[發明專利]一種管外垂直降膜換熱器

有效

• 申請號: 201110062312.1
• 申請日: 2011-03-15
• 公開（公告）號: CN102155854A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 龔宇烈;馬偉斌;邱澤正;駱超;卜憲標
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: F28D3/02
• 分類號: F28D3/02;F28D3/04;F28F25/02
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智;莫瑤江

技術領域

本發明涉及一種新型管外垂直降膜換熱器，適用于具有多種組分的換熱介質的傳熱傳質過程，可應用于化工、熱工、輕工、食品、制藥、冶金和海水淡化等領域。

背景技術

近年來，隨著社會對節能要求的提高，各種化工、制冷設備對換熱器的要求也越來越高。降膜換熱器作為一種高效的換熱裝置廣泛地被應用在蒸發、蒸餾和冷凝設備中。現有的降膜換熱器一般以水平管降膜、板式降膜和豎直管內降膜為主，這些結構的降膜換熱器往往都存在布膜不均、膜厚不均勻或熱惰性大等缺點。而普通的豎直管外降膜換熱器布膜裝置復雜，加工工藝也較為復雜，制作成本高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有降膜型換熱器存在的布膜不均勻、換熱效果低等缺點，提供一種易于加工、結構簡單、傳熱傳質效果好的新型管外垂直降膜換熱器。

本發明專利采用獨特設計的雙層布膜裝置和切向流進液方式，使得換熱器管束上的液膜更加均勻，顯著增加了換熱面積，提高了換熱器的傳熱傳質效果。

為實現以上目的，本發明采取了以下的技術方案：一種管外垂直降膜換熱器，包括換熱器殼體，在換熱器殼體內豎直設有強化換熱管束，換熱器殼體的底部連接有管程下容腔，便于系統清洗，在管程下容腔上連接有與強化換熱管束相通的熱源/冷源進口，在換熱器殼體的下側上連接有溶液出口；換熱器殼體的頂端連接有管程上容腔，在管程上容腔上設有與強化換熱管束相通的熱源/冷源出口，換熱器殼體上部設有溶液進口和氣體出/入口，在所述溶液進口和氣體出/入口之間的換熱器殼體內設有與強化換熱管束水平相接的雙層布膜裝置，該雙層布膜裝置的上層為布液板，下層為可接受布液板滲漏的液滴的布膜板。

在所述布液板的表面布設有多個穿管孔，在每個穿管孔的周側開設有穿液孔，穿液孔與布膜板相通；所述布膜板與強化換熱管束之間形成有布膜孔隙。

所述溶液進口與換熱器殼體相連接處具有使溶液切向流入的斷面。溶液進口的溶液切向流入換熱器殼體，沿殼體內壁面均勻接觸到布液板上，并形成一定液位。

所述布膜孔隙內設有定位卡箍，將強化換熱管束定位在布膜孔隙中間。

在所述換熱器殼體外設置有兩個透明的視鏡。便于觀察溶液在換熱管外壁的成膜狀況以及穩定換熱器殼體內溶液的液位。

所述換熱器殼體內強化換熱管束的內外壁面均采用高效強化措施，增強流體的擾動，顯著提升換熱管的傳熱傳質性能。

所述換熱器殼體外設置有方形的支撐架，用于支撐換熱器同時可與其他相關設備連接。

本發明的工作原理是：

①該換熱器作為蒸發器(或發生器)用時，冷流體由溶液進口切向進入換熱器殼體上部，沿內壁迅速分布在布液板上，并形成一定液位，并經過布液板上的穿液孔均勻淋到布膜板上，再通過布膜板與強化換熱管束形成的布膜孔隙在強化換熱管外壁面形成均勻的液膜，被從熱源/冷源進口流入管程下容腔分配到強化傳熱管束的熱流體加熱后，部分熱蒸汽通過氣體出/入口排出，而被加熱的冷流體液態部分則從殼體底部溶液出口排出，同時熱流體降溫后進入管程上容腔從熱源/冷源出口排出，從而實現熱流體的降溫和冷流體的加熱蒸發。

②該換熱器作為冷凝器(或吸收器)用時，熱流體由溶液進口切向進入換熱器殼體上部，沿內壁迅速分布在布液板上，并形成一定液位，并經過布液板上的穿液孔均勻淋到布膜板上，再通過布膜板與強化換熱管束形成的布膜孔隙在強化換熱管外壁面形成均勻的液膜，吸收自氣體出/入口進入的蒸汽，釋放的熱量被從熱源/冷源進口流入管程下容腔分配到強化傳熱管束的冷流體帶走，而被冷卻的熱流體則從殼體底部溶液出口排出，同時加熱后的冷流體進入管程上容腔從熱源/冷源出口排出，從而實現熱流體的吸收冷卻和冷流體的加熱。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：

①通過采用溶液進口切向流、雙層布膜裝置結構，使得各換熱管的外壁面成膜均勻，增加了換熱面積。

②雙層布膜裝置采用獨特的設計，上層布液板通過穿液孔使得各換熱管的液膜均等，下層布膜板采用定位卡箍保證布膜孔隙在1.5-2mm之間，對液膜的形成起關鍵作用。

③采用內外壁面強化后的換熱管增加流動擾動，顯著提升換熱管的總體傳熱系數，同時降低傳質阻力，保證換熱器的高效傳熱傳質效果。

附圖說明

圖1為管外垂直降膜換熱器結構示意圖；

圖2為管外垂直降膜換熱器A-A剖面圖；

圖3為布液板結構示意圖；

圖4為布膜板結構示意圖(一)；

圖5為布膜板結構示意圖(二)；

圖6為圖4的X部分放大示意圖；