CN1275710A

CN1275710A - 冷凝器

Info

Publication number: CN1275710A
Application number: CN00107416.4A
Authority: CN
Inventors: 上原春男
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2000-12-06
Anticipated expiration: 2020-05-12
Also published as: CN1150398C; EP1058078A3; HK1032815A1; EP1058078A2; US6286589B1; KR20000077214A; JP2000346583A; JP3139681B2; TW567301B; KR100639169B1

Abstract

本发明涉及一种冷凝器,在高温流体侧的传热面表面形成有与高温流体流动方向按一定角度倾斜的连续沟形部分,具有一个或多个积聚传热面上产生的、沿高温流体流动方向流下的高温流体冷凝液的冷凝液排除沟部。上述传热面被上述冷凝液排除沟部划分成若干区域,在传热面上划分出的各个区域分别形成有一定形状、至少在高温流体侧表面表现为一定凹凸的花纹。

Description

冷凝器

本发明涉及一种将热量从高温流体转移到低温流体、使高温流体冷凝的冷凝器，特别涉及一种冷凝效率较高的冷凝器。

温差发电，或蒸汽动力、化学、食品工业等的设备，以及冷冻机与热泵用的冷凝器，一般都是在高温流体与低温流体之间进行热传递，目的是使高温流体从液相变为气相。这种现有的冷凝器有多管式、平板式、螺旋式等种类，例如在温差发电设备中，用低温流体吸收热量，使高温流体冷凝的冷凝器，一般采用平板式冷凝器。这种现有的冷凝器如图6与图7所示。图6是现有的冷凝器主要部分的分解立体图，图7是现有的冷凝器的组装状态概略说明图。

上述各图中现有的冷凝器100，有许多两个一组的热交换板101、102，在相互层叠的状态下，装在架设在固定框架103与支承杆104之间的上下两根导向杆105、106上，各热交换板101、102被装在导向杆105、106上的活动框架107与固定框架103所夹持，各热交换板101、102的表里两侧形成两个一组的热交换流路A、B。这是一个高温流体108在一个热交换流路A中流动，低温流体109在另一个热交换流路B中流动，进行热交换的组合。

上述热交换板101、102是对大致为板状的材料，按一定的形状与表面状态进行冲压加工形成的，四角开口形成高温流体108或低温流体109的流通通道a、b、c、d，同时在一个表面设有避免高温流体108与低温流体109混流的分隔密封垫111、112，正反倒置后相互之间是一样的。

为了增加传热面积，同时促进从高温流体108向传热面的热转移，以及从传热面向低温流体109的热转移，在构成传热面的热交换板101、102上，形成有凹凸的花纹(图中未表示出)。

另外，以前还有一种在上述冷凝器不同的另一种平板式冷凝器，这种冷凝器，如图8所示，在传热面201的高温流体侧上形成许多具有适当间距与深度的纵沟202，作为传热面凹凸花纹的一部分，或如图9所示，在传热面301上形成许多与高温流体流动方向斜着相交的冷凝液排除沟302。

在形成上述纵沟202的情况下，在传热面201上冷凝的高温流体的冷凝液，由于其表面张力积聚在纵沟202的沟底部，积聚在沟底部的冷凝液因其自重而后流下，从而可使覆盖在传热面201上的冷凝液膜减少，提高传热性能。在形成冷凝液排除沟302的情况下，在传热面301上产生并流下的冷凝液被半途截留，沿该冷凝液排除沟302迅速排除，从而使冷凝液尽可能不在传热面301上积聚，提高传热面301与气相的高温流体的接触效率。

由于现有的冷凝器采用上述结构，所以虽然在传热面的高温流体一侧，形成有让冷凝液迅速排除，使气相高温流体的热转移率达到最佳的凹凸花纹，但是，在低温流体一侧便成为与高温流体侧凹凸正好相反的形状，是不考虑低温流体热转移率的凹凸花纹，因此从传热面向低温流体的热转移不能达到最佳的转移效率，造成不少浪费。

本发明是为了解决上述课题而开发完成的，其目的是提供一种其传热面形状能使从传热面向低温流体的热转移同从高温流体向传热面的热转移一样高效率进行，可在传热面的各个位置都切实并充分地进行热交换，促进高温流体的冷凝，使热效率得到提高的冷凝器。

