CN219640733U - 一种降膜冷凝器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及冷凝换热设备领域，公开了一种降膜冷凝器，其包括：进口集管、出口集管和两者之间设置的若干立式冷凝换热管，所述立式冷凝换热管的流体入口与所述进口集管连通，所述立式冷凝换热管的流体出口与所述出口集管连通，且若干所述立式冷凝换热管相互平行设置，所述进口集管具有一向上外扩延伸的流体缓冲结构。本实用新型可以解决现有技术中的冷凝器换热效果不佳的问题。

Description

一种降膜冷凝器

技术领域

本实用新型涉及冷凝换热设备领域，具体涉及一种降膜冷凝器。

背景技术

闭式冷却塔是一种高效冷却设备，主要利用水的蒸发潜热带走工艺流体的热量，完成对工艺流体的冷却，同时实现了喷淋水的循环利用，其利用的是蒸发冷却技术，管内工艺流体不发生相变，而蒸发式冷凝器利用的则是蒸发冷凝技术，管内工艺流体发生相变。对于蒸发式冷凝器，工艺流体在盘管内流动，通过管壁将热量传导到管外，工艺流体由气态冷凝成液态。与此同时，管外有喷淋水进行喷淋，在管的外壁形成水膜，在空气的作用下，通过喷淋蒸发，在管外发生传热、传质的热交换过程，从而实现热量传递。蒸发式冷凝器能够保证管内工质不受污染，很好的保护了主设备的高效运行，提高了使用寿命。

管式蒸发冷却盘管与填料热交换层作为蒸发式冷凝器的核心部件，其性能直接影响蒸发式冷凝器的冷却效果。蒸发式冷凝器中填料热交换层的作用是通过增大水和空气的接触表面积，延长接触时间，将与盘管内流体换热而升温的喷淋水进一步冷却，提高冷却塔的效率。

现有的蒸发式冷凝器，大多采用水平盘管式换热器作为换热设备，盘管大多采用光滑金属圆管，其换热效率相对较低且材料消耗较多，造价较高，这些因素使得它的使用和推广在一定程度上受到限制。在水平盘管蒸发式冷凝器中，喷淋水与光滑圆管碰撞换热，当喷淋水流量较大时，盘管容易共振，并且碰撞噪声较大；而且，喷淋水自上而下流动，管内冷却水水平流动，两者呈交错流动，其对数平均温差较纯逆流小；另外，由于盘管大多采用正三角形叉排方式布置，空气流通截面积较小，阻力较大，并且迎风侧容易结水垢，影响换热效果和使用寿命。

因此，亟需研究一种冷凝器，以解决现有的冷凝器换热效果不佳的问题。

实用新型内容

针对现有技术中的冷凝器换热效果不佳的问题，本实用新型提供了一种降膜冷凝器。

为实现上述目的，本实用新型可以采用以下技术方案进行：

一种降膜冷凝器，其包括：进口集管、出口集管和两者之间设置的若干立式冷凝换热管，所述立式冷凝换热管的流体入口与所述进口集管连通，所述立式冷凝换热管的流体出口与所述出口集管连通，且若干所述立式冷凝换热管相互平行设置，所述进口集管具有一向上外扩延伸的流体缓冲结构。

如上所述的降膜冷凝器，进一步的，所述出口集管具有沿出口方向逐渐倾斜的流体排出结构。

如上所述的降膜冷凝器，进一步的，所述出口集管具有向外延伸的排出管道，所述排出管道的直径小于所述出口集管的横截面积。

如上所述的降膜冷凝器，进一步的，所述进口集管还设有不凝性气体排气孔。

如上所述的降膜冷凝器，进一步的，所述立式冷凝换热管的形状为光滑圆管、低肋管、椭圆管、扭曲管。

如上所述的降膜冷凝器，进一步的，所述立式冷凝换热管的形状均为扭曲管，且相邻的两根所述扭曲管之间存在若干个接触点。

如上所述的降膜冷凝器，进一步的，相邻的两根所述立式冷凝换热管的间距范围为5～100mm。

如上所述的降膜冷凝器，进一步的，还包括设置于所述立式冷凝换热管外的喷淋水喷头和风机，所述喷淋水喷头的出水方向和所述风机的出风方向与所述立式冷凝换热管内的流体方向一致。

如上所述的降膜冷凝器，进一步的，所述进口集管、所述出口集管和立式冷凝换热管的材质采用不锈钢、铜或碳钢的任一种。

如上所述的降膜冷凝器，进一步的，所述进口集管设有两处不凝性气体排气孔，所述出口集管具有沿出口方向逐渐倾斜的两处流体排出结构，两所述不凝性气体排气孔对称设置在降膜冷凝器的上部两侧，两所述流体排出结构对称设置在降膜冷凝器的下部两侧。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：

