CN217483298U - 一种分段螺旋式冷凝换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种分段螺旋式冷凝换热器，包括换热器壳体以及安装在换热器壳体内部的换热组件，所述换热器壳体顶部带有被加热工质出口，底部带有支撑结构；所述换热组件采用串并联的连接方式，分为顶部和底部；顶部设置并联的螺旋式过热度换热器和一级螺旋式冷凝换热器；底部设置并联的二级螺旋式冷凝换热器；采用模块式设计，可以根据不同参数工况对材质换热面积进行更换，不改变设备的主体结构，对于客户升级改造提供便利条件。
Description
技术领域
本实用新型属于换热装置技术领域，涉及一种分段螺旋式冷凝换热装置，还涉及该分段螺旋式冷凝换热装置的换热方法。
背景技术
冷凝式换热器一般是指利用汽化潜热的换热器。换热温度低于气态热工质的饱和温度，工质就会冷凝成液态从而释放出汽化潜热。冷凝放热用到的场景很多，例如：空调系统，热泵工程系统等。
现有冷凝换热器主要有壳管式和盘管式。盘管式的结构与一般壳管式换热器基本相同，高温工质在管内冷凝放出热量，加热容器内冷态工质。
其缺点主要有：热端和冷端流通截面积相同，前段换热剧烈，后端几乎没有换热效果。蒸发面受热不均明显。由于被加热冷工质层间温度不同，造成换热器不同位置换热能力不同，甚至会形成换热器剧烈放热造成闪蒸或振动。局部换热过大会产生局部加速结垢的现象。
壳管式的结构由一组套在一起的盘管，装在一个圆筒形的壳体中组成的，高温气态工质从上面经液体分配器进入盘管内，加热容器内冷态工质。其缺点主要有：受到管径和弯曲半径的限制，不适合较大面积的换热器。由于气态热工质必须从上部进入，使得热工质放热是沿着换热管道向下延伸，如果下部出现蒸发现象，产生的蒸汽会形成热阻，削弱上部换热管道的换热效果。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种分段螺旋式冷凝换热装置，解决因换热器不同位置换热能力不同，造成换热器剧烈放热引起闪蒸或振动或者局部换热过大形成局部加速结垢的问题。
本实用新型所采用的技术方案是：一种分段螺旋式冷凝换热装置，包括换热器壳体以及安装在换热器壳体内部的换热组件，所述换热器壳体顶部带有被加热工质出口，底部带有支撑结构；所述换热组件采用串并联的连接方式，分为顶部和底部；顶部设置并联的螺旋式过热度换热器和一级螺旋式冷凝换热器；底部设置并联的二级螺旋式冷凝换热器，螺旋式过热度换热器和一级螺旋式冷凝换热器之间通过一级切线旋流均布室连通，二级螺旋式冷凝换热器之间通过二级切线旋流均布室连通；换热组件顶部和底部之间通过同一个一级螺旋式冷凝换热器连通；所述换热组件底部还连接有螺旋式过冷换热器，被加热工质入口和热工质出口分别穿入螺旋式过冷换热器。
换热组件顶部连接方式具体为：两个穿入换热器壳体内的热工质入口管分别连接两个螺旋式过热度换热器的一端，两个所述螺旋式过热度换热器另一端分别通过两个一级切线旋流均布室与两个一级螺旋式冷凝换热器一端连接，两个所述一级螺旋式冷凝换热器另一端通过两个一级切线旋流均布室汇总至一个一级螺旋式冷凝换热器一端；
所述换热组件底部连接方式具体为：一级螺旋式冷凝换热器一端与两个二级螺旋式冷凝换热器一端分别连接，两个所述二级螺旋式冷凝换热器另一端分别连接螺旋式过冷换热器。
螺旋式过热度换热器，一级螺旋式冷凝换热器，二级螺旋式冷凝换热器以及螺旋式过冷换热器内均安装有螺旋式换热管。
换热器壳体底部设置多个二级螺旋式冷凝换热器。
螺旋式过热度换热器，以及一级螺旋式冷凝换热器均设置多个，并水平间隔布置于顶层。
利用所述装置，对于热工质，使热工质由热工质入口管经螺旋式过热度换热器后进入一级切线旋流均布室，接着通过一级螺旋式冷凝换热器进入二级切线旋流均布室，再由二级螺旋式冷凝换热器进入螺旋式过冷换热器最后由热工质出口流出；
对于被加热工质，将被加热工质由被加热工质入口进入换热器壳体下部，经换热后，由被加热工质出口流出，实现换热。
本实用新型的有益效果是：
