[實用新型]漏液阻汽型管殼式實驗冷凝器

有效

• 申請號: 201520366905.0
• 申請日: 2015-06-01
• 公開（公告）號: CN204705216U
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 諸凱;李連濤;解海衛;劉圣春;王華峰;王雅博
• 申請（專利權）人: 天津商業大學
• 主分類號: F28B1/02
• 分類號: F28B1/02;F28B9/08
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 董一寧

技術領域

本實用新型屬于熱工設備，具體涉及一種具有高效傳熱效應的管殼式冷凝器裝置。

背景技術

由于換熱器在熱力系統中的特殊地位，其換熱性能直接與節能降耗密切相關，所以眾多生產廠和學者多年來不遺余力地對換熱器的強化性能進行深入的研究。管殼式換熱器具有承壓高、換熱工質適應性強等特點，在能源和石化等行業仍占主導地位。由于換熱條件或工況所致，管內凝結方式的冷凝器仍然具有一定的應用范圍，例如汽水冷凝換熱器主要集中在波紋管和波節管的管殼式換熱器。該換熱方式在冷凝器的進口段蒸汽處于過熱或飽和狀態，蒸汽干度較大而無液膜成型，管壁處于珠狀或不穩定溪狀凝結，此時換熱系數最大。如果是空冷冷凝器，則管外肋片利用率顯著下降。傳統技術均采用內外增大面積來滿足換熱需求，管內盡量增大擾動，致使體積增大、質量增加。管殼式冷凝器傳熱的強化應該考慮管束與結構的配合，比如低肋管曾得到廣泛應用。

管內冷凝所表現的特點是，隨著冷凝的進行壁面開始出現凝結液膜，并且沿管長方向液膜不斷增厚，壁面由珠狀凝逐漸演變為膜狀，最終成為汽液兩相流。由于管內壁面凝結液膜不斷增厚，阻礙了蒸汽與壁面的接觸，成為凝結換熱主要熱阻所在。隨著冷凝的進行，液膜也會不斷增加積厚，換熱系數減小。所以冷凝器管長越小，液膜越薄，平均表面傳熱系數越大。但是如果能夠適時將凝液排出，使蒸汽壁面維持珠狀或不穩定溪狀換熱狀態，則換熱過程就能維持較高的對流換熱系數。凝結壁面被液膜覆蓋時，傳熱熱阻主要取決于液膜厚度，所以管殼式冷凝器的換熱管束的大部分管段都處于低效的凝結過程。基于此本實用新型提出并設計了一種帶有漏液阻汽結構臥式冷凝換熱器，通過凝結液的自行排出，使換熱過程中凝結產生的液膜厚度減小，以維持高換熱系數的流型。

發明內容

為了有效提高管殼式冷凝器的性能，本實用新型的目的是提出一種漏液阻汽型管殼式冷凝器實驗裝置。

該冷凝器的技術方案與原理是：漏液阻汽型管殼式實驗冷凝器，具有換熱管束、殼體、隔板、折流板、以及封頭，其結構是：在冷凝器的左端封頭內設有三層隔板；右端封頭內設有兩層隔板。其中左端封頭內的第二層隔板和右端封頭內的第二層隔板開有數個漏液孔，并且左、右兩端隔板上的漏液孔數量不相等，右端隔板漏液孔總數的孔徑面積之和大于左端隔板上的各孔徑面積之和。左、右兩端隔板上每一個漏液孔的下方焊接有凝液引出管，凝液引出管穿過殼體通過保溫管連接到一個封閉的容器內。

其工作原理是：具有一定過熱度的蒸汽從冷凝器左端進入第一管程的三根管束。由于蒸汽剛進入冷凝管時具有較高的品質，具有較高的換熱系數，因此在第一管程結束進入第二管程前不會有凝液產生，所以在右端封頭內的第一層隔板上沒有漏液孔。但是蒸汽被冷卻水進一步冷卻后，隨著管內壁液膜的形成及增厚，有可能會產生少量的冷凝液。因此在第二管程的出口進入第三管程之前，即左端封頭內的第二層隔板上沒有漏液孔(如圖2圖3)。同理蒸汽在第三管程結束進入第四管程之前，在右端封頭內的第二層隔板上沒有漏液孔。由于氣液兩相存在密度差，在重力的作用下液相工質通過隔板上的漏液孔被引出。

本實用新型的特點以及產生的有益效果是，(1)對于管內冷凝的換熱器，在冷凝管內適當的位置開有漏液孔，以漏液阻氣的方式維持蒸汽相對的速度與干度，以此保持較高的換熱系數，可以使該結構冷凝器的換熱得到有效的強化。(2)通過實驗證實：管內汽液分離式冷凝器的換熱效率，明顯高于相同換熱面積下的傳統冷凝器，在相同的時間段內，換熱量可提高60％。(3)該冷凝器的結構設計理念為風冷式換熱器、冷凝式蒸發器以及其它管內冷凝器的強化換熱，提供了設計方法與技術途徑。

附圖說明

圖1是管殼式實驗冷凝器原理結構簡圖。

圖2是圖1左端結構示意圖。

圖3是圖1右端結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖并通過具體實施例對本實用新型的原理與結構作進一步的說明。需要說明的是本實施例是敘述性的，而不是限定性的，不以此實施例限定本實用新型的保護范圍。

漏液阻汽型管殼式實驗冷凝器，具有換熱管束、殼體、隔板、折流板、以及封頭等。其結構組成是：在冷凝器的左端封頭1內設有三層隔板2；右端封頭內設有兩層隔板。其中左端封頭內的第二層隔板和右端封頭內的第二層隔板開有數個漏液孔3，并且左、右兩端隔板上的漏液孔數量不相等，右端隔板漏液孔總數的孔徑面積之和大于左端隔板上的各孔徑面積之和，并且左、右兩端封頭內隔板上每個漏液孔的孔徑不相等。