CN212720950U - 一种带有紊流发生装置的管壳式冷凝器 - Google Patents

Abstract

一种带有紊流发生装置的管壳式冷凝器，冷凝器的内部空间自上而下分隔为布气室、换热腔和集液室三个腔室，换热腔内上、下端分别设置有上管板和下管板，上管板和下管板将冷凝器的内部空间分隔为所述三个腔室，换热腔内还设有多根平行设置的螺旋状换热管，换热管的上、下端通过所述上管板和下管板固定在换热腔内，换热管的轴向中心位置设有紊流发生装置，紊流发生装置包括紊流杆和紊流翼，紊流杆的上、下端分别焊接在所述换热管的上、下端部外表面上，紊流翼呈鱼鳍状且间隔分布在紊流杆上。本实用新型能够延长气体在换热管内的停留时间，增加换热管表面冷却介质的紊流程度，防止冷却介质在换热管表面形成层流，从而强化传热效果，提高换热效率。

Description

一种带有紊流发生装置的管壳式冷凝器

技术领域

本实用新型涉及冷凝器技术领域，具体涉及一种带有紊流发生装置的管壳式冷凝器。

背景技术

冷凝器是一种常用的化工设备，按其冷却介质不同，可分为水冷式、空气冷却式、蒸发式三大类。水冷式冷凝器是以水作为冷却介质，靠水的温升带走冷凝热量。水冷式冷凝器按其结构形式又可分为管壳式冷凝器和套管式冷凝器两种。管壳式冷凝器属间壁式换热器，两种换热介质以壳体内换热管的管壁为传热面进行换热。

现有的管壳式冷凝器中气体在换热管内流动时，其在管内停留时间短，使得管内的气体与管外的冷却介质不能充分进行换热，中国专利号为CN205784669U的实用新型专利公开了一种带有布气装置的管壳式冷凝器，通过设置布气装置使进入到布气室内的气体能够均匀分散在布气室内，从而使得气体能够均匀地分配进入各换热管，通过设置带有旋流组件的平板使得布气室内的气体能够呈螺旋状进入各换热管，但由于换热管道为平直管道，螺旋气体在换热管内的停留时间不会提高太多，换热效果仍不是很理想，此外，冷却介质在换热管外表面流动时，常常会在换热管外表面形成层流状态，即冷却介质沿着管轴平行的方向作平滑运动，这更加降低了换热管的换热效果。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种带有紊流发生装置的管壳式冷凝器，其能够延长气体在换热管内的停留时间，增大热交换面积，提高换热管表面冷却介质的紊流程度，防止冷却介质在换热管表面形成层流，使管内的气体与管外的冷却介质换热更加充分，强化传热效果，提高换热效率。

本实用新型为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种带有紊流发生装置的管壳式冷凝器，所述冷凝器的内部空间自上而下分隔为布气室、换热腔和集液室三个腔室，所述布气室的顶部设有进气口，所述换热腔的下部和上部分别设有冷却液进口和冷却液出口，换热腔内上、下端分别设置有上管板和下管板，上管板和下管板将冷凝器的内部空间分隔为所述三个腔室，集液室的底部和上部分别设有排液口和排气口，其特征在于，所述换热腔内还设有多根平行设置的螺旋状换热管，换热管的上、下端通过所述上管板和下管板固定在换热腔内，在所述换热管的轴向中心位置设有紊流发生装置，所述紊流发生装置包括紊流杆和紊流翼，所述紊流杆的上、下端分别焊接在所述换热管的上、下端部外表面上，所述紊流翼呈鱼鳍状且间隔分布在所述紊流杆上。

进一步的，所述紊流翼相对所述紊流杆呈轴对称分布。

本实用新型有益效果：

1.本实用新型将换热管设计成螺旋状，在同等距离方向上，相比现有的直管状换热管，螺旋状的换热管与冷却介质的接触面积更大，气体实际在换热管中停留的时间也更长，从而提高了冷凝器的换热效率。

2.通过在螺旋状换热管的螺旋内圈设置包括紊流杆和紊流翼的紊流发生装置，其中鱼鳍状的紊流翼可有效防止冷却介质在换热管表面形成层流状态，使换热管表面的冷却介质处于良好的紊流状态，从而加强换热管的换热效果，提高冷凝器的换热效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本实用新型换热管的结构示意图；

图4为本实用新型紊流发生装置的结构示意图；

图5为图4的轴向俯视图。

图中标记为：1、进气口，2、布气装置，3、封头，4、布气室，5、圆柱形壳体，6、换热管，7、换热腔，8、冷却液进口，9、储槽，10、集液室，11、排液口，12、排气口，13、冷却液出口，14、平板，15、通孔，16、旋流组件，17、紊流杆，18、紊流翼。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1至图5所示，一种带有紊流发生装置的管壳式冷凝器，包括圆柱形壳体5、设置在圆柱形壳体5上端的封头3和密封连接在圆柱形壳体5下端的储槽9，圆柱形壳体5与封头3和储槽9 之间均采用法兰连接。圆柱形壳体5内部的上、下端对应设有上管板和下管板，两个管板将冷凝器的内部空间自上而下分隔为布气室4、换热腔7和集液室10三个腔室。