本发明的冷凝器是一种设置有一个或多个大致成板状的传热面，让高温流体与低温流体分别在上述传热面两侧流动，夹着上述传热面垂直对流，进行热交换，使高温流体产生从气相变为液相的相位变化的冷凝器，它是在高温流体侧的传热面表面形成有与上述高温流体流动方向按一定角度倾斜的连续沟形部分，具有一个或多个积聚传热面上产生的、沿高温流体流动方向流下的高温流体冷凝液的冷凝液排除沟部，上述传热面被上述冷凝液排除沟部划分成若干区域，在传热面上划分出的各个区域分别形成有一定形状、至少在高温流体侧表面表现为一定凹凸的花纹。这样，在本发明中，由于在热交换用的传热面上，设置有排除该传热面的高温流体侧表面产生的冷凝液的冷凝液排除沟部，而且在传热面高温流体侧表面由上述冷凝液排除沟部划分出的各个区域分别形成有凹凸的花纹，传热面上产生、流下的高温流体冷凝液积聚在冷凝液排除沟部，沿该冷凝液排除沟部迅速排除，因此冷凝液不会在传热面上滞留，可以提高传热面与气相高温流体的接触效率，在用凹凸花纹使高温流体与传热面的热转移性能得到提高的同时，使传热面上从高温流体向低温流体的热转移率也得到提高，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

本发明的冷凝器，如有必要，可以让上述冷凝液排除沟部从传热面的两侧端部向中央部形成，在上述高温流体侧的传热面表面，形成从传热面的高温流体流动方向的大致中央部到高温流体的流出侧端部，沿高温流体流动方向的连续沟形部分，构成与上述冷凝液排除沟部连通的冷凝液流路部。这样，在本发明中，由于在传热面上除冷凝液排除沟部外还设置了冷凝液流路部，传热面上产生、流下的高温流体冷凝液积聚在冷凝液排除沟部，再积聚到冷凝液流路部中，沿该冷凝液流路部迅速地排除，因此冷凝液不会在传热面上滞留，可以提高传热面与气相高温流体的接触效率，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

本发明的冷凝器，如有必要，可以让上述传热面由上述冷凝液排除沟部划分成若干区域，在传热面上划分出的各个区域分别形成有一定形状、高温流体侧与低温流体侧凹凸正好相反而共同形成的一定凹凸花纹，上述各区域的凹凸花纹由一个或多个大小使高温流体的热转移率达到最佳的凹凸形状部分以及大小使低温流体的热转移率达到最佳的凹凸形状部分，按一定的配置组合形成。这样，在本发明中，由于被冷凝液排除沟部划分出的传热面各个区域，形成有多个高温流体的热转移率最佳的形状部分以及低温流体的热转移率最佳的形状部分组合形成的凹凸花纹，分别使各流体与传热面的热转移性能保持高效率状态，因此可以提高整个传热面上从高温流体向低温流体的热转移率，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

本发明的冷凝器，如有必要，可以让上述传热面的一个或多个区域的凹凸花纹，由多个沿高温流体流动方向为连续凸条形或沟形、且具有按低温流体的最佳热转移率设定的间距、在低温流体流动方向横截面为并立的大致波浪形的凹凸花纹，以及沿高温流体流动方向为连续凸条形或沟形、且具有按高温流体的最佳热转移率设定的另一种间距、在低温流体流动方向横截面为并立的大致波浪形的凹凸花纹，组合形成。这样，在本发明中，由于在传热面的一定区域，形成有与高温流体流动方向平行、且与低温流体流动方向垂直相交的连续形状的凹凸花纹，对低温流体的流动阻力增大，因此可以提高低温流体与传热面的接触频度，进一步促进从传热面向低温流体的热转移，同时降低对高温流体流入的阻力，让高温流体在传热面之间顺畅地流通，与传热面接触，提高从高温流体通过传热面向低温流体进行热转移的效率，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

本发明的冷凝器，如有必要，可以让上述传热面被划分出的多个区域中，至少在比上述冷凝液流路部更靠高温流体流动方向上游侧的区域的凹凸花纹，由向着高温流体流动方向按一定角度倾斜的连续凸条形或沟形、且在与该倾斜方向成垂直相交的方向具有按低温流体的最佳热转移率设定的间距、在低温流体流动方向横截面为并立的大致波浪形的凹凸花纹，以及向着高温流体流动方向按一定角度倾斜的连续凸条形或沟形、且在与该倾斜方向成垂直相交的方向具有按高温流体的最佳热转移率设定的另一种间距、在低温流体流动方向横截面为并立的大致波浪形的凹凸花纹，组合形成。这样，在本发明中，由于在传热面的一定区域，形成有向着高温流体流动方向按一定角度倾斜的连续形状的凹凸花纹，在增大对低温流体流动阻力的同时，对高温流体的流动也产生一定的阻力，因此可以提高低温流体与传热面的接触频度，进一步促进从传热面向低温流体的热转移，同时还可提高高温流体与传热面的接触频度，提高从高温流体向传热面的热转移的效率，即使在高温流体为冷凝困难的过热蒸汽的情况下，也能恰当地使该过热蒸汽将热量转移到传热面，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

