[發明專利]一種臥式雙相變換熱器

有效

• 申請號: 201410684029.6
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104390492A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 付紅曉
• 申請（專利權）人: 鄭州四維淀粉技術開發有限公司
• 主分類號: F28D7/00
• 分類號: F28D7/00;F25B39/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳;王金

技術領域

本發明涉及換熱器技術領域。

背景技術

　　常規換熱器在工作時，其換熱面兩側的介質一般不發生相變，比如液/液、氣/氣、氣/液換熱。或換熱面一側的介質發生相變，比如蒸汽/液、蒸汽/氣加熱器。無相變換熱器只能傳遞物料的顯熱，單側相變加熱器的蒸汽端發生冷凝相變放出潛熱，而另一側液體或氣體物料沒有相變，只是溫度被提升。通常物料的顯熱量要比潛熱量小得多，所以同樣的熱交換量，傳統換熱器通常需要很大的設備尺寸，以及大量的液體或氣體輸送能耗。?

　　常用的換熱器有兩種：板式換熱器與管殼式換熱器。現有的兩種換熱器均不適應雙相變的工作狀況。

　　經過本申請發明人的創造性研究，對現有兩種換熱器不適應雙相變工作的原因有了規律性的認識，即物料發生相變時，必然伴隨著體積流量的劇烈變化，板式換熱器換熱面之間的間隙較小，所以難以適應這種變化，不能用作雙相變換熱器；管殼式換熱器的殼程通常是長度大于直徑，單管長徑比（長徑比指管內沸騰液位深度與管子直徑之比。）普遍遠遠大于30；這種情況下沸騰相變側必然造成氣液劇烈混和狀態，冷凝相變側風阻損失大、管束效應明顯、液膜熱阻效應強，這些因素綜合在一起，導致長管（長管指長徑比大于30的的管子）設計無法穩定發生相變傳熱。

　　申請人據此設計出上下堆疊式的雙相變換熱器，還會存在如下問題：

　　1.?各單元液位均需要單獨控制，實現難度較大，運行可靠性低；

2.?無法采用絕熱管設計，所以管路依舊比較復雜；

3.?立式設計整體高度較高，也不利于整體機組布局；

4.?制造加工困難，材料消耗多，成本較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單、換熱效率高、傳熱溫差小、便于制造和安裝使用、且介質能夠無須額外的輸送動力而利用相變作用自動通過的臥式雙相變換熱器。

為實現上述目的，本發明的一種臥式雙相變換熱器包括臥式殼體，臥式殼體內水平設有相變筒，相變筒內沿水平方向均勻間隔設有若干換熱單元；相變筒與臥式殼體的頂壁、底壁、左側壁和右側壁均間隔設置，相變筒與臥式殼體之間圍成高溫蒸汽腔；

換熱單元包括豎向筒體，豎向筒體上端與相變筒頂壁密封連接，豎向筒體下端與相變筒底壁密封連接，

豎向筒體內壁與該處相變筒的頂壁和底壁之間圍成冷凝腔；各換熱單元的豎向筒體外壁與相變筒內壁之間圍成蒸發出氣腔；

豎向筒體內沿上下方向均勻間隔設有若干水平設置的連通管，各連通管的兩端與豎向筒體兩端的蒸發出氣腔相連通；

豎向筒體頂部至少一個連通管為絕熱管，豎向筒體底部至少一個連通管為絕熱管；絕熱管之外的其他連通管為雙相變換熱管；

相變筒一端底部連接有低溫液體進管，低溫液體進管向外伸出臥式殼體并與臥式殼體之間密封配合，低溫液體進管向內伸入蒸發出氣腔；相變筒于同一端頂部連接有低溫蒸汽出管，低溫蒸汽出管向外伸出臥式殼體并與臥式殼體之間密封配合，

低溫液體進管另一端的臥式殼體側壁設有高溫蒸汽進口，該端臥式殼體的底壁上設有高溫液體出口；

所述冷凝腔處的相變筒頂壁上設有上開口，上開口連通高溫蒸汽腔與冷凝腔；所述冷凝腔處的相變筒底壁上設有下開口，下開口連通冷凝腔與高溫蒸汽腔。

所述相變筒的左右兩側壁為平封頭結構。

所述連通管的長徑比小于等于30。

液態低溫介質由低溫液體進管9流入相變筒2內的蒸發出氣腔6，蒸發出氣腔6內的低溫介質在通過相變筒2內具有較高導熱系數的雙相變換熱管8時（低溫介質走的是管程，高溫介質走的是殼程），與相變筒2冷凝腔5內的高溫介質進行熱交換，從而受熱蒸發。蒸發后的低溫蒸汽由低溫蒸汽出管10流出本發明的臥式雙相變換熱器。??

發明人最初設計的沒有設置絕熱管7的技術方案，由于各連通管均為雙相變換熱管，因此在沸騰相變的作用下，管子兩側的液位也不能保證一致，導致各處液位不一致，單點監控液位的方法無法保證各處液位均處于正常狀態，需要使用多套監控裝置進行多點監控，既增加了設備成本和安裝設備的成本，又使控制液位的操作變得非常復雜。

本發明中絕熱管7的導熱系數低，因此低溫介質在其內吸收的熱量非常有限，不會發生相變（蒸發）。

這樣，豎向筒體4頂部的絕熱管7就成為暢通的蒸汽外排的通道。