[发明专利]分液式套管冷凝器

说明书

技术领域

本发明涉及一种分液式套管冷凝器，属于热工设备技术领域。

背景技术

套管式冷凝器是一类热工设备，在动力、化工、空调工程和制冷工程中应用得非常广泛，如冰箱，冷柜，空调系统中。

图1所示为传统套管式冷凝器，由同心的内管和外套管组成。如图1，图(a)为传统套管式冷凝器俯视图；图(b)为传统套管式冷凝器侧视图。其中，100-制冷剂蒸汽入口，200-冷却水出口，300-制冷剂冷凝液出口，400-冷却水入口，500-外套管。传统套管式冷凝器为节省空间，多采用螺旋型布置，依靠冷却水在套管与内管间隙内的对流换热，制冷剂蒸汽在管内冷凝。冷凝器的冷凝管入口为纯蒸汽，经过全管长冷凝出口基本为纯液体，实现全部冷凝。管内凝结换热中，随着冷凝的进行壁面凝结液逐步增加，随后成膜阻碍了蒸汽与壁面的接触，是凝结换热主要的热阻所在。凝结过程中液膜逐渐增厚，在以后相当长的管程内为液体逐步增多的复杂两相流，热阻逐渐增加，冷凝效果严重变差；同时随着蒸汽的凝结，蒸汽量逐渐降低，管内蒸汽流速明显下降，凝结效果急剧退化，换热系数减小；单一管内流程冷凝过程也导致了复杂的气液两相流，对系统运行稳定性、流动阻力和系统的调控等，都有很不利的影响。

发明内容

发明目的：本发明提供一类新型分液式套管冷凝器，该分液式套管冷凝器是一种具有高效冷凝能力，高传热系数，小换热器体积和金属消耗的新型套管式冷凝器。主要有三种基本形式，双向式单流程中间分液型套管冷凝换热器、单流程分液式套管冷凝换热器和双流程分液式套管冷凝换热器，此处流程指内管流程。

一种单流程分液式套管冷凝器，如图2所示，包括1.冷却水进口、2.第1级联箱、3.冷凝器进汽口、4.集水(汽)头、5.最后一级联箱、6.冷却水出口、7.冷凝液出口、8.排液管、9.第2级联箱、10.外套管导液管、11.换热套管、12.内管、13.外套管。

每根换热套管(11)由数根内管(12)及外套管(13)组成，内管两端接有集水(汽)头(4)，与两端联箱或进出口相接；冷凝器进汽口(3)连接第1级联箱(2)，第1级联箱(2)通过第一组换热套管(11)及其中每根两端的集水(汽)头(4)与第2级联箱(9)连接；第2级联箱(9)通过另一组换热套管(11)及其两端集水(汽)头(4)再与下一级联箱相通；…；直到最后一级联箱(5)；

同侧联箱通过联箱间排液管(8)相连；(第1级和最后一级除外)

最后一级联箱(5)通过单根换热套管(11)与冷凝液出口(7)相连；另一侧最后一级联箱通过联箱间排液管(8)与冷凝液出口(7)相连。

蒸汽通过冷凝器进汽口(3)进入第一级联箱(2)后，被均匀的送入第一组换热套管(11)中的每一根进行冷凝。汽液混合物流入第二级联箱(9)，实现汽液分离，液体经联箱间的排液管(8)排入同侧下级联箱，蒸汽则进入第二组换热套管；以此下去经适当次数来回进入最后一级联箱(5)，蒸汽已被全部冷凝，且已将本侧冷凝液汇集，流入单根换热套管(11)内进行过冷，与另一侧联箱汇集的冷凝液在冷凝液出口(7)处汇合，排出。冷却水经由冷却水进口(1)进入内管(12)与外套管(13)间隙，在其间流动冲刷内管以冷凝管内制冷剂蒸汽，并通过连接相邻单根换热套管的外套管导液管(10)流入下一根换热套管，直至最后一根，最终经冷却水出口(6)排出。

对应用于大换热功率情况下的套管式冷凝器，可以依据此原理进行设计，采用多台图2中所示分液式套管冷凝器并联达到，如图3所示。包括1.单个单流程分液式套管换热器单元、2.冷却水进口联箱、3.冷却水进口、4.冷凝器进汽联箱、5.冷凝器进汽口、6.冷却水出口联箱、7.冷却水出口、8.冷凝液出口、9.冷凝液出口联箱。冷却水进口联箱(2)、冷却水出口联箱(6)、冷凝器进汽联箱(4)、冷凝液出口联箱(9)与各单个单流程分液式套管换热器单元(1)相连，使其成为具有一个冷却水进口(3)、冷却水出口(7)、冷凝器进汽口(5)、冷凝液出口(8)的并联整体。蒸汽通过冷凝器进汽口(5)进入冷凝器进汽联箱(4)，而后被均匀分配到各单个单流程分液式套管换热器单元(1)进行冷凝，最终汇聚于冷凝液出口联箱(9)导入冷凝液出口(8)排出。冷却水经由冷却水进口(1)进入冷却水进口联箱(2)，而后被均匀分配到各单个单流程分液式套管换热器单元(1)进行冷却，最终汇聚于冷却水出口联箱(6)导入冷却水出口(7)排出。