專利名稱：一種立式螺旋折流板u型管式冷凝器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種立式螺旋折流板U型管式冷凝器。
背景技術(shù)：
冷凝器是完成蒸汽凝結(jié)成液體的熱交換設(shè)備，廣泛應(yīng)用于發(fā)電、冶金、石油化工、制冷空調(diào)等行業(yè)。工業(yè)上遇到的凝結(jié)方式通常是膜狀凝結(jié)，強化膜狀凝結(jié)換熱的要點是加速凝結(jié)液的排泄，減薄液膜厚度。由于立式冷凝器具有占地面積較小和因抽管束方便而結(jié)構(gòu)簡便(不必設(shè)置滾輪滾道)等優(yōu)點，但采用弓形折流板換熱器結(jié)構(gòu)時因其殼側(cè)凝結(jié)換熱系數(shù)明顯低于臥式冷凝器而應(yīng)用受限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能夠強化立式冷凝器的凝結(jié)傳熱并能提高換熱系數(shù)的立式螺旋折流板U型管式冷凝器。本發(fā)明的思路是利用螺旋流動的離心作用和傾斜布置折流板的排液作用使立式冷凝器管束上的凝結(jié)液膜遇到傾斜折流板后不斷排走，使之沿殼體內(nèi)壁流下，因而在折流板下方的管束表面就不斷得到“更新”，從而強化立式冷凝器的凝結(jié)傳熱，提高其換熱系數(shù)。其技術(shù)方案如下:一種立式螺旋折流板U型管式冷凝器，包括殼體組件、管束組件、上封頭組件、環(huán)形密封墊、雙腔室密封墊和緊固件組；所述殼體組件包括筒體、法蘭A、下封頭、殼側(cè)流體進口接管、殼側(cè)流體出口接管、支腿、底部接口與堵頭；所述上封頭組件包括法蘭B、直管段、上封頭、縱向隔板、管側(cè)流體進口接管、管側(cè)流體出口接管；所述管束組件包括U型管束、管板、螺旋折流板組、環(huán)形板、單頭斜面定距套管組、雙頭斜面定距套管組、拉桿、墊圈B、螺母B和分隔條組；所述管束組件布置在殼體組件內(nèi)，管束組件的管板下側(cè)密封面通過環(huán)形密封墊與殼體組件的法蘭A的密封面相接觸，管板上側(cè)密封面通過雙腔室密封墊與上封頭組件的法蘭B和縱向隔板的密封面相接觸，然后以緊固件組穿法蘭A和法蘭B的對應(yīng)孔緊固；所述緊固件組包括螺栓、墊圈A和螺母A ;所述螺旋折流板組包括多個扇形折流板，每塊扇形折流板傾斜布置在筒體內(nèi)且沿螺旋線分布，相鄰扇形折流板的軸向投影相互搭接，所述U型管束和拉桿穿過所述扇形折流板上的對應(yīng)管孔，所述扇形折流板由所述單頭斜面定距套管組及雙頭斜面定距套管組支撐且所述單頭斜面定距套管組及雙頭斜面定距套管組套設(shè)在拉桿上，使得在管板和環(huán)形板兩個平面之間螺旋狀布置的螺旋折流板組的各扇形折流板被夾持并緊固；其特征在于:所述扇形折流板的下游邊向上折彎形成擋液堰，所述擋液堰位于管排之間；在扇形折流板的弧形邊上設(shè)有上游疏液缺口和下游疏液缺口，相鄰扇形折流板中的上游扇形折流板的下游疏液缺口與下游扇形折流板的上游疏液缺口軸向?qū)?yīng)。比較好的是所述的立式螺旋折流板U型管式冷凝器的扇形折流板的傾斜角即折流板平面與筒體的橫截面之夾角從上到下分段減小，上游段扇形折流板的傾斜角大于中游段扇形折流板的傾斜角，中游段扇形折流板的傾斜角大于下游段扇形折流板的傾斜角。比較好的是所述的立式螺旋折流板U型管式冷凝器的螺旋折流板組為雙頭螺旋或三頭螺旋。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:I)立式冷凝器有占地面積較小和因抽管束方便而結(jié)構(gòu)簡便(不必設(shè)置滾輪滾道)，維修花費的時間相對臥式冷凝器結(jié)構(gòu)可以縮短。2)在立式冷凝器中，螺旋折流板的結(jié)構(gòu)不僅起到支撐管束的作用，而且還是完美的“排液盤”，管束上的液膜遇到傾斜折流板后不斷排走，因而在折流板下方的管束就可以干燥表面與蒸汽直接接觸；同時蒸汽由上而下螺旋運動時受到的離心力也會使得凝結(jié)液流動方向指向外圍，將汽流中的液滴甩向四周?？傊菪哿靼宓慕Y(jié)構(gòu)可使管束上液膜減薄，凝結(jié)換熱系數(shù)大大提高。