CN111457753B - 一种可中间排液的板式冷凝器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可中间排液的板式冷凝器，包括若干A型换热板、若干B型换热板、中间排液管、侧封板、上箱体和下箱体；A型换热板和B型换热板交替排列，形成交替排列的蒸气流道和冷却水流道；侧封板连接在换热板排的两侧以密封流道；上箱体和下箱体分别连接在换热板排的上下两端，构成蒸气流道和冷却水流道的出入口；A型换热板的中部设置有V形气液分离腔，V形气液分离腔位于蒸气流道的上端面的中部设有气液入口，下端面的两端设有气体出口；中间排液管与各V形气液分离腔的底部相连通。本发明可以加快排液速度，减小附着在板片上的冷凝液膜的厚度，降低液膜的导热热阻，增大板式冷凝器的相变传热系数。

Description

一种可中间排液的板式冷凝器
技术领域
本发明涉及冷凝器领域，具体涉及一种可中间排液的板式冷凝器。
背景技术
板式换热器是一种传热系数很高，结构紧凑的换热装置，已经在液-液换热器中得到了大量应用。由于相变换热系数远大于无相变换热系数，利用板式换热器进行冷凝换热是当前冷凝器的一个发展趋势，目前大多数板式冷凝器直接采用液-液板式换热器。与单相液体对流换热不同的是，板式换热器中蒸气冷凝换热是气液两相流在小空间既有传热，又有传质的复杂过程。由于板式换热器板间距较小，流道结构复杂，沿程阻力大，蒸气冷凝液不能及时排走，往往在冷凝器的后半部分聚集，形成很厚的液膜，热阻剧增，导致换热效率变差。所以，直接将液-液板式换热器用作冷凝器没有充分发挥板式换热器换热效率高的优点。
针对冷凝器排液难的问题，有研究人员提出了采取提高工质干度的方法来强化管内冷凝的新思路，构建了“短管传热、管间气液分离、全程等速”的分液冷凝强化传热方法，通过分段冷凝和气液分离来提升管内冷凝的平均干度。但目前这种气液分离冷凝技术只在管翅式空气冷凝器中有所研究，在板式换热器中的研究还是空白。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种可中间排液的板式冷凝器，利用中间排除冷凝液的结构设计来实现强化气液两相流换热的目的。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种可中间排液的板式冷凝器，包括若干A型换热板、若干B型换热板、中间排液管、侧封板、上箱体和下箱体；A型换热板和B型换热板交替排列，形成交替排列的蒸气流道和冷却水流道；侧封板连接在换热板排的两侧以密封流道；上箱体和下箱体分别连接在换热板排的上下两端，构成蒸气流道和冷却水流道的出入口；A型换热板的中部设置有V形气液分离腔，V形气液分离腔位于蒸气流道的上端面的中部设有气液入口，下端面的两端设有气体出口；中间排液管与各V形气液分离腔的底部相连通。
作为本发明的一种改进，所述的中间排液管垂直穿设在各V形气液分离腔的底部，并在各V形气液分离腔对应的区段设有排液口。
作为本发明的一种改进，所述的B型换热板的中部设置有V形凹槽。
作为本发明的一种改进，所述的上箱体上设置有蒸气进口和冷却水出口，上箱体的底面设有与各蒸气流道相通的蒸气流孔，以及与各冷却水流道相通的冷却水流孔，冷却水流孔分别通过管道与冷却水出口相连。
作为本发明的一种改进，所述的下箱体上设置有冷凝液出口和冷却水进口，下箱体的顶面设有与各蒸气流道相通的蒸气流孔，以及与各冷却水流道相通的冷却水流孔，冷却水流孔分别通过管道与冷却水出口相连。
优选的，所述的每个蒸气流道均配置有多个间隔分布的蒸气流孔。
优选的，所述的每个冷却水流道均配置有多个间隔分布的冷却水流孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明在A型换热板上设置V形气液分离腔，由于比重的不同，冷凝液下沉在分离腔中间低位，通过排液管流出，并同时形成液封，防止蒸气通过排液管泄漏，而蒸气则沿着分离腔两边向上流动，经气体出口流出，实现板片上的凝液的及时排出，与常规板式冷凝器相比，这种新型板片结构可以加快排液速度，减小附着在板片上的冷凝液膜的厚度，降低液膜的导热热阻，增大板式冷凝器的相变传热系数。
2、本发明将冷热流体的出入口布置在换热板排两端的上下箱体上，简化了流道设计，使得整个装置结构简单紧凑，同时，在上下箱体内设置有多个进出流道的流孔，可以更加均匀地把冷热流体分配到流道内不同空间，提高了换热面积利用率。
附图说明
图1为本发明的板式冷凝器的整体结构示意图；
图2A为本发明的A型换热板的中间部分的局视图；
图2B为本发明的B型换热板的中间部分的局视图；
图3为本发明的板式冷凝器的正面视图；
图4为图3中的A-A剖视图；
图5是图4中的C部放大图；
图6是本发明的V形气液分离腔的工作原理图；
图7是本发明的蒸气、冷却水流向示意图；
图8是本发明的上箱体的内部结构示意图；
