專利名稱：管外冷凝型等流速汽－液換熱器的制作方法
技術領域：
管外冷凝型等流速汽-液換熱器，屬于熱工設備領域。
背景技術：
換熱器是化工、動力、冶金、食品、輕工、能源、航天等眾多工業(yè)部門普遍使用的基礎設備。在許多工業(yè)企業(yè)和工藝中占有主導性地位。而能源問題的日益緊迫在各方面對換熱器提出了更高的要求，核心的問題是要求提高換熱器換熱效果，即在相同的換熱面積和溫差下，增加交換的熱量。研究開發(fā)高效節(jié)能的熱交換裝置，是各國在節(jié)約能源和保護環(huán)境方面重點解決途徑之一。因此，發(fā)明一種高效節(jié)能的換熱器具有非常重要的意義。
傳統(tǒng)的換熱器采用水平管凝結，使過熱或飽和蒸汽一直冷凝至出口的飽和或過冷流體。除了進口段可以保持很高的換熱系數(shù)，逐漸減小至流體單相流動換熱，凝結的液膜逐漸增厚，最終成為完全的單相流體流動換熱，凝結效果也就越來越差。隨著蒸汽的逐漸凝結，蒸汽量逐漸降低，流速明顯下降，換熱效果越來越差。整個換熱器大面積都處于低效凝結過程，大大降低了相變換熱器的性能，同時體積大造成成本增加經(jīng)濟性差的結果。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是提供一種實現(xiàn)全程的凝結液與蒸汽的及時分離，將凝結在換熱面上的液膜排走，隨著蒸汽量的減少縮減流通面積，使蒸汽流速保持一致，維持蒸汽流程各處對凝結具有幾乎相同的擾動作用，可保證處處具有充分利用凝結相變的高效換熱形態(tài)，有效解決運行中換熱管組受熱膨脹問題的管外冷凝型等流速汽-液換熱器。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是該管外冷凝型等流速汽-液換熱器，包括上、下封頭，換熱器本體，其特征在于換熱器本體內(nèi)設有換熱管組，換熱管組上交錯安裝折流板組，上封頭與換熱器本體之間安裝有浮動裝置。本食用新型換熱器采用管外冷凝的汽液流動方式，通過折流板將換熱管組長管分割成短管，增加了蒸汽側的流程，經(jīng)合理設計保證管外各處受到相同氣流作用，加大蒸汽流動對蒸汽凝結的擾動，使蒸汽橫向沖刷換熱管，形成蛇形最佳冷凝形態(tài)，充分利用換熱表面，有效地提高了換熱系數(shù)。合理優(yōu)化設置折流板破壞了換熱管外表面液膜的發(fā)展，使換熱管維持較高的換熱系數(shù)，改進傳統(tǒng)冷凝設備中液膜覆蓋換熱表面導致的換熱系數(shù)下降的缺點，調節(jié)折流板之間的間隔，可以靈活控制氣體流速，有效地提高換熱效率，充分利用換熱器空間，減少換熱器的體積和重量。
下封頭上方設有法蘭套管，中間設有隔板，法蘭套管與換熱器本體間安置管板，換熱器本體一側設置蒸汽進口，另一側設置凝結液出口，法蘭套管一側設置冷卻液出口，另一側設置冷卻液進口。
浮動裝置包括浮動管板、上方設置聯(lián)箱、下方設置浮動管板支撐，聯(lián)箱與浮動管板連接為一體，浮動管板支撐焊接在上法蘭上。
下封頭中間設置排污堵，下封頭底部設置底座。
上、下封頭與換熱器本體之間通過上、下封頭法蘭連接。
蒸汽進口內(nèi)設置有蒸汽分板。
折流板上設置與換熱管個數(shù)相同的管孔，管孔套有銅套，管孔四周鉆有小孔。