3)將扇形折流板下游邊折彎形成擋液堰，可避免折流板上收集的凝結(jié)液流又被蒸汽流吹回到蒸汽空間，同時扇形折流板下游邊由中心向外圍向下傾斜的結(jié)構(gòu)也更容易使擋液堰引導(dǎo)凝結(jié)液流向外圍殼體內(nèi)壁。為了使流到殼體內(nèi)壁的凝結(jié)液直接沿壁面流下，在折流板橢圓弧段設(shè)置上游疏液缺口和下游疏液缺口，在折流板的外圍特別是擋液堰對應(yīng)的位置形成疏液通道。本發(fā)明是將凝結(jié)液流引導(dǎo)到非傳熱面上，這樣可有效實現(xiàn)將管束上凝結(jié)液由殼體內(nèi)壁排向底部，避免液體聚集和演化為復(fù)雜兩相流。4)通過合理設(shè)計分段逐漸減小折流板的傾斜角，可分段逐漸減小流通截面，避免因蒸汽流速下降而造成換熱弱化，增強凝結(jié)換熱系數(shù)。設(shè)置雙頭或三頭螺旋主要是為了增強排液效果從而提高凝結(jié)換熱系數(shù)，同時也是為了減少管束的支撐距離，滿足結(jié)構(gòu)強度的需要，因為折流板的厚度因折彎的需要宜小于等于6mm。


圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實施例中的一個周期的螺旋折流板組示意圖。
具體實施例方式實施例參見圖1，一種立式螺旋折流板U型管式冷凝器，包括殼體組件1、管束組件2、上封頭組件3、環(huán)形密封墊4、雙腔室密封墊5和緊固件組6 ;所述殼體組件I包括筒體
1-1、法蘭A1-2、下封頭1-3、殼側(cè)流體進口接管1-4、殼側(cè)流體出口接管1-5、支腿1_6、底部接口與堵頭1-7 ;所述上封頭組件3包括法蘭B3-1、直管段3-2、上封頭3_3、縱向隔板3_4、管側(cè)流體進口接管3-5、管側(cè)流體出口接管3-6 ;所述管束組件2包括U型管束2-1、管板
2-2、螺旋折流板組2-3、環(huán)形板2-4、單頭斜面定距套管組2-5、雙頭斜面定距套管組2-6、拉桿2-7、墊圈B2-8、螺母B2-9和分隔條組2_10 ;所述管束組件2布置在殼體組件I內(nèi)，管束組件2的管板2-2下側(cè)密封面通過環(huán)形密封墊4與殼體組件I的法蘭A1-2的密封面相接觸，管板2-2上側(cè)密封面通過雙腔室密封墊5與上封頭組件3的法蘭B3-1和縱向隔板3-4的密封面相接觸，然后以緊固件組6穿法蘭A1-2和法蘭B3-1的對應(yīng)孔緊固；所述緊固件組6包括螺栓6-1、墊圈A6-2和螺母A6-3 ;所述螺旋折流板組2_3包括多個扇形折流板，每塊扇形折流板傾斜布置在筒體1-1內(nèi)且沿螺旋線分布，相鄰扇形折流板的軸向投影相互搭接，所述U型管束2-1和拉桿2-7穿過所述扇形折流板上的對應(yīng)管孔，所述扇形折流板由所述單頭斜面定距套管組2-5及雙頭斜面定距套管組2-6支撐且所述單頭斜面定距套管組2-5及雙頭斜面定距套管組2-6套設(shè)在拉桿2-7上，使得在管板2-2和環(huán)形板2_4兩個平面之間螺旋狀布置的螺旋折流板組2-3的各扇形折流板被夾持并緊固；其特征在于:所述扇形折流板的下游邊向上折彎形成擋液堰2-3-1，所述擋液堰2-3-1位于管排之間；在扇形折流板的弧形邊上設(shè)有上游疏液缺口 2-3-2和下游疏液缺口 2-3-3，相鄰扇形折流板中的上游扇形折流板的下游疏液缺口 2-3-3與下游扇形折流板的上游疏液缺口2-3-2軸向?qū)?yīng)。比較好的是所述的立式螺旋折流板U型管式冷凝器，其扇形折流板的傾斜角即折流板平面與筒體1-1的橫截面之夾角從上到下分段減小，上游段扇形折流板的傾斜角大于中游段扇形折流板的傾斜角，中游段扇形折流板的傾斜角大于下游段扇形折流板的傾斜角。比較好的是所述的立式螺旋折流板U型管式冷凝器的螺旋折流板組2-3為雙頭螺旋或三頭螺旋。立式冷凝器的工作過程如下:冷卻水走U型管的管程，吸收蒸汽的汽化潛熱后，溫度提高后流出。蒸汽從殼側(cè)流體進口接管1-4進入立式冷凝器殼側(cè)的上部，沿螺旋通道向下流動，蒸汽凝結(jié)在管束上，形成液膜后被傾斜折流板阻擋，刮下的液膜在重力作用下沿傾斜折流板向下流動，在擋液堰
2-3-1的引導(dǎo)下流向殼體內(nèi)壁，穿過折流板上的弧形疏液缺口 2-3-2沿殼體內(nèi)壁直接流向換熱器底部?？紤]到蒸汽容積流量在換熱過程中逐步減少，所以折流板的傾斜角分段減小，使殼側(cè)的截面積逐漸縮小，以適當(dāng)?shù)窒蛘羝魉傧陆颠^快而造成的換熱弱化。凝結(jié)液從殼側(cè)流體出口接管1-5流出。螺旋折流板組2-3扇形折流板采用雙頭甚至三頭螺旋的主要原因是有利于增強刮掉凝結(jié)液的效應(yīng)，而且由于縮小支撐距離，可增強管束的結(jié)構(gòu)強度。
