[發明專利]一種多流程蒸發式冷凝器

有效

• 申請號: 202010460062.6
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111521032B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 楊洛鵬;張林華;曲云霞;李安桂;宮淑蘭
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: F28B1/02
• 分類號: F28B1/02;F28B9/04;F28B9/08;F28D5/02;F28F25/02
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 楊翠翠;花向陽

一種多流程蒸發式冷凝器，屬于冷凝設備技術領域。依據空氣濕度增加設置濕空氣出口，有利于殼體內上升過程中接近飽和濕空氣直接被風機吸走，相對于原來的濕空氣繼續上升掠過換熱管束，可以減少濕空氣向上流動的阻力，降低風機的泵功耗，而且能使更多的干空氣進入殼體內從而提高空氣與冷卻水間的熱質傳遞效率；該冷凝器采用水平管束替代傳統的盤管，以實現依據管外液膜厚度最優原則來布置管間距，保證管外形成薄而均勻的液膜，可提高蒸發傳熱速率和避免結垢的發生，提高換熱器的緊湊度從而減少設備的尺寸；它采用多流程替代傳統的單流程，有利于管內冷凝液及時從管內分離出來從而強化管內冷凝傳熱。

技術領域

本發明涉及一種多流程蒸發式冷凝器，屬于冷凝設備技術領域。

技術背景

蒸發式冷凝器是利用水蒸發吸收潛熱進而冷卻介質的一種高效冷凝換熱設備。相對于傳統的水冷式冷凝器，蒸發式冷凝器相當于將冷凝器和冷卻塔融為一體，節省了循環水泵功耗，降低了設備投資；用水的汽化相變傳熱替代水的顯熱傳熱，減少了水量損失；利用空氣的濕球溫度降低了循環水冷凝溫度，提高了傳熱效率。因此具有節水、節能、節省投資特點的蒸發式冷凝器逐漸應用電廠、制冷、化工等領域。

CN108562071A、CN108253667A和CN1967096A的中國專利公開了一種盤管蒸發式冷凝器，為減少換熱管表面干壁和結垢的形成，對盤管蒸發式冷凝器的結構和流程進行了優化，但受制于盤管布置方式的限制，存在著如下問題：受彎管半徑和管束排列的限制，管間距過大，容易發生“飛水”和干壁，造成管外壁結垢的發生；管束布置不緊湊，單位體積換熱面積過小；由于盤管的管長較大和彎頭較多，管內流體的流動阻力較大，傳熱效率較低，特別是對于管內冷凝相變過程，由于管內汽液不能及時分離，冷凝液不斷集聚，管內冷凝傳熱過程急劇惡化；盤管因腐蝕泄漏時，需要更換整根換熱彎管，維護成本高。

公布號為CN 110327644 A的中國專利公開了一種節能型水平管降膜蒸發式凝汽器，采用海水為循環冷卻媒介，選用橢圓形316L不銹鋼換熱管來克服海水腐蝕，達到降低火電廠凝汽器能耗，提高火電廠發電效率的目的。蒸發式冷凝器的一個重要特色是節水，適用于淡水資源短缺的內陸地區，而沿海電廠海水資源豐富，采用蒸發式冷凝器并沒有比傳統海水循環冷凝器在節水上具有優勢；采用海水為冷卻媒介，為防止腐蝕和結垢要采用價格昂貴、高等級耐腐蝕316L不銹鋼材料，冷凝器的制造成本大幅度增加，也沒能體現出蒸發式冷凝器節省投資的優勢；冷卻水與空氣間的熱質交換是蒸發式冷凝器中傳熱和傳質阻力最大環節，相對于以往的蒸發式冷凝器，并沒有提高干空氣加濕過程的傳熱傳質效率。

蒸發式冷凝器存在的問題如下：

（1）由蒸發式冷凝器底部進入的干空氣在向上流動過程中，空氣濕度逐漸增大，蒸汽與空氣間傳熱傳質速率逐漸降低，為強化空氣與冷卻水間的熱質交換，應及時將濕度較大的濕空氣分離出去，這樣有利于更多的干空氣流過換熱管束；

（2）受盤管結構中彎管半徑和管束排列的限制，管間距過大而不能根據管束表面液膜厚度最優的要求來排布管束，這就要通過增大管外噴淋的冷卻水流量來防止管外壁的液體飛濺和干壁的發生，管外液膜厚度增加引起了傳熱速率降低和循環冷卻水泵功耗增大；

（3）盤管的管子長和彎頭多，造成管內液體流動阻力大和管內冷凝相變過程的傳熱效率降低；管束的排布不緊湊，管束體積過大；管束的更換維護成本過高。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提出一種多流程蒸發式冷凝器，依據空氣濕度增加設置濕空氣出口，有利于殼體內上升過程中接近飽和濕空氣直接被風機吸走，相對于原來的濕空氣繼續上升掠過換熱管束，可以減少濕空氣向上流動的阻力，降低風機的泵功耗，而且能使更多的干空氣進入殼體內從而提高空氣與冷卻水間的熱質傳遞效率；它采用水平管束替代傳統的盤管，以實現依據管外液膜厚度最優原則來布置管間距，保證管外形成薄而均勻的液膜，可提高蒸發傳熱速率和避免結垢的發生，提高換熱器的緊湊度從而減少設備的尺寸；采用多流程替代傳統的單流程，有利于管內冷凝液及時從管內分離出來從而強化管內冷凝傳熱。