本发明的冷凝器，如有必要，可以让上述的凹凸花纹为具有按低温流体的最佳热转移率设定的间距并立设置的凸条形或沟形部分，同具有按高温流体的最佳热转移率设定的、且与上述按低温流体的最佳热转移率设定的间距相比、间距极小的凸条形或沟形部分组合、一体成形的、横截面为复合波浪形的凹凸形状。这样，在本发明中，由于传热面的凹凸花纹是横截面为复合波浪形的凹凸形状，高温流体热转移率最大的形状部分与低温流体热转移率最大的形状部分，可以在传热面上没有偏向地一样设置，因此可以在传热面上最大限度地设置按高温流体的最佳热转移率设定的小间距凸条形或沟形部分，可以切实地将冷凝液从传热面上排除，最大限度地确保能与气相的高温流体接触的传热面积，使冷凝热转移率达到最大，使各流体与传热面的热转移性均能保持高效率状态，可以提高整个传热面上从高温流体向低温流体的热转移率，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

本发明的冷凝器，如有必要，可以让上述传热面，在高温流体流动方向的高温流体流入侧端部起一定范围的区域内，形成沿高温流体流动方向连续的凸条形或沟形、沿低温流体流动方向按一定间距并立、横截面大致呈波浪形的凹凸形状的凹凸花纹。这样，在本发明中，由于在传热面的高温流体流入侧端部的一定范围内，形成了长度方向与高温流体流动方向一致的一定形状的凹凸花纹，使得气相高温流体容易流入传热面，因此可以通过凹凸确保扩大传热面积，促进低温流体与传热面的高温流体流入侧区域的接触，进行热转移，同时可以降低高温流体的流入阻力，让高温流体顺畅地流入传热面之间，与传热面接触，增加从高温流体向传热面进行热转移的频度，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

本发明的冷凝器，如有必要，可以让上述传热面，在高温流体流动方向的高温流体流出侧端部起一定范围的区域内，形成沿高温流体流动方向连续的凸条形或沟形、沿低温流体流动方向按一定间距并立、横截面大致呈波浪形的凹凸形状的凹凸花纹。这样，在本发明中，由于在传热面的高温流体最下游侧一定范围内，形成了长度方向与高温流体流动方向一致的一定形状的凹凸花纹，因此可以降低高温流体流动方向的阻力，使液相高温流体能容易地从传热面之间脱离到外部，任何时候均无冷凝液残留在传热面上，可以确保进一步扩大传热面与气相高温流体的传热面积，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

本发明的冷凝器，如有必要，可以让上述传热面由各边方向分别与高温流体流动方向与低温流体流动方向一致的矩形或正方形大致呈板状的板状体形成，上述传热面的各区域的凹凸花纹是关于与高温流体流动方向平行的、传热面二等分线对称的形状。这样，在本发明中，由于传热面的各区域的凹凸花纹是关于传热面二等分线对称的形状，即使低温流体的流入方向相反，也不会使热转移状态发生变化，因此，可以将一个传热面左右替换，用作对向的传热面，可以降低冷凝器的整体造价。

下面参照附图对本发明进行详细说明。

图1是本发明第一实施方式的冷凝器的侧视图。

图2是本发明第一实施方式的冷凝器的传热面的概略结构图。

图3是本发明第一实施方式的冷凝器的传热面的主要部分切口立体图。

图4是本发明第二实施方式的冷凝器传热面的概略结构图。

图5是本发明第二实施方式的冷凝器的传热面的主要部分切口立体图。

图6是现有的冷凝器主要部分的分解立体图。

图7是现有的冷凝器的组装状态概略示意图。

图8是现有的冷凝器的传热面的主要部分结构图。

图9是现有的冷凝器的传热面的概略结构图。

下面参照图1至图3，对本发明的第一实施方式的冷凝器进行说明。本实施方式的冷凝器用氨作为高温流体，用海水作为低温流体，构成动力循环***的一部分。图1是本实施方式的冷凝器的侧视图，图2是本实施方式的冷凝器的传热面的概略结构图，图3是本实施方式的冷凝器的传热面的主要部分切口立体图。

如上述各图所示，本实施方式的冷凝器的结构是，在金属制的箱形机壳10内，设置着多组并立状态的金属制的矩形板状体传热面1，其与高温流体对应的面相互平行地相对向排列，相对向的两个传热面1各自的侧端部连接在一起，构成大致呈筒形的筒体，该大致呈筒形的筒体的上下开口部分是高温流体的出口与入口，高温流体从上部流到下部，在传热面1的相反侧，低温流体在与高温流体垂直相交的方向流动。在包围着各传热面1的机壳10的各侧面上，在正好相当于传热面1上下方向中央部的高度，设置着低温流体的供给口10a与排出口10b，在机壳10的上下面上，分别设置着与上述大致呈筒形的筒体上下开口部分连通的高温流体的流入口10c与流出口10d。

