CN209147499U - 一种立式蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种立式蒸发器，包括竖直设置的筒式蒸发器壳体，上端管板上方为封盖；封盖与上端管板之间形成空腔，封盖中心设置竖直往上的吸气管，封盖的空腔通过换热管与载冷剂进出口分别连通形成载冷剂回路；吸气口下方的蒸发器壳体内设置用于支撑连接换热管的支撑板组件，该支撑板组件包括由竖直拉杆连接固定的至少一个换热管支撑板和间隔设置并位于换热管支撑板上方的至少一个挡气板。相对于现有技术，本实用新型的立式蒸发器结构简单、换热效率高、降低了吸气带液风险。

Description

一种立式蒸发器

技术领域

本实用新型属于工业制冷换热技术领域，具体涉及一种冷水机组用立式蒸发器结构。

背景技术

换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。

换热器在形式上可分为卧式换热器与立式换热器两种，它们的区别主要有：

卧式换热器：稳定安全，能承受较高的工作压力和温度；占地大，安装空间净高要求不高，维护和清理方便，一般不需要平台；冷热两种流体可逆流、顺流；传热系数中等，加热停留时间短,换热效果中等。

立式换热器：稳定安全，需要垂直铺设，通常采用塔状结构；占地少，安装空间净高要求高，结构紧凑，配管容易；冷热两种流体一般逆流；传热系数较大，加热滞留时间短，换热效果较好。

蒸发器是将液态制冷剂蒸发为气态的设备，液态制冷剂在换热过程中会出现剧烈沸腾的情况；通常在液态与气态制冷剂之间保留一定的空间高度，来保证蒸发器吸气不带液；对于卧式管壳式蒸发器而言，通常为保证这样的空间高度，在管板截面上半部分不布管（布管率不高，约50%），造成换热器体积大，材料成本高的缺点；而采用立式蒸发器结构，不仅占地面积小，而且可以大大提高管板布管率（提高到80%～95%），减小换热器体积，降低材料成本；但现有立式蒸发器结构由于以下技术缺点而很少使用；

1)满液式蒸发器壳程介质为制冷剂，吸气口3和液态制冷剂入口4均水平设置，为避免压缩机吸气带液，需要制冷剂液位2降低到吸气口3以下位置，造成部分换热管1裸露在气态制冷剂中，换热管1不能全部用来换热，造成蒸发器换热效率低，如图1所示。

2）蒸发器制冷剂液面高度主要受吸气口位置和布管的影响；在换热管1布管越密越多的地方，由于蒸发沸腾会造成大量气液混合物聚集，推高液面；距离吸气口3位置越近的地方，由于吸气压力的影响，造成距离吸气口3越近的方面液面越高。常规的立式换热器将吸气口3设置在壳体一侧，使得越靠近吸气口的地方液面越高，吸气带液风险也越高，如图1所示。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种结构简单、换热效率高、降低吸气带液风险的立式蒸发器。

本实用新型为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种立式蒸发器，包括竖直设置的筒式蒸发器壳体，蒸发器壳体的上下端分别设置用于布置换热管的上端管板和下端管板，上端管板上方为封盖；在蒸发器壳体中设置换热管；其特征在于：封盖与上端管板之间形成空腔，封盖中心设置竖直往上的吸气管，上端管板中心位置开设吸气口，吸气口外围布设换热管，封盖的空腔通过换热管与载冷剂进出口分别连通形成载冷剂回路；吸气口下方的蒸发器壳体内设置用于支撑连接换热管的支撑板组件，该支撑板组件包括由竖直拉杆连接固定的至少一个换热管支撑板和间隔设置并位于换热管支撑板上方的至少一个挡气板，换热管支撑板中心和四周开设通气口，中心通气口外围的换热管支撑板板面上布设换热管孔，挡气板与吸气口间隔设置；蒸发器壳体内与制冷剂进口连通，制冷剂经换热气化后至少包括一段流通路径为：经过挡气板水平折流后最后通过竖直吸气管流出。

上述技术方案中，经换热气化后的制冷剂气流流通方向至少包括两路，一路经过换热管支撑板四周通气口竖直上升后经过上端管板折流汇聚而经竖直吸气管流出，另一路经过换热管支撑板中心通气口向上，经过挡气板水平折流后上升再经过双端管板折流汇聚而经竖直吸气管流出。

