[發明專利]用于水冷式垂直冷凝管外的除液裝置

有效

• 申請號: 201410206099.0
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN104154773A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 楊柳;張小松;杜塏
• 申請（專利權）人: 東南大學常州研究院
• 主分類號: F28B9/08
• 分類號: F28B9/08
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 黃杭飛

技術領域

本發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化傳熱和相變的裝置。

背景技術

冷凝器是把氣體或蒸氣轉變成液體的裝置。冷凝器是制冷、空調與化工等行業中非常重要的設備，發電廠要用許多冷凝器使渦輪機排出的蒸氣得到冷凝；在冷凍廠中用冷凝器來冷凝氨和氟利昂之類的致冷蒸氣。石油化學工業中用冷凝器使烴類及其他化學蒸氣冷凝。在蒸餾過程中，把蒸氣轉變成液態的裝置稱為冷凝器。所有的冷凝器都是把氣體或蒸氣的熱量帶走而運轉的。

冷凝器按其冷卻介質不同，可分為水冷式、空氣冷卻式、蒸發式三大類。立式殼管式冷凝器由于冷卻流量大流速高，使得傳熱系數較高，對水質要求不高，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用。

在冷凝器工作過程中，蒸氣在管壁面冷凝，由于冷凝液的熱導率低，因此強化冷凝傳熱的關鍵在于減小冷凝液膜厚度。膜狀冷凝，是冷凝過程的一種。特點是冷凝液能形成液膜而完全潤濕器壁表面。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?，F有技術通常通過采用可減小液膜厚度的縱槽管和波紋管來降低液膜厚度。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，要合理布置管束位置，以減少上排管子表面的冷凝液對下排管子冷凝作用的影響，并避免液膜明顯增厚。強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冷凝效率，如何減小冷凝的液膜厚度是有待進一步研究的問題。

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，此類冷卻水中含有較多的凝絮物、纖維雜質等易沉降和吸附的固體，冷卻水中的懸浮雜質沉積到冷凝管內壁面也會影響到冷凝管的換熱效果，如何有效得防止冷凝管內壁面結垢也是需要進一步研究的問題。

發明內容

為了克服現有水冷式垂直冷凝管外冷凝液膜的存在弱化冷凝效率、冷凝管內壁面沉積或吸附雜質造成冷凝管換熱效果下降等不足，本發明一種新型的水冷式垂直冷凝管外刮液裝置，通過自動往復運動的刮液裝置來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。

為解決上述技術問題，本發明的具體技術方案是：

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、動滑輪、滑輪線、懸吊環狀磁鐵、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壁面上，所述定滑輪與支撐架下部固定連接，所述動滑輪與定滑輪通過滑輪線可滑動連接，滑輪線一端連接定滑輪下的鉤子，另一端繞過動滑輪滑槽和定滑輪滑槽后與懸吊環狀磁鐵頂部固定連接。所述環狀磁鐵外壁面與冷凝管內壁面可滑動接觸。所述彈簧其外徑與冷凝管內徑相等，彈簧下端固定連接于環狀磁鐵上端，彈簧外圈輕貼于冷凝管內壁面上，與冷凝管內壁面可滑動接觸。所述刮液裝置位于冷凝管外，刮液裝置內壁面與冷凝管外壁面可滑動接觸。所述懸吊接水盆位于冷凝管下方，通過懸吊線與動滑輪下的鉤子固定連接。虹吸管位于接水盆內部，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連接桿組成，最下層契形刮液圈位置與冷凝管內的環狀磁鐵的位置相對應。

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

所述刮液裝置、懸吊磁鐵及懸吊接水盆，其質量滿足以下關系式：

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為水位達虹吸管上方彎曲部分時接水盆的總重量(包含動滑輪重量)，G_k為水位處于虹吸管吸入口時接水盆的總重量(包含動滑輪重量)。