權(quán)利要求
1.一種立式螺旋折流板U型管式冷凝器，包括殼體組件(I)、管束組件(2)、上封頭組件(3)、環(huán)形密封墊(4)、雙腔室密封墊(5)和緊固件組(6);所述殼體組件(I)包括筒體(1-1)、法蘭A(l-2)、下封頭(1-3)、殼側(cè)流體進口接管(1-4)、殼側(cè)流體出口接管(1-5)、支腿(1-6)、底部接口與堵頭(1-7);所述上封頭組件(3)包括法蘭B(3-1)、直管段(3-2)、上封頭(3-3)、縱向隔板(3-4)、管側(cè)流體進口接管(3-5)、管側(cè)流體出口接管(3-6);所述管束組件(2)包括U型管束(2-1)、管板(2-2)、螺旋折流板組(2-3)、環(huán)形板(2_4)、單頭斜面定距套管組(2-5)、雙頭斜面定距套管組(2-6)、拉桿(2-7)、墊圈B (2-8)、螺母B (2-9)和分隔條組(2-10);所述管束組件(2)布置在殼體組件(I)內(nèi)，管束組件(2)的管板(2-2)下側(cè)密封面通過環(huán)形密封墊(4)與殼體組件(I)的法蘭A (1-2)的密封面相接觸，管板(2-2)上側(cè)密封面通過雙腔室密封墊(5)與上封頭組件(3)的法蘭B(3-l)和縱向隔板(3-4)的密封面相接觸，然后以緊固件組(6)穿法蘭A(1-2)和法蘭B(3-1)的對應(yīng)孔緊固；所述緊固件組(6)包括螺栓(6-1)、墊圈A(6-2)和螺母A(6-3);所述螺旋折流板組(2_3)包括多個扇形折流板，每塊扇形折流板傾斜布置在筒體(1-1)內(nèi)且沿螺旋線分布，相鄰扇形折流板的軸向投影相互搭接，所述U型管束(2-1)和拉桿(2-7)穿過所述扇形折流板上的對應(yīng)管孔，所述扇形折流板由所述單頭斜面定距套管組(2-5)及雙頭斜面定距套管組(2-6)支撐且所述單頭斜面定距套管組(2-5)及雙頭斜面定距套管組(2-6)套設(shè)在拉桿(2-7)上，使得在管板(2-2)和環(huán)形板(2-4)兩個平面之間螺旋狀布置的螺旋折流板組(2-3)的各扇形折流板被夾持并緊固；其特征在于: 所述扇形折流板的下游邊向上折彎形成擋液堰(2-3-1)，所述擋液堰(2-3-1)位于管排之間；在扇形折流板的弧形邊上設(shè)有上游疏液缺口(2-3-2)和下游疏液缺口(2-3-3)，相鄰扇形折流板中的上游扇形折流板的下游疏液缺口(2-3-3)與下游扇形折流板的上游疏液缺口(2-3-2)軸向?qū)?yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式螺旋折流板U型管式冷凝器，其特征在于:所述扇形折流板的傾斜角即折流板平面與筒體(1-1)的橫截面之夾角從上到下分段減小，上游段扇形折流板的傾斜角大于中游段扇形折流板的傾斜角，中游段扇形折流板的傾斜角大于下游段扇形折流板的傾斜角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的立式螺旋折流板U型管式冷凝器，其特征在于:螺旋折流板組(2-3)為雙頭螺旋或三頭螺旋。
全文摘要
一種立式螺旋折流板U型管式冷凝器，包括殼體組件、管束組件、上封頭組件等；其管束組件的螺旋折流板組的扇形折流板的下游邊向上折彎形成擋液堰，位于管排之間；在扇形折流板的弧形邊上設(shè)有上游疏液缺口和下游疏液缺口；扇形折流板的傾斜角從上到下分段減小；螺旋折流板組還可為雙頭螺旋或三頭螺旋。扇形折流板不僅支撐管束，而且有助于將管束表面液膜刮干，并將凝結(jié)液引導(dǎo)到殼體內(nèi)壁，沿壁面排放到底部，使在折流板下方的管子以干燥表面與蒸汽直接接觸，提高凝結(jié)換熱系數(shù)。本發(fā)明使得具有占地面積較小、抽管束方便、便于維修優(yōu)點的立式管殼式冷凝器的換熱系數(shù)得以提高。
文檔編號F28B1/00GK103105075SQ20131002603
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者陳亞平, 張治 , 林麗 申請人:東南大學(xué)