上述传热面1的高温流体侧表面，具有多个由从传热面的两侧端部向中央部延伸、与高温流体流动方向按一定角度倾斜的两两并立状态的连续沟形部分形成的冷凝液排除沟部2，以及由从传热面1的高温流体流动方向的大致中央部到高温流体流出侧端部、在高温流体流动方向连续的沟形部分形成的、与上述冷凝液排除沟部2连通的冷凝液流路部3，上述传热面被上述冷凝液排除沟部2与冷凝液流路部3划分成若干区域，在上述被划分出的各个区域分别形成有高温流体侧与低温流体侧凹凸相反、共同构成的一定凹凸花纹。凹凸花纹增加了传热面积，提高了传热面1的强度，而且起到了控制流体流动，按一定方向引导流体的作用。

上述传热面1的最上侧区域4是高温流体的流入侧，该区域4的凹凸花纹为高温流体流动方向的连续凸条形或沟形，且在低温流体流动方向呈相隔一定间距并立的、横截面大致成波浪形的凹凸形状。由于在高温流体流动方向是连续的凸条形或沟形，所以能减少高温流体的流入阻力。

与传热面1的最上部区域4相邻的、面积最大的区域5的凹凸花纹是高温流体流动方向的连续凸条形或沟形，且在低温流体流动方向呈相隔一定间距并立的、横截面大致成波浪形的凹凸形状，在以氨为高温流体，海水为低温流体的条件下，是由对低温流体的热转移率(对流热转移率)最好的约为15～20mm宽度的沟形部5a(从高温流体侧看的形状)，以及对高温流体的热转移率(冷凝热转移率)最好的约为0.5～1mm宽度的沟形部5b(从高温流体侧看的形状)，复合、一体设置构成的，横截面形状为复合波浪形，参照图3。

与上述区域5下游侧相邻的各区域6的凹凸花纹是关于与高温流体流动方向平行的、传热面二等分线对称的花纹，与上述区域5一样，是向着高温流体流动方向的连续凸条形或沟形、且在低温流体流动方向呈相隔一定间距并立的、横截面大致成波浪形的凹凸形状。

传热面1的最下部、构成高温流体流出侧的区域7，与上述区域4一样，其凹凸花纹为高温流体流动方向的连续凸条形或沟形，且在低温流体流动方向呈相隔一定间距并立的、横截面大致成波浪形的凹凸形状。由于在高温流体流动方向是连续的凸条形或沟形，所以能减少高温流体的流入阻力。

在上述传热面1的周围，在相对向的两个传热面1被连接的同时，存在着构成因连接形成的大致呈筒形的筒体的侧面的、具有一定宽度的大致为板状的连接部分(图中未表示出)，使两个传热面1平行且保持一定的间隔。该连接用部分，一般为不会对大致呈筒形的筒体内外各流体形成阻力的平滑面，但是也可以在该连接部分，形成按一定间隔设置的、多个具有对低温流体侧为凹，对高温流体侧为凸的一定凹凸形状的凹凸花纹，这样可以大幅度地提高传热面1对抗低温流体侧来的压力的支承强度。

下面，对具有上述结构的冷凝器的热交换动作进行说明。

气相的高温流体被一定的压力，通过机壳10的流入口10c，从两个传热面1构成的大致呈筒形的筒体上部向下供给，高温流体被送到构成大致呈筒形的筒体内侧的传热面1。低温流体从上述机壳10的供给口10a连续供给，又从排出口10b回收，该低温流体在构成大致呈筒形的筒体内侧的传热面1之间与高温流体流相互垂直对流，通过各传热面1进行热交换。

低温流体与传热面1的各个位置接触，传热面1各部分的凹凸花纹与低温流体流动方向垂直相交，对低温流体形成阻力，由于它们具有对低温流体的热转移率最好的一定形状，所以低温流体能与传热面1的各个位置充分接触，切实地接受热量，充分地从高温流体侧吸收热量。

在构成大致呈筒形的筒体内侧的传热面1之间，气相的高温流体首先接触传热面1上侧区域4的各个部位，一边通过传热面1向外侧的低温流体放出热量，一边到达区域5。在该区域5，由于热量已向低温流体转移，高温流体在传热面1上冷凝，产生冷凝液。冷凝生成的细微液滴被表面张力吸引到具有适当间距的沟形部5b内，在该沟形部5b中形成冷凝液膜。积聚在该沟形部5b中的冷凝液生长成一定大小的液滴后，因重力或气相高温流体压力的作用而依次流下，到达区域5下面的冷凝液排除沟2。这样，利用冷凝液的表面张力，使冷凝液滴在沟形部5b中生长，冷凝液在传热面1上所占的表面积极小，而且冷凝液可沿沟形部5b流下，恰当地从传热面1排除，这样便可最大限度地确保与气相高温流体接触的传热面积，使冷凝热转移率达到最佳值。