图9是图3中的B-B剖视图；
附图标记说明：1-上箱体；2-下箱体；3-侧封板；4-A型换热板；5-B型换热板；6-中间排液管；7-V形气液分离腔；8-V形凹槽；9-蒸气流道；10-冷却水流道；11-第一冷凝区；12-第二冷凝区；13-排液口；14-蒸气进口；15-冷却水出口；16-冷却水进口；17-冷凝液出口，18-气液入口；19-气体出口；20-蒸气流孔；21-冷却水流孔。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图5所示，本实施例的一种可中间排液的板式冷凝器，主要由上箱体1、下箱体2、侧封板3、A型换热板4、B型换热板5和中间排液管6组成。所有部件均可由板材和管材经过模具冲压和焊接工艺制成，部件之间再经过钎焊连接在一起，具体加工工艺和目前的波纹板板式换热器相同，不再详述。
在本实施例中，4个A型换热板4和5个B型换热板5交替排列组成8个流道，其中4个是蒸气流道9，4个是冷却水流道10，蒸气的冷凝和热交换就在这些交替排列的流道中进行。2个侧封板3在侧向与换热板排焊接，以密封流道。上箱体1和下箱体2分别焊接在换热板排的上下两端，上箱体1上设置有蒸气进口14和冷却水出口15，下箱体2上设置有冷却水进口16和冷凝液出口17，作为外接的蒸气管和冷却水管与流道之间的连接，并起到分配流量的作用。
A、B型换热板除波纹倾角是反向的，外形尺寸与波纹形状相同，A型换热板4中间设有V形气液分离腔7，将蒸气流道9分成上方的第一冷凝区11和下方的第二冷凝区12，V形气液分离腔7的截面呈矩形，位于蒸气流道9的上端面的中部设有气液入口19，下端面的两端设有气体出口19。B型换热板5中间设有V形凹槽8，其为一边开放式的矩形槽，可与V形气液分离腔7贴合，方便安装的同时也标识出中间气液分离通道。中间排液管6从换热板中间的排液孔穿过，垂直***在V形气液分离腔7的底部，并在各V形气液分离腔7对应的区段设有排液口13，以将冷凝液引流出来。
如图6和图7所示，冷凝器工作时，蒸气由蒸气进口14进入上箱体1，首先沿着蒸气流道9进入第一冷凝区11，部分蒸气凝结成的冷凝液和蒸气组成的气液两相流向下流动，通过V形气液分离腔7上端面中间的气液入口18进入分离腔。由于比重的差别，冷凝液下沉在V形气液分离腔7的中间低位，通过中间排液管6侧面或底面的排液口13流出冷凝器，并同时形成液封，防止蒸气通过中间排液管6泄漏。蒸气则沿着分离腔两边向上流动，并从两端的气体出口19流出分离腔，进入第二冷凝区12继续冷凝，最后进入下箱体2，经冷凝液出口17流出。冷却水流道10的中V形凹槽8不具有阻挡作用，冷却水由冷却水进口16进入下箱体2，沿冷却水流道10向上流动与蒸气流道9的蒸气进行逆流换热，进入到上箱体1，经冷却水出口15流出。
如图8和图9所示，上箱体1和下箱体2结构对称，尺寸相同。上箱体1是蒸气进，冷却水出，主要起到均布蒸气的作用。下箱体2是冷却水进，冷凝液或气液两相流出(如果冷凝不完全)，主要起到均布冷却水的作用。以上箱体1为例，其底面交替排列有蒸气流孔20和冷却水流孔21，每个蒸气流道9对应一排4个蒸气流孔20，每个冷却水流道10对应一排4个冷却水流孔21，各冷却水流孔21均通过管道与冷却水出口15相连。如此，冷却水不会进入到箱体中，箱体内空间只流动蒸气，实现蒸气和冷却水的均布。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种可中间排液的板式冷凝器，其特征在于：包括若干A型换热板、若干B型换热板、中间排液管、侧封板、上箱体和下箱体；A型换热板和B型换热板交替排列，形成交替排列的蒸气流道和冷却水流道；侧封板连接在换热板排的两侧以密封流道；上箱体和下箱体分别连接在换热板排的上下两端，构成蒸气流道和冷却水流道的出入口；A型换热板的中部设置有V形气液分离腔，V形气液分离腔位于蒸气流道的上端面的中部设有气液入口，下端面的两端设有气体出口；中间排液管与各V形气液分离腔的底部相连通；
上箱体上设置有蒸气进口和冷却水出口，上箱体的底面设有与各蒸气流道相通的蒸气流孔，以及与各冷却水流道相通的冷却水流孔，冷却水流孔分别通过管道与冷却水出口相连；下箱体上设置有冷凝液出口和冷却水进口，下箱体的顶面设有与各蒸气流道相通的蒸气流孔，以及与各冷却水流道相通的冷却水流孔，冷却水流孔分别通过管道与冷却水出口相连；每个蒸气流道均配置有多个间隔分布的蒸气流孔，每个冷却水流道均配置有多个间隔分布的冷却水流孔。
2.根据权利要求1所述的一种可中间排液的板式冷凝器，其特征在于：所述的中间排液管垂直穿设在各V形气液分离腔的底部，并在各V形气液分离腔对应的区段设有排液口。
3.根据权利要求1所述的一种可中间排液的板式冷凝器，其特征在于：所述的B型换热板的中部设置有V形凹槽。
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