[发明专利]一种分液相变板式换热器及其应用

说明书

本发明公开一种分液相变板式换热器及其应用，其包括活动压紧板、固定压紧板、至少一片换热板片和若干密封垫片，所述换热板片设置在活动压紧板和固定压紧板之间；所述活动压紧板和固定压紧板与换热板片之间设置密封垫片形成流道或者相邻的换热板片直接设置密封垫片形成流道；所述流道为工质流道和冷热源流体流道，所述工质流道中分别设置第一换热区、中间区和第二换热区，在所述第二换热区的两侧边缘分别设置导液槽和第一U型通道。本发明的优点是：作为冷凝器时，实现减少冷凝液膜厚度，减少冷凝传热热阻，提高冷凝传热效果；作为蒸发器时，使蒸汽与液态工质很好混合，降低第一换热区的蒸汽干度，提高传热系数，从而提高蒸发传热效果。

【技术领域】

本发明涉及换热器领域，尤其是一种作为冷凝器时能够减薄冷凝液膜，强化冷凝传热；作为蒸发器时能够降低末端工质干度，强化蒸发传热的分液相变板式换热器及其应用。

【背景技术】

板式换热器是由一组带有密封垫片的薄金属板片组成，金属板片上面的角孔依靠密封垫片形成了连续的流道，将工质从进口引流到相邻金属板片组成的流道中进行热交换。

冷凝器在工作过程中，蒸汽在冷凝壁面上冷凝，冷凝液将在壁面铺展成液膜。冷凝液膜将蒸汽与冷凝壁面分开，在重力作用下，越靠近壁面底部的冷凝液膜越厚。冷凝液膜的导热系数较差，成为蒸汽与壁面热交换的热阻，越厚的冷凝液膜造成的冷凝换热热阻越大。通过减小冷凝液膜的厚度来强化冷凝传热，提高冷凝器的冷凝效果。蒸汽冷凝过程中，气流中间会夹带着一定量的小液滴。

蒸发器在工作过程中，工质在蒸发器中沸腾蒸发，蒸发器末端的干度较高，传热系数明显降低。通过降低蒸发器末端干度，可以提高整个过程传热系数，强化蒸发传热，提高蒸发器的蒸发效果。

非共沸工质在冷凝和蒸发过程中，不同组分比例的冷凝和蒸发过程中的传热系数是不一样。通过合理控制冷凝和蒸发过程组分比例，可以提高整个换热器的传热系数。

但现有板式换热器不能及时减薄冷凝液膜而导致冷凝效果较低，板式蒸发器不能降低末端干度来提高传热系数；作为冷凝器时，无法及时把冷凝液排除，导致冷凝液膜厚度大，冷凝传热效果差；作为蒸发器时，换热区的蒸汽干度过大，蒸发传热效果也变差。

【发明内容】

本发明的目的在于解决现有板式换热器作为冷凝器时不能及时减薄冷凝液膜而导致冷凝效果低、作为蒸发器时末端干度太高而导致传热系数低的问题，提出一种分液相变板式换热器。其作为冷凝器时，通过中间区及时把冷凝液排除，实现减少冷凝壁面的冷凝液厚度，减少冷凝传热热阻，从而提高冷凝传热效果；作为蒸发器时，通过中间区使第二换热区出来的蒸汽与液态工质很好混合，降低第一换热区的蒸汽干度，提高传热系数，从而提高蒸发传热效果。采用非共沸工质时，分液相变板式换热器作为冷凝器时，把第一换热区冷凝出富含高沸点工质排出后，第二换热区的低沸点工质比例增高，从而提高第二换热区传热系数。分液相变板式换热器作为蒸发器时，中间区混入低沸点液态工质后，第一换热区的组分比例改变，蒸发传热系数得到提高。非共沸工质组分可调的热力系统利用分液相变板式换热器来调节非共沸工质的组分，从而使热力系统在不同实际运行工况下能够高效运行。

本发明的另一目的在于提供一种使用上述分液相变板式换热器的热力系统。