在上述区域5未冷凝的气相高温流体，进而到达下游侧的区域6，与上面所述的一样，在传热面表面冷凝的高温流体被表面张力吸引沟形部内，变成一定大小的液滴，依次流下，到达下侧的冷凝液排除沟2。

到达各冷凝液排除沟2的冷凝液，分别沿冷凝液排除沟2迅速地向中央侧移动，即使冷凝液增加，也可以被两两并立的沟部中的任何一个确实地截留，不会流到下侧的区域，不会妨碍传热面1与气相高温流体的接触。在各冷凝液排除沟2流动的冷凝液积聚到中央的冷凝液流路部3中，积聚的冷凝液在冷凝液流路部3中流下，从传热面1之间到达下部开口，通过机壳10的流出口10d取出到外部。

在最下部的区域6，残留的气相高温流体被进一步冷却，气体部分被完全冷凝，冷凝液向下方移动，气相高温流体变为液相的高温流体。冷凝液沿着凹凸花纹顺畅地向下流动，与流到冷凝液流路部3的冷凝液一样，到达下部开口，通过流出口10d取出到外部。

这样，由于本实施方式的冷凝器，在机壳10内设置了热交换用的传热面1，该传热面1上形成有由最适合高温流体的热转移率的形状部分与最适合低温流体热转移率的形状部分组合构成的凹凸花纹，高温流体与低温流体通过传热面1进行热交换，因此，传热面1各位置上低温流体的热转移效率可达到最大，高温流体在气相与液相的状态下，均可顺畅地流动，可充分地从传热面1进行热转移，各种流体与传热面的热转移性能均能达到高效率状态，可以在整个传热面上达到从高温流体向低温流体进行热转移的最佳状态，高效率地实现高温流体的冷凝。

在上述实施方式的冷凝器中，在机壳10上分别设有一个流入口10c与一个流出口10d，但是并不限于此，可分别设置多个，在传热面1的数目较多，尺寸较大，冷凝器的横向尺寸较大的情况下，这样做可以将高温流体不偏倚地均匀送入各传热面1构成的大致呈筒形的筒体内。

下面，参照图4和图5，对本发明的第二实施方式的冷凝器进行说明。本实施方式的冷凝器用氨作为高温流体，用一定的食盐水(冷媒)作为低温流体，构成冷冻循环***的一部分。图4是本实施方式的冷凝器传热面的概略结构图，图5是本实施方式的冷凝器的传热面的主要部分切口立体图。

如上述各图所示，本实施方式的冷凝器的结构与上述第一实施方式一样，在金属制的箱形机壳10内，设置着多组并立状态的传热面1，高温流体在与低温流体在传热面1的两侧相互垂直相交的方向流动，传热面的凹凸花纹有一部分是不同的。

上述传热面1与上述第一实施方式一样，具有多个冷凝液排除沟部2与冷凝液流路部3，在该冷凝液排除沟部2与冷凝液流路部3划分出的各区域中，分别形成一定的凹凸花纹，与上述第一实施方式不同之处在于，与传热面1的最上部区域4相邻的、面积最大的区域5的凹凸花纹是与高温流体流动方向成一定角度的斜向连续凸条形或沟形，且在与上述倾斜方向垂直的方向，左右对称形成相隔一定间距并立的、横截面大致成波浪形的凹凸形状，在以氨为高温流体，水为低温流体的条件下，是由对低温流体的热转移率(对流热转移率)最好的约为15～20mm宽度的沟形部5a(从高温流体侧看的形状)，以及对高温流体的热转移率(冷凝热转移率)最好的约为0.5～1mm宽度的沟形部5b(从高温流体侧看的形状)，复合、一体设置构成的，横截面形状为复合波浪形(参照图5)。

下面，对具有上述结构的冷凝器的热交换动作进行说明。

在冷冻循环***中成为过热蒸汽的气相的高温流体被一定的压力，从两个传热面1构成的大致呈筒形的筒体上部向下供给，高温流体被送到构成大致呈筒形的筒体内侧的传热面1。低温流体从上述机壳10的供给口10a连续供给，又从排出口10b回收，该低温流体在构成大致呈筒形的筒体内侧的传热面1之间与高温流体流相互垂直对流，通过各传热面1进行热交换(参照图1)。