上述技术方案中，挡气板面积大于或等于吸气口面积。

上述技术方案中，上端管板中心开有吸气口。

上述技术方案中，封盖与上端管板之间空腔内设置隔板，换热管通过隔板形成不同区间以与载冷剂进出口分别连通形成载冷剂回路。

上述技术方案中，在筒式蒸发器壳体中设置至少一层换热管支撑板，且换热管支撑板四周通气口间隔设置。

上述技术方案中，换热管支撑板与壳体内壁直接焊接固定；或换热管支撑板和壳体内壁间留有间隙并通过凸台焊接固定。

上述技术方案中，进液口设置在下端管板的上方并位于最下方的一层支撑板下方空间内。

上述技术方案中，挡气板开微孔或者不开孔。

本实用新型的工作原理如下：

液态制冷经由进液管进入蒸发器壳体内部后与换热管内的载冷剂进行换热，换热产生的制冷剂气体通过支撑板上升，由于支撑板中心开有通气孔和四周开有通气缺口（通气孔的一种），在支撑板与上端管板之间设有挡气板，蒸发后气态制冷剂一部分沿筒体四周向上流动到顶部后，再向管板中心聚集（吸气口位置），另一部分经过支撑板中心通气孔后与挡气板折流到达吸气口，提高了制冷剂气流与换热管的接触时间，提高了换热效率；由于吸气位置位于管板中心上, 具有更高的换热管使用率和换热效率，同时也使得蒸发器上部气体流速更加均匀，液面距离吸气口位置相对一致，降低了吸气带液风险。

相对于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

设计了一种独特的管板和封头结构，在上端管板中心开有吸气口,吸气口与筒体之间的环形区域布管（布管率约为85%），由于吸气口位于管板上，可以具有更高的换热管使用率，提高换热效率；同时位于管板中心的吸气管使得蒸发器顶部气流更加均匀，降低了吸气带液风险；

设计了一种换热管支撑板板组结构，通过拉杆将支撑板和挡气板固定为一整体支撑板组结构，在支撑板四周和中心开有通气孔，支撑板与上端管板之间、和/或支撑板与支撑板之间设有挡气板，使得蒸发后的气态制冷剂一部分沿筒体四周向上流动到顶部后，再向管板中心（吸气口位置聚集），另一部分经过筒体中心反复折流，该方式提高了制冷剂气流与换热管的接触时间，提高了换热效率；同时位于顶部的挡气板可以将筒体中心的气流挡住，避免气流直接进入吸气管，降低吸气带液风险。

本实用新型的特定换热管支撑板板组结构与上端管板和封头结构，其气相空间高度不影响管板的布管（相对卧式蒸发器），提高蒸发器换热效率；在同等的换热面积下，可以缩小筒体尺寸，减少材料用量。

附图说明

图1为现有技术的立式蒸发器结构示意图。

图2为根据本实用新型实施的立式蒸发器结构示意图。

图3为图2的透视结构图。

图4为图3的B—B剖视图。

图5为图2俯视方向的透视图。

图6为图2俯视方向另一实施方式的透视图。

图7为本实用新型所用支撑板结构图。

图8为本实用新型支撑板组件结构立体示意图。

图9为本实用新型气体流向示意图。

具体实施方式

根据本实用新型实施的立式蒸发器，如图2-9所示；主要包括：蒸发器壳体12、壳体下方连接的下端管箱组件13、以及壳体顶部的封盖14、下端管板9、上端管板3、与下端管板9和上端管板3分别连通的换热管1、用于支撑换热管1的至少一个换热管支撑板7，与换热管1连通的载冷剂进口10和出口11（载冷剂进出口或进出水管均设置在下端管箱中（下进下出），根据实际需求可以通过调整隔板数量，将进出水也可以做成下进上出方式，这种调整属于本领域技术人员所通晓的公知技术，本领域技术人员可以根据常规经验进行调整即可，不限于本实用新型给出的下进下出的实施例）；在壳体12上还设置有进液管6，进液管6与壳体12内空间连通；封盖14中心设置有竖直的吸气管5，封盖14通过固定装置4与上端管板3密封固定；在换热管支撑板7上方设置有挡气板8；挡气板8的面积等于或略大于吸气管5的入口面积，以防止气流竖直从吸气管下方直接进入吸气管5。液态制剂经由进液管6进入蒸发器壳体12内部后与换热管1内的载冷剂进行换热，换热产生的制冷剂气体经过在换热管支撑板7和挡气板8之间折流后向中心汇聚最后竖直上升从封盖14中心的吸气管5到蒸发器外，实现立式蒸发器管内外的热交换的功能。

通常，进液管6的后面可以设置均液板（本申请附图3中进液管6的矩形虚线部分），目的是将进液口来的液体进行分配，降低流速，避开换热管，避免直接冲刷部分换热管。均液板可以根据不同规格的容器选择设置，并不是本实用新型所必须。

