头设置有管程进口管，靠近壳体下端的封头设置有管程出口管。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用逆流设置管壳式冷凝器，在管壳式冷凝器壳体内部的每个折流板底部设置分液孔，使得壳程冷凝液在重力和气态介质的推力双重作用下迅速从分液孔排出，冷凝液从由导流板、壳体侧壁和管板形成的密闭通道引出，不参与接下来的换热过程。不断排出的冷凝液一方面降低了凝结液膜的厚度，有助于降低换热热阻，另一方面解决了冷凝液在壳体底部积聚的问题，极大提升了换热效果，同时，使工质蒸汽能够在较高干度下进行冷凝换热，保持较高的换热系数，达到了强化传热的目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例示出的管壳式冷凝器的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例示出的管壳式冷凝器的立体透视图；

图3为本实用新型实施例示出的冷凝液沟槽的示意图；

图4为本实用新型实施例示出的第一折流板的结构示意图；

图5为本实用新型实施例示出的第二折流板的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

以下，将参照附图来描述本实用新型的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本实用新型。这里使用的词语“一”、“一个(种)”和“该”等也应包括“多个”、“多种”的意思，除非上下文另外明确指出。此外，在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

图1为本实用新型实施例示出的管壳式冷凝器的立体结构示意图，图2为本实用新型实施例示出的管壳式冷凝器的立体透视图，如图1～2所示，本实施例中的管壳式冷凝器包括：

竖直布置的壳体9，壳体9上、下两端分别设置有管板8和封头16、20；

设置在壳体9内侧壁上的第一折流板7、14和第二折流板12、13，第一折流板7、14和第二折流板12、13上贴近壳体内侧壁的一侧设置有分液孔5，所述分液孔5为圆形，以便于冷凝液的排出；

竖直设置在壳体9内侧壁的第一导流板10、第二导流板18和水平设置在贴近壳体9下端侧的管板8上侧的第三导流板19，第一导流板10和第二导流板18通过第三导流板19连接固定，由壳体9内侧壁、管板8、第一导流板10、第二导流板18和第三导流板19组成的密闭空间形成冷凝液的通道；

和设置在壳体9下端部并与通道相通的冷凝液排液管17，冷凝液从第一折流板7、14和第二折流板12、13上的分液孔5流向通道，通过冷凝液排液管17流出冷凝器。

本实施例采用逆流设置管壳式冷凝器，在管壳式冷凝器壳体内部的每个折流板底部设置分液孔，使得壳程冷凝液在重力和气态介质的推力双重作用下迅速从分液孔排出，冷凝液从由导流板、壳体侧壁和管板形成的通道引出，不参与接下来的换热过程。

不断排出的冷凝液一方面降低了凝结液膜的厚度，有助于降低换热热阻，另一方面解决了冷凝液在壳体底部积聚的问题，极大提升了换热效果，同时，使蒸汽能够在较高干度下进行冷凝换热，保持较高的换热系数，达到了强化传热的目的。

参考图1，壳体9上端设置有上封头16，壳体9下端设置有下封头20，壳体上端口和上封头16之间封盖有上管板(未标示)，壳体下端口和下封头20之间封盖有下管板8，壳体9侧壁的下端部设置壳程进口管1，壳体侧壁的上端部设置壳程出口管2，靠近壳体9上端的封头(即上封头16)设置有管程进口管3，靠近壳体9下端的封头(即下封头20)设置有管程出口管4；本实施例中的管程用于输送冷却流体，壳程用于输送冷凝流体。

为使冷凝液在重力作用下从折流板上的分液孔排出，本实施例中，第一折流板和第二折流板呈向上倾斜并相对交错地固定在壳体内侧壁上，且相对交错设置的第一折流板和第二折流板之间存在折流通道，向上倾斜设置的折流板有利于冷凝液借助重力作用沿着折流板的分液孔顺流而下。其中向上倾斜的角度可以根据实际需求设置，一般为20°～50°之间。

本实施例可根据冷凝工质的流速设置数个向上倾斜的上述折流板，在整个冷凝过程中，随着冷凝液的不断排出，进入壳程每一折流周期的工质的质量、流量均在逐渐减小，为了维持较高的传热系数，本实施例通过调整折流板的位置来改表变每一折流通道的流通面积。

