[發明專利]一種構成循環回路的蒸汽冷卻裝置及方法

有效

• 申請號: 202010055142.3
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111256487B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 錢錦遠;楊晨;金志江
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F28B5/00
• 分類號: F28B5/00;F28B9/00;F28B9/04;F28B9/08;F28B9/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

1.一種構成循環回路的蒸汽冷卻裝置，其特征在于，包括蒸汽入口（1）、集水槽（2）、調節閥（3）、節流孔板（4）、冷卻外管（5）、擋板（6）、噴淋裝置（7）、冷卻水通道（8）、冷卻內管（9）和蒸汽出口（10）；

所述蒸汽入口（1）設置在所述集水槽（2）的側壁上端，冷卻外管（5）豎向設置于集水槽（2）頂部，且集水槽（2）的頂部通過節流孔板（4）與冷卻外管（5）的底部連通，所述蒸汽出口（10）設置于冷卻外管（5）側壁上部；所述的冷卻內管（9）在冷卻外管（5）內腔中螺旋上升布置，其進出口均位于冷卻外管（5）外部；所述冷卻內管（9）外部安裝有翅片；所述冷卻外管（5）的內壁上沿程不同高度布置有若干擋板（6）和若干噴淋裝置（7），所述擋板（6）伸入冷卻內管（9）與冷卻外管（5）之間的蒸汽流道中，所述的噴淋裝置（7）通過帶有調節閥（3）的冷卻水通道（8）連接所述集水槽（2），用于將集水槽（2）中的冷卻水霧化后噴入蒸汽流道中。

2.根據權利要求1所述的構成循環回路的蒸汽冷卻裝置，其特征在于，所述擋板（6）為波紋狀，安裝時其板體走向與冷卻外管（5）的軸線形成一個向下的夾角，以形成波浪形通道供蒸汽流通；擋板（6）從冷卻外管（5）內壁開始伸入冷卻內管（9）的內凹側。

3.根據權利要求1所述的構成循環回路的蒸汽冷卻裝置，其特征在于，所述擋板（6）上開設有若干通孔，用于使表面聚集的水流入集水槽（2），避免冷凝液膜不斷加厚。

4.根據權利要求1所述的構成循環回路的蒸汽冷卻裝置，其特征在于，所述節流孔板（4）中的節流孔經過倒角處理。

5.根據權利要求1所述的構成循環回路的蒸汽冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻外管（5）采用螺旋槽紋管，其內壁具有螺旋槽紋。

6.根據權利要求1所述的構成循環回路的蒸汽冷卻裝置，其特征在于，所述噴淋裝置（7）在所述冷卻外管（5）內壁的沿程及周向上均勻布設，且對向的噴淋裝置（7）在高度上錯列布置；所述噴淋裝置（7）的冷卻水噴射方向向下傾斜，與冷卻外管（5）的軸向方向存在一個夾角。

7.根據權利要求1所述的構成循環回路的蒸汽冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻內管（9）采用螺旋盤管，且外部噴涂防銹涂層。

8.根據權利要求1所述的構成循環回路的蒸汽冷卻裝置，其特征在于，所述蒸汽出口（10）與外部抽吸負壓源連接。

9.根據權利要求1所述的構成循環回路的蒸汽冷卻裝置，其特征在于，所述擋板（6）沿長度方向的橫截面，由兩個呈中心對稱的弧線拼接成S形波紋，每條弧線的曲率半徑為10mm，每條弧線起始端的切線角度與水平面的夾角為22.5°，擋板（6）兩端之間的水平間距l與冷卻外管直徑D的比值l/D=0.6。

10.一種利用權利要求1~9任一所述蒸汽冷卻裝置的蒸汽冷卻方法，其特征在于：將待冷卻的蒸汽從蒸汽入口（1）通入，穿過節流孔板（4）后進入冷卻內管（9）與冷卻外管（5）之間的蒸汽流道中，并在擋板（6）的阻隔下螺旋上升；蒸汽通入過程中，不斷將集水槽（2）中的冷卻水通過冷卻水通道（8）引入噴淋裝置（7），冷卻水霧化后同上升的蒸汽混合，使部分冷卻水吸收高溫蒸汽的熱量后汽化成蒸汽，和經過冷卻的蒸汽從蒸汽出口（10）排出，部分高溫蒸汽冷凝形成液滴，和剩余的冷卻水一起在重力作用下重新流入集水槽（2），形成循環回路；待冷卻的蒸汽在流動過程中通過三個方面來實現冷卻內管（9）內的流體冷卻：一是利用冷卻水接觸高溫蒸汽并通過汽化吸收大量熱量，同時冷卻外管（5）的螺旋槽紋進一步有利于相變換熱；二是利用擋板（6）錯列布置形成的波浪形蒸汽通道，促進蒸汽和冷卻水的充分接觸，形成氣液混合區強化換熱；三是利用冷卻內管（9）外部安裝的翅片結構，使翅片表面的水蒸發帶走大量熱量，通過空冷和水冷相結合，加快內部蒸汽的冷卻過程。