换热器管道采用螺旋设计，在固定的长度上尽量增加换热管长度，管内的热介质形成为紊流状态，增强传热效果。螺旋式换热管可以抵消由于温差产生热胀冷缩的应力。这种结构一方面延长了热交换管的长度，另一方面极大的改变了流体的状态强化传热，进而提高换热能力。每层的管束通过调整其数量、弯曲半径、管束的间距来设计每一条加热管近乎相等的沿程阻力，保证介质热量交换的均匀高效。内置螺旋管道设计，可有效消除管道振动；螺旋缠绕管的结构，使得换热管之间产生热胀冷缩的压力会降到最低，大大提高换热器的使用寿命。
对于换热不均，在每段换热器入口加装切线旋流均布室，使得进入每一根换热管的工质最大程度的均匀，使得换热器不会出现积液或换热不均的现象。由于采用两侧进入的方式，加热管道尽量的利用容器加热层的面积，使容积换热器内部换热层受热均匀，避免了普通容积式换热器单侧进入热整个流程流通面积相同，造成入口流速高换热剧烈，后半段冷凝结束流速急剧下降，造成换热器换热不均，蒸发层局部蒸发剧烈，甚至在换热器内部由于流速不足造成积液现象。局部换热剧烈可能引起的振动或闪蒸现象。
换热器根据内部热介质的特定状态，过热度放热(纯气态放出显热)、冷凝放热(气液混合状态放出潜热)、过冷放热(纯液状态放出显热)。采用三段换热器设计，可根据每一段不同的工况，设计不同流通截面积，既保持了合理的流速，也减少了后半段换热器流通截面积，减少了设备的投资成本。
三段式换热器，每一段可以根据工况和设备实际需要设计成分段式，进一步精确控制换热器内部流速和单位面积换热的能力，实现换热器单位面积换热能力最大化。
由于换热器采用多层设计，大部分热量在换热器最上层也就是蒸发面下完成，保证了蒸发面可以均匀受热，最大限度利用了蒸发面积，减少出现局部过度蒸发的现象。
被加热工质由容器下部进入，经过螺旋式过冷换热器-螺旋式冷凝换热器-螺旋式过热度换热器，由热工质出口(低温侧)进入换热器，形成逆流换热，增强了换热效率，使得热源得到了最大程度的利用。
换热组件采用模块式设计，可以根据不同参数工况对材质换热面积进行更换，不改变设备的主体结构，对于客户升级改造提供便利条件。本设备既可作为蒸发罐也可作为容积式换热器使用。
附图说明
图1是本实用新型螺旋式换热管结构示意图；
图2是本实用新型整体结构示意图；
图3是图2中B-B面的剖视图；
图4是图2中A-A面的剖视图；
图5是本实用新型系统流程图。
图中：1.热工质入口管；2.螺旋式过热度换热器；3.一级切线旋流均布室；4.一级螺旋式冷凝换热器；5.二级切线旋流均布室；6.二级螺旋式冷凝换热器；7.螺旋式过冷换热器；8.换热器壳体；9.热工质出口管；10.被加热工质出口；11.被加热工质入口，12.螺旋式换热管。
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进行详细说明。
如图1-4所示，一种分段螺旋式冷凝换热装置，包括换热器壳体8以及安装在换热器壳体8内部的换热组件，所述换热器壳体8顶部带有被加热工质出口10，底部带有支撑结构；所述换热组件采用串并联的连接方式，分为顶部和底部；顶部设置并联的螺旋式过热度换热器2和一级螺旋式冷凝换热器4；底部设置并联的二级螺旋式冷凝换热器6，螺旋式过热度换热器2和一级螺旋式冷凝换热器4之间通过一级切线旋流均布室3连通，二级螺旋式冷凝换热器6之间通过二级切线旋流均布室5连通；换热组件顶部和底部之间通过同一个一级螺旋式冷凝换热器4连通；所述换热组件底部还连接有螺旋式过冷换热器7，被加热工质入口11和热工质出口9分别穿入螺旋式过冷换热器7。
换热组件顶部连接方式具体为：两个穿入换热器壳体8内的热工质入口管1分别连接两个螺旋式过热度换热器2的一端，两个所述螺旋式过热度换热器2另一端分别通过两个一级切线旋流均布室3与两个一级螺旋式冷凝换热器4一端连接，两个所述一级螺旋式冷凝换热器4另一端通过两个一级切线旋流均布室3汇总至一个一级螺旋式冷凝换热器4一端；
所述换热组件底部连接方式具体为：一级螺旋式冷凝换热器4一端与两个二级螺旋式冷凝换热器6一端分别连接，两个所述二级螺旋式冷凝换热器6另一端分别连接螺旋式过冷换热器7。