如图1所示，在自下而上的方向上，壳体内侧壁设置有多个第一折流板和多个第二折流板，相邻第一折流板和第二折流板之间的距离逐渐减少，相邻折流通道的流通面积逐渐减少，贴近壳体上端的折流通道的流通面积大于其他折流通道的流通面积。参考图1，距离逐渐较少可以理解为：第一折流板14与第二折流板13之间的距离大于第二折流板13与第一折流板7之间的距离，而第二折流板13与第一折流板7之间的距离大于第一折流板7与第二折流板12之间距离。相邻折流通道的流通面积逐渐减少可以理解为：第一折流板14对应的折流通道的流通面积大于第二折流板13对应的折流通道的流通面积，第二折流板13对应的折流通道的流通面积大于第一折流板7对应的折流通道的流通面积。贴近壳体上端的折流通道的流通面积大于其他折流通道的流通面积可以理解为：第二折流板12对应的折流通道的流通面积大于第一折流板7、14和第二折流板13对应的折流通道的流通面积。

实际应用中，可以通过设置折流板的形状控制折流板对应的折流通道的流通面积。如图4～5所示，本实施例第一折流板7、14和第二折流板12、13均包括弓形缺口，以通过弓形缺口的大小控制折流通道的流通面积。

如图1所示，本实施例的管壳式冷凝器还包括设置在壳体9内侧的多个换热管束6，示例性地，如图4～5所示，多个换热管束6呈正三角形布置，多个换热管束6上、下两端分别连接壳体上、下两端的管板，且多个换热管束6贯穿第一折流板7、14、第二折流板12、13和第三导流板19。参考图2，本实施例中的每个换热管束6的上端连接上管板，下端连接下管板8，并贯穿第一折流板7、14、第二折流板12、13和第三导流板19。

为便于冷凝液在重力作用下从折流板上的分液孔排出，本实施例还在折流板上设置冷凝液沟槽。如图3所示，第一折流板7、14和第二折流板12、13的上表面分别设置有冷凝液沟槽15，冷凝液沟槽15布置在第一折流板7、14和第二折流板12、13的上表面的换热管束6之间。

参考图4～5，本实施例中的每个折流板贴近壳体9的位置处均设置有多个圆形分液孔5，每个折流板的上表面均设置有多个冷凝液沟槽15，当多个换热管束6呈正三角形布置时，可以自折流板外侧至内侧在折流板上表面的相邻换热管束设置长条形状的冷凝液沟槽15，使得从每个折流板沿冷凝液沟槽15向下流动的冷凝液经分液孔5流入由密闭空间形成的通道，冷凝液最后从冷凝液排液管17流出。

本实施例中，冷凝液沟槽15在折流板表面呈倾向布置，与折流板表面所在平面的中线呈预定角度，如图4～5所示，本实施例中示例性的示出冷凝液沟槽15与中线形成60°夹角，图4～5中示出的中线为竖直方向的虚线。冷凝液沟槽15的外槽体和折流板上部贴合地设置在折流板上表面。由于一定高度的冷凝液沟槽不但有助于冷凝液向下流动，还能够破坏冷凝液膜、强化传热，因此在本实施例中，冷凝液沟槽15的沟槽高于折流板的上表面，冷凝液沟槽的槽体高于其沟槽。

本实施例中的导流板通过镶嵌在壳体上或与壳体紧密相连实现在壳体的固定设置。在本实施例中，第一导流板10和第二导流板18的上端分别镶嵌在贴近壳体9上端的第一折流板7和第二折流板12上，且第一导流板10和第二导流板18的上端均位于相应折流板的分液孔5和贴近壳体9的换热管束6之间，第一导流板10和第二导流板18的左右两端均与壳体9内侧壁紧密相连，第一导流板10和第二导流板18的下端通过第三导流板19相连，第三导流板19与壳体9下端的内侧壁紧密相连。

如图2所示，本实施例中导流板在壳体内部的固定方式可以理解为：第一导流板10的上端镶嵌在第一折流板7上，并贯穿第一折流板14后第一导流板10的下端与第三导流板19连接，第一导流板10的左右两侧紧密连接壳体9内侧壁；第二导流板18的上端镶嵌在第二折流板12上，并贯穿第二折流板13后第二导流板18的下端与第三导流板19连接，第二导流板18的左右两侧紧密连接壳体9内侧壁，第三导流板19与壳体9下端的内侧壁紧密相连。本实施例为加强导流板在壳体内的稳定性，参考图1，本实施例在导流板上设置数个螺栓固定销11。

根据本实用新型的实施例，如图2所示，第一导流板10、第二导流板18和第三导流板19上分别设置有用于固定导流板的螺栓固定销11，所设置的螺栓固定销11贯穿第一导流板10、第二导流板18和第三导流板19，螺栓固定销11的头部位于第一导流板10、第二导流板18和第三导流板19侧，螺栓固定销11的尾部螺纹深入壳体9内侧壁或贴近壳体9下端的管板8。