低温流体与传热面1的各个位置接触，与上述第一实施方式一样，由于传热面1各区域的凹凸花纹是对低温流体的热转移率最好的凹凸形状，所以低温流体能与传热面1的各个位置充分接触，切实地接受热量，充分地从高温流体侧吸收热量。

在构成大致呈筒形的筒体内侧的传热面1之间，过热状态的气相高温流体首先接触传热面1上侧区域4的各个部位，一边通过传热面1向外侧的低温流体放出热量，一边到达区域5。

在该区域5，高温流体受到凹凸花纹的阻力，流下时速度有所下降，气相高温流体与传热面1的各个部位接触，通过传热面1向外侧的低温流体放出热量，成为饱和状态，进一步流到下面与传热面1接触，由于热量已向低温流体转移，高温流体在传热面1上冷凝，产生冷凝液。冷凝生成的细微液滴被表面张力吸引到具有适当间距的沟形部5b内，在该沟形部5b中形成冷凝液膜。积聚在该沟形部5b中的冷凝液生长成一定大小的液滴后，因重力或气相高温流体压力的作用而依次流下，到达区域5下面的冷凝液排除沟2。这样，利用冷凝液的表面张力，使冷凝液滴在沟形部5b中生长，冷凝液在传热面1上所占的表面积极小，而且冷凝液可沿沟形部5b流下，恰当地从传热面1排除，这样便可最大限度地确保与气相高温流体接触的传热面积，使冷凝热转移率达到最佳值。

在上述区域5，未冷凝的气相高温流体也基本上处于饱和状态，与上述第一实施方式一样，进一步在下游侧的各区域6冷凝在传热面表面，被冷凝的高温流体被表面张力吸引沟形部内，变成一定大小的液滴，依次流下，到达下侧的冷凝液排除沟2。与上述第一实施方式一样，到达各冷凝液排除沟2的冷凝液，到达并积聚在中央的冷凝液流路部3中，在冷凝液流路部3中流下，从传热面1之间到达下部开口，取出到外部，残留的气相高温流体也在最下部的区域6被进一步冷却，气体部分被完全冷凝，冷凝液沿着凹凸花纹顺畅地向下流动，到达下部开口，取出到外部。

这样，由于本实施方式的冷凝器，在机壳10内设置了热交换用的传热面1，该传热面1上由最适合高温流体的热转移率的形状部分与最适合低温流体热转移率的形状部分组合，在与高温流体流动方向成一定角度倾斜的方向形成连续的凹凸花纹，高温流体与低温流体通过传热面1进行热交换，因此，各种流体与传热面1的热转移性能均能达到高效率状态，并可增加高温流体与传热面的接触频度，在高温流体为过热蒸汽的情况下也能恰当地从高温流体向传热面进行热转移，高效率地实现高温流体的冷凝。

在上述第一与第二实施方式的冷凝器中，传热面1的区域5的凹凸花纹，是由对低温流体的热转移率最好的宽度较宽的沟形部5a，以及对高温流体的热转移率最好的、宽度较窄的沟形部5b，组合在一起构成的、横截面为复合波浪形的形状，但是不限于此，较宽的沟形部5a与较窄的沟形部5b交互相配的状态可以变更，还可以全部由同样宽度的沟形部并立配置而构成。另外，在高温流体是混合流体的情况下，上述宽度较窄的沟形部5b，可以由宽度与构成混合流体的各流体不同的表面张力相对应的多种沟形部交互构成，或者按一定数目分别设置，分别对各流体进行最佳热转移，使其冷凝。还有，沟形部的宽度也不限于上述情况，在所用的高温流体与低温流体的种类与上述流体不同的情况下，可以根据各流体的种类，形成合适的宽度，特别是在低温流体中含微生物等杂质的情况下，通过形成对低温流体的热转移率最佳的形状，可以让这类杂质不易附着在传热面的低温流体侧表面，可以确实地维持对低温流体的热转移性能。

此外，在上述第一与第二实施方式的冷凝器中，传热面1与高温流体相对的面相互对向放置，其侧端部相互连接成气密状态，构成大致呈筒形的筒体，该大致呈筒形的筒体的上下开口部分构成高温流体的入口与出口，但是不限于此，可以与现有的壳板型冷凝器一样，在机壳10内将上下形成有开口部分(通孔)的多个传热面夹着密封垫等重合起来，使向着高温流体侧表面的间隙成密封状态，向着低温流体侧表面的间隙成开放状态，以上下分别连接起来的开口部分作为高温流体的流路，让高温流体从上部的开口部分流向下部的开口部分，进行冷凝。