與現(xiàn)有技術相比本實用新型所具有的有益效果是利用經(jīng)過優(yōu)化設計的折流板將長管分割成短管，采用分段式結構，利用垂直短管分級換熱，充分利用進口段薄液膜相變凝結的強化換熱效應，在每兩級折流板之間利用重力及時將液膜和氣相分離，通過折流板上四周鉆的小孔，將凝結液及時排出，并合理設計折流板間的間距，保證蒸汽在整個流動過程中保持流速基本不變，使蒸汽在全程冷凝過程中都能有效維持在薄液膜冷凝的高效換熱工況，同時還可以利用有效地流動減薄液膜的厚度，使整個換熱過程保持幾乎相同的凝結換熱效果，充分發(fā)揮換熱管的潛力。采用浮動裝置，減小熱變形，有效降低運行時溫度不均產(chǎn)生的熱應力，降低對加工工藝的要求，節(jié)省了膨脹節(jié)，外形美觀、大方。在相同運行工況下，使用通常的工質，較傳統(tǒng)的換熱器提高換熱系數(shù)10％以上；使用壽命較傳統(tǒng)換熱器提高20％，運行成本較傳統(tǒng)換熱器降低10％以上；材料消耗大大減少。同時本換熱器具有加工簡單，不需任何特殊加工工藝，成本低，可靠性高，不增加任何運行成本等優(yōu)點。


圖1是本管外冷凝型等流速汽-液換熱器的結構剖示示意圖；圖2是圖1的A-A剖示示意圖；圖3是B處蒸汽分板局部放大示意圖；圖4是C處折流板銅套局部放大示意圖。
圖1-4是本實用新型管外冷凝型等流速汽-液換熱器的最佳實施例，其中1底座 2下封頭 3法蘭套管 4冷卻液進口 5下封頭法蘭 6管板 7凝結液出口8換熱器本體 9折流板組 10換熱管組 11上法蘭 12上封頭法蘭 13浮動管板支撐 14浮動管板 15上封頭 16聯(lián)箱 17放氣閥 18蒸汽進口 19冷卻液出口 20隔板 21排污堵 22蒸汽分板。
具體實施方式
參照圖1該管外冷凝型等流速汽-液換熱器，由底座1、下封頭2、法蘭套管3、冷卻液進口4、下封頭法蘭5、管板6、凝結液出口7、換熱器本體8、折流板組9、換熱管組10、上法蘭11、上封頭法蘭12、浮動管板支撐13、浮動管板14、上封頭15、聯(lián)箱16、放氣閥17、蒸汽進口18、冷卻液出口19、隔板20、排污堵21組成。換熱器本體8內(nèi)設有換熱管組10，換熱管組10上交錯安裝折流板組9，上封頭15與換熱器本體8之間安裝有浮動裝置，浮動裝置包括浮動管板14、上方設置聯(lián)箱16、下方設置浮動管板支撐13，浮動管板支撐13焊接在上法蘭11上。下封頭2上方設有法蘭套管3，中間設有隔板20，下封頭2中間設置排污堵排液管21，下封頭2底部設置底座1。法蘭套管3與換熱器本體8間安置管板6，換熱器本體8一側設置蒸汽進口18，另一側設置凝結液出口7，法蘭套管3一側設置冷卻液出口19，另一側設置冷卻液進口4。折流板組9上設置與換熱管組10個數(shù)相同的管孔，換熱管組10套入管孔內(nèi)，管孔套有銅套，管孔四周鉆有小孔方便凝結液排出。上、下封頭15、2與換熱器本體8之間通過上、下封頭法蘭12、5連接。
換熱器本體8下側有蒸汽進口18，凝結液出口7設置在最底端；換熱器本體8最上端設有放氣閥17。換熱器本體8下端與管板6焊接，上端與上法蘭11焊接；內(nèi)部安置換熱管組10、折流板組9。換熱管組10采用脹接或焊接方式與管板6、浮動管板14連接。
參照圖2浮動管板支撐13焊接在上法蘭11上，支撐著浮動管板14、聯(lián)箱16，浮動管板14和浮動管板支撐13可以無阻滑動。
參照圖3蒸汽進口18內(nèi)設置蒸汽分板22，防止蒸汽直接沖擊換熱管組10。
參照圖4折流板9上安裝有銅套，防止換熱管組10在膨脹時損壞銅管。
換熱管組為銅管、銅合金管、鋼管、不銹鋼管等制作。
本實用新型管外冷凝型等流速汽-液換熱器的工作原理與工作過程如下冷卻液由法蘭套管3上的冷卻液進口4進入換熱器本體8的換熱管組10內(nèi)，與換熱管組10部分進行熱交換，經(jīng)聯(lián)箱16折流后，再與換熱管組10的另一部分進行熱交換后，最終由法蘭套管3上的冷卻液出口19排出。