螺旋式过热度换热器2，一级螺旋式冷凝换热器4，二级螺旋式冷凝换热器6以及螺旋式过冷换热器7内均安装有螺旋式换热管12。
换热器壳体8底部设置多个二级螺旋式冷凝换热器6。
螺旋式过热度换热器2，以及一级螺旋式冷凝换热器4均设置多个，并水平间隔布置于顶层。
一种分段螺旋式冷凝换热装置的换热方法，利用所述装置，对于热工质，使热工质由热工质入口管1经螺旋式过热度换热器2后进入一级切线旋流均布室3，接着通过一级螺旋式冷凝换热器4进入二级切线旋流均布室5，再由二级螺旋式冷凝换热器6进入螺旋式过冷换热器7最后由热工质出口9流出；
对于被加热工质，将被加热工质由被加热工质入口11进入换热器壳体8下部，经换热后，由被加热工质出口10流出，实现换热。
如图5所示，本装置的工作过程如下：
热工质由热工质入口管1经螺旋式过热度换热器2后进入一级切线旋流均布室3，接着通过一级螺旋式冷凝换热器4进入二级切线旋流均布室 5，再由二级螺旋式冷凝换热器6进入螺旋式过冷换热器7最后由热工质出口9流出。
被加热工质由被加热工质入口11进入换热器壳体8下部，经换热后，由被加热工质出口11流出或产生的蒸汽由上部蒸汽出口10流出，实现换热。
Claims (5)
1.一种分段螺旋式冷凝换热器，包括换热器壳体(8)以及安装在换热器壳体(8)内部的换热组件，其特征在千，所述换热器壳体(8)顶部带有被加热工质出口(10),底部带有支撑结构；所述换热组件采用串并联的连接方式，分为顶部和底部；顶部设置并联的螺旋式过热度换热器(2)和一级螺旋式冷凝换热器(4)，底部设置并联的二级螺旋式冷凝换热器(6)螺旋式过热度换热器(2)和一级螺旋式冷凝换热器(4)之间通过一级切线旋流均布室(3)连通，二级螺旋式冷凝换热器(6)之间通过二级切线旋流均布室(5)连通；换热组件顶部和底部之间通过同一个一级螺旋式冷凝换热器(4)连通；所述换热组件底部还连接有螺旋式过冷换热器(7)被加热工质入口(11)和热工质出口(9)分别穿入螺旋式过冷换热器(7)。
2.根据权利要求l所述的一种分段螺旋式冷凝换热器，其特征在于，所述换热组件顶部连接方式具体为：两个穿入换热器壳体(8)内的热工质入口管(1)分别连接两个螺旋式过热度换热器(2)的一端，两个所述螺旋式过热度换热器(2)另一端分别通过两个一级切线旋流均布室(3)与两个一级螺旋式冷凝换热器(4)一端连接，两个所述一级螺旋式冷凝换热器(4)另一端通过两个一级切线旋流均布室(3)汇总至一个一级螺旋式冷凝换热器(4)一端；
所述换热组件底部连接方式具体为：一级螺旋式冷凝换热器(4)一端与两个二级螺旋式冷凝换热器(6)一端分别连接，两个所述二级螺旋式冷凝换热器(6)另一端分别连接螺旋式过冷换热器(7)。
3.根据权利要求l所述的一种分段螺旋式冷凝换热器，其特征在于，所述螺旋式过热度换热器(2)一级螺旋式冷凝换热器(4)二级螺旋式冷凝换热器(6)以及螺旋式过冷换热器(7)内均安装有螺旋式换热管(12)。
4.根据权利要求l所述的一种分段螺旋式冷凝换热器，其特征在于，所述换热器壳体(8)底部设置多个二级螺旋式冷凝换热器(6)。
5.根据权利要求l所述的一种分段螺旋式冷凝换热器，其特征在于，所述螺旋式过热度换热器(2)以及一级螺旋式冷凝换热器(4)均设置多个，并水平间隔布置于顶层。
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| CN202121863726.XU CN217483298U (zh) | 2021-08-11 | 2021-08-11 | 一种分段螺旋式冷凝换热器 |
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| CN114383438A (zh) * | 2021-08-11 | 2022-04-22 | 西安东方能源工程有限公司 | 一种分段螺旋式冷凝换热器 |
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