另外，上述第一与第二实施方式的冷凝器中，传热面1上形成有冷凝液排除沟部2与冷凝液流路部3，并且在该冷凝液排除沟部2与冷凝液流路部3划分出的多个区域内形成有一定的凹凸花纹，在传热面1两侧的高温流体与低温流体之间存在压力差的情况下，可在相对向的传热面1的多个部位，让一部分相对向的凹凸花纹中凸出部分与凸出部分接触，依靠接触部分的支承来防止因压力差而造成凹凸反向，确保各传热面之间的间隙符合规定的尺寸。

还有，在上述第一与第二实施方式的冷凝器中，高温流体的流入侧在传热面1的区域4一侧，高温流体的流出侧在区域7一侧，但是也可以在传热面1的上下倒置，高温流体的流入侧在区域7一侧，高温流体的流出侧在区域4一侧，在传热面1的各区域中，冷凝的高温流体依次流下，积聚在冷凝液排除沟2内，积聚的冷凝液沿各冷凝液排除沟2排到传热面的侧端部，与上述情况一样，将冷凝液确实地排出传热面1，最大限度地确保可与气相高温流体接触的的传热面积，提高冷凝热转移率。

如上所述，根据本发明，由于在热交换用的传热面上，设置有排除该传热面的高温流体侧表面产生的冷凝液的冷凝液排除沟部，而且在传热面高温流体侧表面由上述冷凝液排除沟部划分出的各个区域分别形成有凹凸的花纹，传热面上产生、流下的高温流体冷凝液积聚在冷凝液排除沟部，沿该冷凝液排除沟部迅速排除，因此冷凝液不会在传热面上滞留，可以提高传热面与气相高温流体的接触效率，在用凹凸花纹使高温流体与传热面的热转移性能得到提高的同时，使传热面上从高温流体向低温流体的热转移率也得到提高，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

根据本发明，由于在传热面上除冷凝液排除沟部外还设置了冷凝液流路部，传热面上产生、流下的高温流体冷凝液积聚在冷凝液排除沟部，再积聚到冷凝液流路部中，沿该冷凝液流路部迅速地排除，因此冷凝液不会在传热面上滞留，可提高传热面与气相高温流体的接触效率，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

根据本发明，由于被冷凝液排除沟部划分出的传热面各个区域，形成有多个高温流体的热转移率最佳的形状部分以及低温流体的热转移率最佳的形状部分组合形成的凹凸花纹，分别使各流体与传热面的热转移性能保持高效率状态，因此可以提高整个传热面上从高温流体向低温流体的热转移率，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

根据本发明，由于在传热面的一定区域，形成有与高温流体流动方向平行、且与低温流体流动方向垂直相交的连续形状的凹凸花纹，对低温流体的流动阻力增大，因此可以提高低温流体与传热面的接触频度，进一步促进从传热面向低温流体的热转移，同时降低对高温流体流入的阻力，让高温流体在传热面之间顺畅地流通，与传热面接触，提高从高温流体通过传热面向低温流体进行热转移的效率，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

根据本发明，由于在传热面的一定区域，形成有向着高温流体流动方向按一定角度倾斜的连续形状的凹凸花纹，在增大对低温流体流动阻力的同时，对高温流体的流动也产生一定的阻力，因此可以提高低温流体与传热面的接触频度，进一步促进从传热面向低温流体的热转移，同时还可提高高温流体与传热面的接触频度，提高从高温流体向传热面的热转移的效率，即使在高温流体为冷凝困难的过热蒸汽的情况下，也能恰当地使该过热蒸汽将热量转移到传热面，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

根据本发明，由于传热面的凹凸花纹是横截面为复合波浪形的凹凸形状，高温流体热转移率最大的形状部分与低温流体热转移率最大的形状部分，可以在传热面上没有偏向地一样设置，因此可以在传热面上最大限度地设置按高温流体的最佳热转移率设定的小间距凸条形或沟形部分，可以切实地将冷凝液从传热面上排除，最大限度地确保能与气相的高温流体接触的传热面积，使冷凝热转移率达到最大，使各流体与传热面的热转移性均能保持高效率状态，可以提高整个传热面上从高温流体向低温流体的热转移率，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

根据本发明，由于在传热面的高温流体流入侧端部的一定范围内，形成了长度方向与高温流体流动方向一致的一定形状的凹凸花纹，使得气相高温流体容易流入传热面，因此可通过凹凸确保扩大传热面积，促进低温流体与传热面的高温流体流入侧区域的接触，进行热转移，同时可降低高温流体的流入阻力，让高温流体顺畅地流入传热面之间，与传热面接触，增加从高温流体向传热面进行热转移的频度，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

根据本发明，由于在传热面的高温流体最下游侧一定范围内，形成了长度方向与高温流体流动方向一致的一定形状的凹凸花纹，因此可以降低高温流体流动方向的阻力，使液相高温流体能容易地从传热面之间脱离到外部，任何时候均无冷凝液残留在传热面上，可以确保进一步扩大传热面与气相高温流体的传热面积，使高温流体的冷凝更加高效率地进行。