上端管板3为一种特殊的管板结构，在管板中心开有吸气口用于安置固定吸气管5,吸气口或吸气管5（直径一致）与蒸发器壳体12的内壁之间的环形区域开设通孔布置换热管1（布管率约为85%），上端管板3的环形区域与封盖14之间形成的空腔可以参照现有技术选择使用隔板15通过换热管1与载冷剂进口10和出口11形成连通的换热回路。由于吸气管5位于管板上，具有更高的换热管使用率和换热效率；同时位于管板中心的吸气管5，使得蒸发器顶部气流更加均匀，降低了吸气带液风险，如图2-4所示。

如图6所示，为另一种挡气板8’实施方式的结构图，其中挡气板8’布设微型通孔，此方式可以增加筒体顶部的气态制冷剂流通面积，降低气流流速，但会增加带液的风险。可根据气流流速的大小，通过加配过滤网等装置过滤掉液滴，来降低风险。换热管支撑板7还形成一种特殊结构的支撑板组结构（如图4-9所示）；通过拉杆16将换热管支撑板7和挡气板8固定为一整体支撑板组结构，换热管支撑板7中心开有通气孔12-2，四周开有通气缺口（如第一类通气缺口12-3和第二类通气缺口12-4，形状可以为扇形、矩形、圆弧四边形或其他容易成型的形状，可以设置为相同形状或不同形状间隔设置），换热管支撑板7与换热管支撑板7之间设有挡气板8，最上层的换热管支撑板7上至少设置一个挡气板8；使得蒸发后的气态制冷剂一部分沿蒸发器壳体12和换热管支撑板7四周之间通道向上流动到顶部后，再向管板中心（吸气口位置）聚集，另一部分经过蒸发器壳体12中心的通气孔12-2并经过挡气板8反复折流，该方式提高了制冷剂气流与换热管的接触时间，提高了换热效率；同时位于顶部的挡气板8可以将筒体中心的气流挡住，避免气流直接进入吸气管5，降低吸气带液风险。如图9所示。

换热管支撑板7与蒸发器壳体12的筒体内壁之间，可以留有一定周向间隙，也可以不留。如果留有周向间隙的话，换热管支撑板7直径比筒体内径小一些，换热管支撑板7的外壁可以设置凸台，通过凸台与蒸发器壳体12内壁点焊连接；不留周向间隙的话换热管支撑板7与筒体内壁直接焊接即可。

Claims (9)

1.一种立式蒸发器，包括竖直设置的筒式蒸发器壳体，蒸发器壳体的上下端分别设置用于布置换热管的上端管板和下端管板，上端管板上方为封盖；在蒸发器壳体中设置换热管；其特征在于：封盖与上端管板之间形成空腔，封盖中心设置竖直往上的吸气管，上端管板中心位置开设吸气口，吸气口外围布设换热管，封盖的空腔通过换热管与载冷剂进出口分别连通形成载冷剂回路；吸气口下方的蒸发器壳体内设置用于支撑连接换热管的支撑板组件，该支撑板组件包括由竖直拉杆连接固定的至少一个换热管支撑板和间隔设置并位于换热管支撑板上方的至少一个挡气板，换热管支撑板中心和四周均开设通气口，中心通气口外围的换热管支撑板板面上布设换热管孔，挡气板与吸气口间隔设置；蒸发器壳体内与制冷剂进口连通，制冷剂经换热气化后至少包括一段流通路径为：经过挡气板水平折流后最后通过竖直吸气管流出。

2.根据权利要求1所述的立式蒸发器，其特征在于：制冷剂经换热气化后的制冷剂气流流通方向至少包括两路，一路经过换热管支撑板四周通气口竖直上升后经过上端管板折流汇聚而经竖直吸气管流出，另一路经过换热管支撑板中心通气口向上，经过挡气板水平折流后上升再经过双端管板折流汇聚而经竖直吸气管流出。

3.根据权利要求1所述的立式蒸发器，其特征在于：挡气板面积大于或等于吸气口面积。

4.根据权利要求1所述的立式蒸发器，其特征在于：上端管板中心开有吸气口。

5.根据权利要求1所述的立式蒸发器，其特征在于：封盖与上端管板之间空腔内设置隔板，换热管通过隔板形成不同区间以与载冷剂进出口分别连通形成载冷剂回路。

6.根据权利要求1所述的立式蒸发器，其特征在于：在筒式蒸发器壳体中设置至少一层换热管支撑板，且换热管支撑板四周通气口间隔设置。

7.根据权利要求1所述的立式蒸发器，其特征在于：换热管支撑板与壳体内壁直接焊接固定；或换热管支撑板和壳体内壁间留有间隙并通过凸台焊接固定。

8.根据权利要求1所述的立式蒸发器，其特征在于：进液口设置在下端管板的上方并位于最下方的一层支撑板下方空间内。

9.根据权利要求1所述的立式蒸发器，其特征在于：挡气板开微孔或者不开孔。