1、本实用新型实施例的降膜冷凝器通过在进口集管设置一向上外扩延伸的流体缓冲结构，可以增大进口集管的尺寸，从而降低降膜冷凝器内工艺流体的流速，有利于流体的均匀分配，使得本实用新型实施例的降膜冷凝器的换热效果更加显著。

2、本实用新型实施例的降膜冷凝器通过在出口集管设置沿出口方向逐渐倾斜的流体排出结构，有利于将降膜冷凝器内的冷凝液及时排走，从而保证降膜冷凝器的冷凝效果。

3、本实用新型实施例的降膜冷凝器通过在进口集管设置不凝性气体排气孔，可以及时将降膜冷凝器内的不凝性气体，如空气，及时排出，从而保证降膜冷凝器的性能稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的降膜冷凝器的第一结构示意图；

图2为本实用新型实施例的降膜冷凝器的第二结构示意图；

图3为本实用新型实施例的降膜冷凝器的第三结构示意图。

其中：1、立式冷凝换热管；2、进口集管；3、出口集管；4、不凝性气体排气孔；5、右侧出口集管；6、右侧不凝性气体排气孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例：

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本实用新型实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1至图3，本实用新型提供一种降膜冷凝器，其可以包括：进口集管2、出口集管3和两者之间设置的若干立式冷凝换热管1，其中，所述立式冷凝换热管1的流体入口与所述进口集管2连通，所述立式冷凝换热管1的流体出口与所述出口集管3连通，且若干所述立式冷凝换热管1相互平行设置，所述进口集管2具有一向上外扩延伸的流体缓冲结构。

具体的，使用的时候，工艺流体从进口集管2的流体缓冲结构进入，经过流体缓冲结构可以降低流体的流速，随后流体均匀的从进口集管2进入若干立式冷凝换热管1中，继而从若干立式冷凝换热管1进入出口集管3，从而实现工艺流体的冷凝换热。在本实施例中，若干立式冷凝换热管1立式设置在进口集管2和出口集管3之间，在使用时可以便于喷淋水在若干立式冷凝换热管1的外表面形成下降式的水膜，水膜吸收立式冷凝换热管1的热量而升温，从而完成下降式水膜与若干立式冷凝换热管1内的工艺流体的热湿交换，同时通过在进口集管2设置一向上外扩延伸的流体缓冲结构，可以增大进口集管2的尺寸，从而降低降膜冷凝器内工艺流体的流速，有利于流体的均匀分配，使得本实施例的降膜冷凝器的换热效果更加显著。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述出口集管3具有沿出口方向逐渐倾斜的流体排出结构。具体的，在使用的时候，喷淋水在若干立式冷凝换热管1的外表面完成换热后，进入出口集管3，通过出口集管3逐渐倾斜的流体排出结构可以及时排出，从而保证降膜冷凝器的冷凝效果。

进一步的，所述出口集管3具有向外延伸的排出管道，所述排出管道的直径小于所述出口集管3的横截面积。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述进口集管2还设有不凝性气体排气孔4。具体的，不凝性气体排气孔4设置在降膜冷凝器的上部，通过设置不凝性气体排气孔4可以及时将降膜冷凝器内的不凝性气体，如空气，及时排出，从而保证降膜冷凝器的性能稳定，进而保证降膜冷凝器的冷凝效果。

在某些实施例中，若干立式冷凝换热管1与进口集管2之间、若干立式冷凝换热管1与出口集管3之间的连接方式可以是焊接，采用焊接的连接方式可以避免工艺流体流出至立式冷凝换热管1的外面，也可以避免喷淋水进入到立式冷凝换热管1内，从而保证本实施例的降膜冷凝器的换热效果。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述立式冷凝换热管1的形状为光滑圆管、低肋管、椭圆管、扭曲管。

当立式冷凝换热管1的形状为扭曲管时，本实用新型实施例的降膜冷凝器如图1所示，在本实施例中，通过将立式冷凝换热管1的形状设置为扭曲管，可以增加形成水膜的水流在立式冷凝换热管1的外表面上流动的距离，从而延长水膜流动的时间，使得本实施例的降膜冷凝器的换热效果更加显著。同时，由于扭曲管的横截面为椭圆形状，当相邻扭曲管之间的中心距与其管外长轴相等时，相邻扭曲管之间会存在若干个接触点，通过这些接触点可以起到相互支撑的作用，可以有效防止立式冷凝换热管1由于喷淋水和高速气流略过而产生的共振，从而可以提高管外空气的流速，实现强化管外空气侧传热性能的效果。