还有，根据本发明，由于传热面的各区域的凹凸花纹是关于传热面二等分线对称的形状，即使低温流体的流入方向相反，也不会使热转移状态发生变化，因此，可以将一个传热面左右替换，用作对向的传热面，可以降低冷凝器的整体造价。

Claims

1.一种设置有一个或多个大致呈板状的传热面，让高温流体与低温流体分别在上述传热面两侧流动，夹着上述传热面垂直对流，进行热交换，使高温流体产生从气相变为液相的相位变化的冷凝器，其特征是，

在高温流体侧的传热面表面形成有与上述高温流体流动方向按一定角度倾斜的连续沟形部分，具有一个或多个积聚传热面上产生的、沿高温流体流动方向流下的高温流体冷凝液的冷凝液书除沟部；

上述传热面被上述冷凝液排除沟部划分成若干区域，在传热面上划分出的各个区域分别形成有一定形状、至少在高温流体侧表面表现为一定凹凸的花纹。

2.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征是，

上述冷凝液排除沟部从传热面的两侧端部向中央部形成；

在上述高温流体侧的传热面表面，形成从传热面的高温流体流动方向的大致中央部到高温流体的流出侧端部，沿高温流体流动方向的连续沟形部分，构成与上述冷凝液排除沟部连通的冷凝液流路部。

3.根据权利要求1或2所述的冷凝器，其特征是，

上述传热面由上述冷凝液排除沟部划分成若干区域，在传热面上划分出的各个区域分别形成有一定形状、高温流体侧与低温流体侧凹凸正好相反而共同形成的一定凹凸花纹；

上述各区域的凹凸花纹由一个或多个大小使高温流体的热转移率达到最佳的凹凸形状部分以及大小使低温流体的热转移率达到最佳的凹凸形状部分，按一定的配置组合形成。

4.根据权利要求3所述的冷凝器，其特征是，上述传热面的一个或多个区域的凹凸花纹，由多个沿高温流体流动方向为连续凸条形或沟形、且具有按低温流体的最佳热转移率设定的间距、在低温流体流动方向横截面为并立的大致波浪形的凹凸花纹，以及沿高温流体流动方向为连续凸条形或沟形、且具有按高温流体的最佳热转移率设定的另一种间距、在低温流体流动方向横截面为并立的大致波浪形的凹凸花纹，组合形成。

5.根据权利要求3或4所述的冷凝器，其特征是，上述传热面被划分出的多个区域中，至少在比上述冷凝液流路部更靠高温流体流动方向上游侧的区域的凹凸花纹，由向着高温流体流动方向按一定角度倾斜的连续凸条形或沟形、且在与该倾斜方向成垂直相交的方向具有按低温流体的最佳热转移率设定的间距、在低温流体流动方向横截面为并立的大致波浪形的凹凸花纹，以及向着高温流体流动方向按一定角度倾斜的连续凸条形或沟形、且在与该倾斜方向成垂直相交的方向具有按高温流体的最佳热转移率设定的另一种间距、在低温流体流动方向横截面为并立的大致波浪形的凹凸花纹，组合形成。

6.根据权利要求4或5所述的冷凝器，其特征是，上述的凹凸花纹为具有按低温流体的最佳热转移率设定的间距并立设置的凸条形或沟形部分，同具有按高温流体的最佳热转移率设定的、且与上述按低温流体的最佳热转移率设定的间距相比、间距极小的凸条形或沟形部分组合、一体成形的、横截面为复合波浪形的凹凸形状。

7.根据权利要求1至6中任何一项所述的冷凝器，其特征是，上述传热面，在高温流体流动方向的高温流体流出侧端部起一定范围的区域内，形成沿高温流体流动方向连续的凸条形或沟形、沿低温流体流动方向按一定间距并立、横截面大致呈波浪形的凹凸形状的凹凸花纹。

8.根据权利要求1至7中任何一项所述的冷凝器，其特征是，上述传热面，在高温流体流动方向的高温流体流出侧端部起一定范围的区域内，形成沿高温流体流动方向连续的凸条形或沟形、沿低温流体流动方向按一定间距并立、横截面大致呈波浪形的凹凸形状的凹凸花纹。

9.根据权利要求1至8中任何一项所述的冷凝器，其特征是，

上述传热面由各边方向分别与高温流体流动方向与低温流体流动方向一致的矩形或正方形大致呈板状的板状体形成；

上述传热面的各区域的凹凸花纹是关于与高温流体流动方向平行的、传热面二等分线对称的形状。