所述布气室4的顶部设有进气口1，进气口1包括一进气管，进气管伸入布气室4内的一端连接一布气装置2，布气装置2由半球面形的罩体和密封连接在罩体底部的曲面板组成，曲面板的中心区域向上凸起，布气装置2内设有扩口气嘴，布气装置2的罩体上均布有孔径自里向外逐渐缩小的散气孔Ⅰ，曲面板上设有孔径自里向外逐渐增大的散气孔Ⅱ，布气装置使进入到布气室内的气体能够均匀分散在布气室4内。

所述换热腔7的下部和上部分别设有冷却液进口8和冷却液出口13，换热腔7内设有由多根平行设置的螺旋状换热管6组成的换热管束，所述换热管6的上、下端通过所述上管板和下管板固定在换热腔7内，通过设置螺旋状换热管，在同等距离方向上，即上、下管板距离不变的情况下，相比现有的直管状换热管，螺旋状的换热管与冷却水的接触面积更大，气体在换热管中停留的时间也更长，强化了逆流热交换的效果，从而提高了冷凝器的换热效率。布气室4内在上管板的上方设置一平板14，平板14上与各换热管6对应的位置均开设一个连通布气室4和相应换热管6的通孔15，各通孔15内均设有一旋流组件16，旋流组件16由中心轴和呈中心对称状固定在中心轴上的若干螺旋叶片组成。通过旋流组件16的螺旋叶片的导流作用，使布气室4内的气体在经过各通孔15后呈螺旋状进入各换热管6，由此气体在管内的行程为螺旋线形，与螺旋状的换热管6相适配，延长了气体在管内的停留时间。

在所述换热管6的轴向中心位置即螺旋状换热管的螺旋内圈中设有紊流发生装置，所述紊流发生装置包括紊流杆17和紊流翼18，所述紊流杆17的上、下端分别焊接固定在所述换热管6的上、下端部外表面上，所述紊流翼18呈鱼鳍状且间隔分布在所述紊流杆17上，紊流翼18与紊流杆17一体制作。冷却水从冷却液进口8流出冷却液出口13，当冷却水流经鱼鳍状的紊流翼18时，在紊流翼18附近产生湍流效果，即可有效防止冷却水在换热管表面形成层流状态，提高换热管6表面冷却水的紊流程度，从而加强换热管6的换热效果，提高冷凝器的换热效率，此外，鱼鳍状的紊流翼18呈流线型，在冷却水的流动过程中不会对水流产生很大的阻力，即本实用新型在实施时不需要对现有冷却水提供额外的动力。

在具体实施时，可使紊流翼18对称分布在紊流杆17上，比如，沿着紊流杆17的径向在紊流杆17同一高度上等距离设置4个紊流翼18，这样当冷却水流经紊流杆17上设置的紊流翼18时，每个紊流翼18使流经的冷却水处于湍流状态时，换热管6周围即可被湍流状态的冷却水围绕，可避免只在换热管6的局部位置提高湍流，从而强化了换热管与冷却水的对流换热效果，提高换热效率。

集液室10的底部和上部分别设有排液口11和排气口12。冷凝器内采用水冷方式进行冷凝，输送至布气室4的气体进入各换热管6并在换热腔7内与圆柱形壳体5内的冷却水进行逆流换热并冷凝，换热后的气体经排气口12输送走，各换热管6内的冷凝液流入储槽9内，即所述集液室10，最后通过集液室10底部设置的排液口11排放。

需要说明的是，上述实施例仅用来说明本实用新型，但本实用新型并不局限于上述实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (2)

1.一种带有紊流发生装置的管壳式冷凝器，所述冷凝器的内部空间自上而下分隔为布气室（4）、换热腔（7）和集液室（10）三个腔室，所述布气室（4）的顶部设有进气口（1），所述换热腔（7）的下部和上部分别设有冷却液进口（8）和冷却液出口（13），换热腔（7）内上、下端分别设置有上管板和下管板，上管板和下管板将冷凝器的内部空间分隔为所述三个腔室，集液室（10）的底部和上部分别设有排液口（11）和排气口（12），其特征在于，所述换热腔（7）内还设有多根平行设置的螺旋状换热管（6），换热管（6）的上、下端分别通过所述上管板和下管板固定在换热腔（7）内，所述换热管（6）的轴向中心位置设有紊流发生装置，所述紊流发生装置包括紊流杆（17）和紊流翼（18），所述紊流杆（17）的上、下端分别焊接在所述换热管（6）的上、下端部外表面上，所述紊流翼（18）呈鱼鳍状且间隔分布在所述紊流杆（17）上。

2.如权利要求1所述的一种管壳式冷凝器，其特征在于，所述紊流翼（18）相对所述紊流杆（17）呈轴对称分布。

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