專利名稱：小型空分設(shè)備用熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種熱交換介質(zhì)不直接接觸的熱交換器，適用于利用低溫精餾方法的空氣分離設(shè)備上，尤其是適用于小型空分設(shè)備。
目前國產(chǎn)的小型空分設(shè)備精餾塔中的熱交換器，即通常所說的冷凝蒸發(fā)器，四十年來一直采用傳統(tǒng)的普通管殼式換熱器，它由上連接錐體，下連接錐體，中間筒體，上管板，下管板和一組由傳熱管所構(gòu)成的管束所組成，上述的傳熱管下端開口與下塔相通，上端封口，并固定于上、下兩管板上，由于上下塔的壓力不同，上塔的液氧沸騰溫度比下塔氣氮的冷凝溫度要低，上下形成溫差從而實(shí)現(xiàn)熱交換，液氧在管間沸騰，氣氮在管內(nèi)冷凝，從而保證了上下塔低溫精餾過程的正常進(jìn)行，但上述結(jié)構(gòu)的熱交換器，由于液氧在管外沸騰并蒸發(fā)，管外的空間較大，而且相互連通，類似于大容器內(nèi)的沸騰過程，所以它產(chǎn)生的汽泡只能沿管壁上升，很難形成劇烈的泡核沸騰，造成管間沸騰的放熱系數(shù)小，而在管內(nèi)，氣氮在管壁冷凝形成冷凝液膜，該冷凝液膜的熱阻較大，因而氣氮的冷凝放熱系數(shù)也不大，造成了兩種介質(zhì)之間的傳熱效率低，它是小型空分設(shè)備單位能耗高的主要原因之一。另外，這種結(jié)構(gòu)的熱交換器，還由于液氧在管外沸騰，造成局部液氧流動(dòng)性不好，使液氧中乙炔和碳?xì)浠衔锏臐舛仍诰植课恢煤苋菀桩a(chǎn)生過飽和而折出固體，它們積聚在冷凝蒸發(fā)器傳熱管平滑表面的氣液交界面上，在外界引爆源的作用下，如靜電、氣流的沖擊等容易引起爆炸。近幾年來，國外的小型空分設(shè)備大多采用兩種型式的冷凝蒸發(fā)器，一是日本日立公司采用的漢普遜換熱器，另一種是德國林德公司采用的鋁制板翅式換熱器，但這種結(jié)構(gòu)型式的冷凝蒸發(fā)器不僅制造技術(shù)要求高，成本高，而且維修困難，對(duì)于我國小型空分設(shè)備的用戶大多分布在小縣城和廣大農(nóng)村地區(qū)這一現(xiàn)狀來看，上述兩種型式的冷凝蒸發(fā)器是不符合我國國情的。
本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述存在的缺陷，而提供一種改進(jìn)性的傳熱效率高，使用安全可靠的小型空分設(shè)備用熱交換器。
本實(shí)用新型的目的是通過如下技術(shù)方案來完成，即采用一組外表面是帶有眾多微孔的多孔表面層，內(nèi)表面開設(shè)有多個(gè)縱槽的傳熱管作為管束，從而提高了管外的沸騰放熱系數(shù)和管內(nèi)的冷凝放熱系數(shù)，增加了熱交換器的傳熱效果。


如下圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是傳熱管結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是傳熱管內(nèi)表面縱槽結(jié)構(gòu)示意圖。
下面將通過附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的介紹熱交換器——即冷凝蒸發(fā)器1設(shè)置在低溫精餾塔的中部，連接于上塔2和下塔3，其上部有上連接錐體4與上塔2相連接，下部有下連接錐體5與下塔3相連接，中間為筒體6，筒體6的上下兩端固定有上下兩管板7、8，由一組傳熱管9所組成的管束10均布在兩管板7、8之間，傳熱管9的下端開口與下塔3相通，上端封口，下管板8與傳熱管9將上下塔相隔開，液氧積聚在上塔底部，即管束9之間，氣氮集中在下塔頂部，進(jìn)入傳熱管9內(nèi)，傳熱管9的外表面是帶有眾多微孔的多孔表面層11，內(nèi)表面則開設(shè)有沿周向均布的多個(gè)縱槽12，由于傳熱管外表面多孔表面層上有大量相互串通的微小孔穴，這些微小孔穴提供了眾多的汽化核心，使液氧在表面張力的作用下不斷進(jìn)入孔穴補(bǔ)充汽化的液體，而孔穴中的液體只需要很小的過熱度便可以產(chǎn)生蒸汽泡，汽泡在孔隙中生長(zhǎng)、長(zhǎng)大，最后破裂，新的液體不斷進(jìn)入孔穴補(bǔ)充汽化液體，汽化液體在多孔表面作用下有較高的循環(huán)率，起了一個(gè)新型泡核沸騰加速器的作用，使多孔表面的沸騰放熱系數(shù)有了顯著的提高。傳熱管的內(nèi)表面開設(shè)有縱槽，能使上升的汽氮在釋放潛熱后在管內(nèi)壁冷凝成液氮的冷凝液膜，這些液膜受液體表面張力的作用而流入槽底，使槽峰的冷凝液膜變得非常薄，從而大大降低了槽峰處液膜的熱阻，而流至槽底處的冷凝液在重力作用下迅速排出，使得縱槽膜狀冷凝放熱系數(shù)提高3－4倍。由于傳熱管內(nèi)外的放熱系數(shù)均大有提高，改善了換熱狀況，因而使整個(gè)傳熱效率大大提高。此外，由于傳熱管外表面多孔表面層毛細(xì)作用的特性，使液氧的循環(huán)速率提高，使得管壁有足夠的潤濕，有利于防止乙炔和碳?xì)浠衔锏木植繚饪s，折出和積聚，使得這種冷凝蒸發(fā)器的安全可靠性大大提高。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有國外技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，維修方便，成本低等特點(diǎn)，與現(xiàn)有國產(chǎn)技術(shù)相比具有傳熱效率高、能耗低、使用安全可靠等特點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種小型空分設(shè)備用的熱交換器，它包括上連接錐體、下連接錐體、筒體、上管板、下管板及由一組傳熱管所組成的管束等，其特征在于所述的傳熱管外表面是帶有眾多微孔的多孔表面層11，內(nèi)表面開設(shè)有沿周向均布的多個(gè)縱槽12。
專利摘要一種小型空分設(shè)備用熱交換器，俗稱冷凝蒸發(fā)器，它是對(duì)現(xiàn)有普通管殼式冷凝蒸發(fā)器的一種改進(jìn)，即采用外表面是帶有眾多微孔的多孔表面層，內(nèi)表面開設(shè)有沿周向均布的多個(gè)縱槽的管子作為傳熱管，以多個(gè)傳熱管而構(gòu)成管束，從而大大提高了管內(nèi)外熱交換介質(zhì)的放熱系數(shù)，使本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維修方便，成本低，傳熱效率高，能耗低，使用安全可靠等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F28D7/00GK2087766SQ9120021
公開日1991年10月30日 申請(qǐng)日期1991年1月2日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月2日
發(fā)明者嵇訓(xùn)達(dá), 李文杰 申請(qǐng)人:杭州制氧機(jī)廠