当立式冷凝换热管1的形状为光滑圆管时，本实用新型实施例的降膜冷凝器如图2所示，在本实施例中，相邻的立式冷凝换热管1之间有一定缝隙，相互之间不接触。同时若干立式冷凝换热管1相互平行设置，可以根据降膜冷凝器的换热量大小合理设计立式冷凝换热管1的数量，且相邻两立式冷凝换热管1之间的距离相同，其距离大小可以根据空气流速进行设计，示例性的，相邻的两根所述立式冷凝换热管1的间距范围为5～100mm。当上述距离较大时，还可以在两者之间插入少量填料，从而可以防止喷淋水直接滴落出口集管3的集水盘中，同时还可以增大喷淋水与循环空气的接触面积，有效降低其温度，从而保证本实施例的降膜冷凝器的换热效果。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，还包括设置于所述立式冷凝换热管1外的喷淋水喷头和风机，所述喷淋水喷头的出水方向和所述风机的出风方向与所述立式冷凝换热管1内的流体方向一致。

具体的，立式冷凝换热管1外喷淋水与空气的流动方向一致，可以使喷淋水膜沿着立式冷凝换热管1的轴线方向流动，由于空气和喷淋水在同一方向流过换热管，水借风势，喷淋水能很好地覆盖在换热管表面，保证换热管表面完全湿润，这种同向流动减少因为风水逆向在换热管迎风面形成干点和结垢的可能性；另外由于喷淋水膜与循环空气流动方向一致，依靠循环空气的驱动，水膜的流动速度加快，在换热管表面更容易形成湍流状态，因而喷淋水在换热管表面的边界层较薄，使得喷淋水与管内冷却介质的换热效果较佳，可以节约喷淋水使用量，因此喷淋水泵功率可以降低，使得降膜冷凝器整体经济、换热效果更好，节省换热器体积、重量和耗材。

参见图3，作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述进口集管2设有两处不凝性气体排气孔4，分别为左侧不凝性气体排气孔和右侧不凝性气体排气孔6，两所述不凝性气体排气孔对称设置在降膜冷凝器的上部两侧，所述出口集管3具有沿出口方向逐渐倾斜的两处流体排出结构，两所述流体排出结构对称设置在降膜冷凝器的下部两侧。

在本实施例中，喷淋水在若干立式冷凝换热管1的外表面形成下降式的水膜，在完成下降式水膜与若干立式冷凝换热管1内的工艺流体的热湿交换后，喷淋水可以经左侧出口集管或右侧出口集管5的流体排出结构及时排出本降膜冷凝器，可以提高本实施例的降膜冷凝器的换热效率，从而保证降膜冷凝器的冷凝效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种降膜冷凝器，其特征在于，包括：进口集管、出口集管和两者之间设置的若干立式冷凝换热管，所述立式冷凝换热管的流体入口与所述进口集管连通，所述立式冷凝换热管的流体出口与所述出口集管连通，且若干所述立式冷凝换热管相互平行设置，所述进口集管具有一向上外扩延伸的流体缓冲结构。

2.根据权利要求1所述的降膜冷凝器，其特征在于，所述出口集管具有沿出口方向逐渐倾斜的流体排出结构。

3.根据权利要求1所述的降膜冷凝器，其特征在于，所述出口集管具有向外延伸的排出管道，所述排出管道的直径小于所述出口集管的横截面积。

4.根据权利要求1所述的降膜冷凝器，其特征在于，所述进口集管还设有不凝性气体排气孔。

5.根据权利要求1所述的降膜冷凝器，其特征在于，所述立式冷凝换热管的形状为光滑圆管、低肋管、椭圆管、扭曲管。

6.根据权利要求1所述的降膜冷凝器，其特征在于，所述立式冷凝换热管的形状均为扭曲管，且相邻的两根所述扭曲管之间存在若干个接触点。

7.根据权利要求1所述的降膜冷凝器，其特征在于，相邻的两根所述立式冷凝换热管的间距范围为5～100mm。

8.根据权利要求1所述的降膜冷凝器，其特征在于，还包括设置于所述立式冷凝换热管外的喷淋水喷头和风机，所述喷淋水喷头的出水方向和所述风机的出风方向与所述立式冷凝换热管内的流体方向一致。

9.根据权利要求1所述的降膜冷凝器，其特征在于，所述进口集管、所述出口集管和立式冷凝换热管的材质采用不锈钢、铜或碳钢的任一种。

10.根据权利要求1所述的降膜冷凝器，其特征在于，所述进口集管设有两处不凝性气体排气孔，所述出口集管具有沿出口方向逐渐倾斜的两处流体排出结构，两所述不凝性气体排气孔对称设置在降膜冷凝器的上部两侧，两所述流体排出结构对称设置在降膜冷凝器的下部两侧。