[實用新型]臥式雙相變換熱器

有效

• 申請號: 201420527720.9
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN204177245U
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 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

本實用新型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20；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20的的管子）設計無法穩定發生相變傳熱。

如果據此設計出上下堆疊式的雙相變換熱器，則還會存在如下問題：

1.每一換熱單元都對外擁有單獨的4個接口，管路連接非常復雜。

2.各層換熱單元的液位均需要單獨控制，無法統一控制所有換熱單元內的液位。

3.上下堆疊換熱單元的方式，造成設備整體高度較高，在高度有限的場合難以使用。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種管路連接非常簡單，易于安裝，能夠適應高度有限的場合且能夠統一控制所有換熱單元液位的臥式雙相變換熱器。

為實現上述目的，本實用新型的臥式雙相變換熱器包括臥式殼體，臥式殼體內均勻間隔設有若干換熱單元，殼體兩端設有封頭；

換熱單元包括筒體，筒體上端與殼體頂壁密封連接，筒體下端與殼體底壁密封連接，筒體內壁與殼體之間圍成冷凝腔；各換熱單元的筒體外壁與殼體之間圍成蒸發出氣腔，各蒸發出氣腔相互連通；

筒體內沿上下方向均勻間隔設有若干水平設置的換熱蒸發管，各換熱蒸發管的兩端與筒體兩端的蒸發出氣腔相連通；

筒體至少一端底部設有與蒸發出氣腔相連通的低溫液體進口，筒體一端的換熱單元冷凝腔的底部設有高溫液體出口；各冷凝腔的底部均連通有高溫液體管，各高溫液體管均與高溫液體出口相連通；

各蒸發出氣腔的頂部分別向上連通有低溫蒸汽管；各冷凝腔的頂部分別向上連通有高溫蒸汽管。

殼體頂部設有低溫蒸汽出口和高溫蒸汽進口，所述各低溫蒸汽管均與低溫蒸汽出口相連通，所述各高溫蒸汽管均與高溫蒸汽進口相連通。

所述封頭為平封頭或弧形封頭。

所述筒體兩端底部均設有與蒸發出氣腔相連通的低溫液體進口。

所述換熱蒸發管的長徑比小于等于20。

低溫蒸汽出口12和高溫蒸汽進口13的設置，使得所有換熱單元的對外接口得以統一，使本實用新型對外只需要連接四個接口即可，這四個接口是：高溫蒸汽進口13、高溫液體出口8、低溫液體進口7和低溫蒸汽出口12。這種設置大大簡化了對外管路的連接，提高了安裝效率，降低了安裝難度。

所述封頭2為平封頭或弧形封頭。本實用新型中，臥式殼體1兩側優選采用平封頭，相比使用弧形封頭，可以顯著減少沸騰相液體（即低溫液體）的用量。平封頭也是本領域常規結構，圖中僅示出了弧形封頭，不再示出平封頭。

本實用新型所采用的工作介質：發生相變的介質根據不同的應用有不同選擇，例如：水、氨、二氧化碳等；各類單質制冷劑或非共沸混合制冷劑（CFC類，HCFC類，HFC類，R400等）；各類碳氫化合物（丙烷、乙醇、乙烯、丙酮等）。基于本實用新型的技術方案，本領域技術人員有能力根據實際應用的需要選擇合適的工作介質。

本實用新型適用于各類低溫蒸汽回收場合，特別是與機械壓縮式熱泵系統相結合。

用在熱泵機組的蒸發器上，可以直接回收低溫蒸汽的潛熱，取消了水冷凝器的水耗、水輸送能耗以及涼水塔投資及運轉費用，并且提高了回收溫度進而提高了熱泵機組整機效率。