本实施例所提供的管壳式冷凝器的工作原理为：

工质从壳程进口管1进入冷凝器，在壳体9内的多个换热管束6外进行冷凝，工质进口处于饱和或者过热状态，从图1可以看出，工质在第一个折流周期内没有经过折流板，从第二个折流周期开始，冷凝液在重力和气态介质的推力双重作用下迅速沿着冷凝液沟槽15向下流动，经过分液孔5流向两边导流板内部空间的通道内，最后从冷凝液排液管17排出，剩余气态工质继续向上流动，最终完全冷凝，部分冷凝液从壳程出口管2排出，由此完成整个冷凝过程。

本实施例采用逆流设置管壳式冷凝器，在管壳式冷凝器壳体内部的每个折流板底部设置分液孔，使得壳程冷凝液在重力和气态介质的推力双重作用下迅速从分液孔排出，冷凝液从由导流板、壳体侧壁和管板形成的通道引出，不参与接下来的换热过程。不断排出的冷凝液一方面降低了凝结液膜的厚度，有助于降低换热热阻，另一方面解决了冷凝液在壳体底部积聚的问题，极大提升了换热效果，同时，使蒸汽能够在较高干度下进行冷凝换热，保持较高的换热系数，达到了强化传热的目的。

本实施例提供的管壳式冷凝器至少具有换热性能好、阻力压降小、结构合理简单、体积小的优点。

为了便于清楚描述本实用新型实施例的技术方案，在实用新型的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种管壳式冷凝器，其特征在于，包括：

竖直布置的壳体，所述壳体上、下两端分别设置有管板和封头；

设置在壳体内侧壁上的第一折流板和第二折流板，所述第一折流板和第二折流板上贴近壳体内侧壁的一侧设置有分液孔；

竖直设置在壳体内侧壁的第一导流板、第二导流板和水平设置在贴近壳体下端侧的管板上侧的第三导流板，第一导流板和第二导流板通过第三导流板连接固定，由所述壳体内侧壁、管板、第一导流板、第二导流板和第三导流板组成的密闭空间形成冷凝液的通道；

设置在壳体下端部并与所述通道相通的冷凝液排液管，冷凝液从第一折流板和第二折流板上的分液孔流向所述通道，通过所述冷凝液排液管流出冷凝器。

2.根据权利要求1所述的管壳式冷凝器，其特征在于，所述第一折流板和第二折流板呈向上倾斜并相对交错地固定在壳体内侧壁上，且相对交错设置的第一折流板和第二折流板之间存在折流通道。

3.根据权利要求1所述的管壳式冷凝器，其特征在于，在自下而上方向上，所述壳体内侧壁设置有多个所述第一折流板和多个所述第二折流板，相邻第一折流板和第二折流板之间的距离逐渐减少，相邻折流通道的流通面积逐渐减少。

4.根据权利要求3所述的管壳式冷凝器，其特征在于，贴近壳体上端的折流通道的流通面积大于其他折流通道的流通面积。

5.根据权利要求1所述的管壳式冷凝器，其特征在于，还包括设置在壳体内侧的多个换热管束，所述多个换热管束上、下两端分别连接壳体上、下两端的管板，且所述多个换热管束贯穿第一折流板、第二折流板和第三导流板。

6.根据权利要求5所述的管壳式冷凝器，其特征在于，所述第一导流板和所述第二导流板的上端分别镶嵌在贴近壳体上端的第一折流板和第二折流板上，且所述上端均位于相应折流板的分液孔和贴近壳体的换热管束之间，所述第一导流板和所述第二导流板的左右两端均与壳体内侧壁紧密相连，所述第一导流板和所述第二导流板的下端通过第三导流板相连，第三导流板与壳体下端的内侧壁紧密相连。

7.根据权利要求1或6所述的管壳式冷凝器，其特征在于，所述第一导流板、第二导流板和第三导流板上设置有用于固定导流板的螺栓固定销，所述螺栓固定销贯穿第一导流板、第二导流板和第三导流板，螺栓固定销的头部位于第一导流板、第二导流板和第三导流板侧，螺栓固定销的尾部螺纹深入壳体内侧壁或贴近壳体下端的管板。

8.根据权利要求5所述的管壳式冷凝器，其特征在于，所述第一折流板和所述第二折流板的上表面分别设置有冷凝液沟槽，所述冷凝液沟槽布置在所述上表面的换热管束之间。

9.根据权利要求8所述的管壳式冷凝器，其特征在于，所述冷凝液沟槽的沟槽高于第一折流板或第二折流板的上表面，所述冷凝液沟槽的槽体高于所述沟槽。

10.根据权利要求1所述的管壳式冷凝器，其特征在于，所述壳体侧壁的下端部设置壳程进口管，所述壳体侧壁的上端部设置壳程出口管，靠近壳体上端的封头设置有管程进口管，靠近壳体下端的封头设置有管程出口管。