蒸汽由換熱器本體8上的蒸汽進口18進入，在折流板9的阻隔下形成蛇形流程與換熱管組10的部分換熱管內(nèi)的冷卻液進行熱交換并部分冷凝，凝結液在重力的作用下流入凝結液出口7；蒸汽在折流板9和換熱器本體8的阻隔下往上與換熱管組10的部分換熱管內(nèi)的冷卻液進行熱交換并進一步冷凝。凝結液在重力的作用下流到折流板9上，通過折流板上的小孔，最后流入凝結液出口7；剩余的蒸汽又在折流板9和換熱器本體8的阻隔下往上與換熱管組10的部分換熱管內(nèi)的冷卻液進行熱交換最終全部冷凝。凝結液在重力下回流到折流板9上最終流入凝結液出口7，全部凝結液由凝結液出口7排出。下封頭2上設置排污堵21在換熱器的最底端，便于排污。冷卻液進口4、冷卻液出口19設置在換熱器的下部，有利于將被加熱液中的氣體經(jīng)流動排出。浮動管板14和浮動管板支撐13之間可以無阻滑動，當加入蒸汽時，傳熱管將會膨脹，而浮動管板14與浮動管板支撐13的無阻滑動，減小了膨脹應力，節(jié)省了膨脹節(jié)，外形美觀。當換熱器本體8內(nèi)存有不凝性氣體時，開啟放氣閥17排盡換熱器本體8中不凝性氣體，保持傳熱管的高效換熱。
權利要求1.管外冷凝型等流速汽-液換熱器，包括上、下封頭(15)、(2)，換熱器本體(8)，其特征在于換熱器本體(8)內(nèi)設有換熱管組(10)，換熱管組(10)上交錯安裝折流板組(9)，上封頭(15)與換熱器本體(8)之間安裝有浮動裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的管外冷凝型等流速汽-液換熱器，其特征在于下封頭(2)上方設有法蘭套管(3)，中間設有隔板(20)，法蘭套管(3)與換熱器本體(8)間安置管板(6)，換熱器本體(8)一側設置蒸汽進口(18)，另一側設置凝結液出口(7)，法蘭套管(3)一側設置冷卻液出口(19)，另一側設置冷卻液進口(4)。
3.根據(jù)權利要求1所述的管外冷凝型等流速汽-液換熱器，其特征在于浮動裝置包括浮動管板(14)、上方設置聯(lián)箱(16)、下方設置浮動管板支撐(13)，聯(lián)箱(16)與浮動管板(14)連接為一體，浮動管板支撐(13)焊接在上法蘭(11)上。
4.根據(jù)權利要求2所述的管外冷凝型等流速汽-液換熱器，其特征在于下封頭(2)中間設置排污堵(21)，下封頭(2)底部設置底座(1)。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的管外冷凝型等流速汽-液換熱器，其特征在于上、下封頭(15)、(2)與換熱器本體(8)之間通過上、下封頭法蘭(12)、(5)連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的管外冷凝型等流速汽-液換熱器，其特征在于每塊折流板上設置與換熱管個數(shù)相同的管孔，管孔套有銅套，管孔四周鉆有小孔。
7.根據(jù)權利要求2所述的管外冷凝型等流速汽-液換熱器，其特征在于換熱器本體(8)一側設置的蒸汽進口(18)內(nèi)設有蒸汽分板(22)。
專利摘要管外冷凝型等流速汽－液換熱器，屬于熱工設備領域。包括上、下封頭(15)、(2)，換熱器本體(8)，其特征在于換熱器本體(8)內(nèi)設有換熱管組(10)，換熱管組(10)上交錯安裝折流板組(9)，上封頭(15)與換熱器本體(8)之間安裝有浮動裝置。具有實現(xiàn)全程的凝結液與蒸汽的及時分離，將凝結在換熱面上的液膜排走，隨著蒸汽量的減少縮減流通面積，使蒸汽流速保持一致，維持蒸汽流程各處對凝結具有幾乎相同的擾動作用，可保證處處具有充分利用凝結相變的高效換熱形態(tài)，有效解決運行中換熱管組受熱膨脹問題等優(yōu)點。
文檔編號F28B1/00GK2856907SQ200520124970
公開日2007年1月10日 申請日期2005年11月22日 優(yōu)先權日2005年11月22日
發(fā)明者彭曉峰, 鄒江, 李允征, 張揚, 劉洪波, 謝捷鴻, 林志勇 申請人:淄博創(chuàng)爾沃中央空調有限公司