[發(fā)明專(zhuān)利]用于水冷式垂直冷凝管外的除液裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410206099.0
• 申請(qǐng)日: 2014-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104154773A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊柳;張小松;杜塏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)常州研究院
• 主分類(lèi)號(hào): F28B9/08
• 分類(lèi)號(hào): F28B9/08
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 黃杭飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型的用于水冷式垂直冷凝管外的除液裝置，是一種用于冷凝器中的強(qiáng)化傳熱和相變的裝置。

背景技術(shù)

冷凝器是把氣體或蒸氣轉(zhuǎn)變成液體的裝置。冷凝器是制冷、空調(diào)與化工等行業(yè)中非常重要的設(shè)備，發(fā)電廠要用許多冷凝器使渦輪機(jī)排出的蒸氣得到冷凝；在冷凍廠中用冷凝器來(lái)冷凝氨和氟利昂之類(lèi)的致冷蒸氣。石油化學(xué)工業(yè)中用冷凝器使烴類(lèi)及其他化學(xué)蒸氣冷凝。在蒸餾過(guò)程中，把蒸氣轉(zhuǎn)變成液態(tài)的裝置稱為冷凝器。所有的冷凝器都是把氣體或蒸氣的熱量帶走而運(yùn)轉(zhuǎn)的。

冷凝器按其冷卻介質(zhì)不同，可分為水冷式、空氣冷卻式、蒸發(fā)式三大類(lèi)。立式殼管式冷凝器由于冷卻流量大流速高，使得傳熱系數(shù)較高，對(duì)水質(zhì)要求不高，并且垂直安裝占地面積小，且可以安裝在室外，使其在水源充足的地方得到了較好的應(yīng)用。

在冷凝器工作過(guò)程中，蒸氣在管壁面冷凝，由于冷凝液的熱導(dǎo)率低，因此強(qiáng)化冷凝傳熱的關(guān)鍵在于減小冷凝液膜厚度。膜狀冷凝，是冷凝過(guò)程的一種。特點(diǎn)是冷凝液能形成液膜而完全潤(rùn)濕器壁表面。液膜愈積愈厚，多余的冷凝液就沿壁流下。由于壁面上始終覆蓋著一層液膜，壁面和被冷凝蒸氣間的傳熱遇到了阻力，所以傳熱效率較低于滴狀冷凝。現(xiàn)有技術(shù)通常通過(guò)采用可減小液膜厚度的縱槽管和波紋管來(lái)降低液膜厚度。這些冷凝管利用液體表面張力的作用，使冷凝液體集中于槽溝底部，而其他表面上的液膜厚度減薄。此外，蒸氣在管束外冷凝時(shí)，要合理布置管束位置，以減少上排管子表面的冷凝液對(duì)下排管子冷凝作用的影響，并避免液膜明顯增厚。強(qiáng)化冷凝傳熱的另一途徑是維持滴狀冷凝，為此可在壁面上涂以疏水性涂層，或在蒸氣中噴入少量油性添加物，但都難以得到持久的滴狀冷凝，冷凝器液膜厚度直接影響到整個(gè)冷凝效率，如何減小冷凝的液膜厚度是有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題。

另一方面，由于冷凝器的冷卻水常采用自然水源，如江河、池塘等水源，此類(lèi)冷卻水中含有較多的凝絮物、纖維雜質(zhì)等易沉降和吸附的固體，冷卻水中的懸浮雜質(zhì)沉積到冷凝管內(nèi)壁面也會(huì)影響到冷凝管的換熱效果，如何有效得防止冷凝管內(nèi)壁面結(jié)垢也是需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有水冷式垂直冷凝管外冷凝液膜的存在弱化冷凝效率、冷凝管內(nèi)壁面沉積或吸附雜質(zhì)造成冷凝管換熱效果下降等不足，本發(fā)明一種新型的水冷式垂直冷凝管外刮液裝置，通過(guò)自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的刮液裝置來(lái)刮掉冷凝管外壁面的液膜和液滴，使得冷凝管外的冷凝熱阻減小,從而提高冷凝效率。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的具體技術(shù)方案是：

一種用于水冷式垂直冷凝管外的除液裝置，由冷凝管、刮液裝置、支撐架、定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪線、懸吊環(huán)狀磁鐵、彈簧、懸吊線、懸吊接水盆、粗管路、虹吸管、冷卻水出口組成。冷凝管內(nèi)為冷卻水，管外空間充滿冷凝氣體。支撐架水平放置，固定連接于冷凝管內(nèi)壁面上，所述定滑輪與支撐架下部固定連接，所述動(dòng)滑輪與定滑輪通過(guò)滑輪線可滑動(dòng)連接，滑輪線一端連接定滑輪下的鉤子，另一端繞過(guò)動(dòng)滑輪滑槽和定滑輪滑槽后與懸吊環(huán)狀磁鐵頂部固定連接。所述環(huán)狀磁鐵外壁面與冷凝管內(nèi)壁面可滑動(dòng)接觸。所述彈簧其外徑與冷凝管內(nèi)徑相等，彈簧下端固定連接于環(huán)狀磁鐵上端，彈簧外圈輕貼于冷凝管內(nèi)壁面上，與冷凝管內(nèi)壁面可滑動(dòng)接觸。所述刮液裝置位于冷凝管外，刮液裝置內(nèi)壁面與冷凝管外壁面可滑動(dòng)接觸。所述懸吊接水盆位于冷凝管下方，通過(guò)懸吊線與動(dòng)滑輪下的鉤子固定連接。虹吸管位于接水盆內(nèi)部，與接水盆底部固定連接。懸吊接水盆下方的粗管路底部為冷卻水出口。所述刮液裝置由平行布置的三層契形刮液圈和豎直的刮液環(huán)連接桿組成，最下層契形刮液圈位置與冷凝管內(nèi)的環(huán)狀磁鐵的位置相對(duì)應(yīng)。

所述冷凝管為銅、鋁合金或不銹鋼等非磁性材質(zhì)構(gòu)成，最下層契形刮液環(huán)和懸吊環(huán)形磁鐵為耐高溫和腐蝕的磁鐵，上兩層刮液環(huán)、刮液環(huán)連接桿、動(dòng)滑輪、懸吊接水盆及虹吸管為密度小于1g/cm³的輕質(zhì)塑料構(gòu)成。

所述刮液裝置、懸吊磁鐵及懸吊接水盆，其質(zhì)量滿足以下關(guān)系式：

2(Gg+Gc+f)＝(0.8～0.9)Gm???(1)

2(Gg+Gc-f)＝(1.1～1.2)Gk???(2)

其中，Gg為刮液裝置的重量，Gc為懸吊磁鐵的重量，f為刮液裝置、懸吊磁鐵、彈簧和滑輪總的摩擦阻力，G_m為水位達(dá)虹吸管上方彎曲部分時(shí)接水盆的總重量(包含動(dòng)滑輪重量)，G_k為水位處于虹吸管吸入口時(shí)接水盆的總重量(包含動(dòng)滑輪重量)。