CN215893304U - 高效气体冷凝换热设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高效气体冷凝换热设备，包括换热器；折流板，设置于所述换热器内，其中，所述折流板的间距沿所述换热器的轴向递减，且在间距最小处开始放大间距并形成除沫换热区；集液总成，至少包括集液管，所述集液管位于所述折流板间距处并设置于所述换热器的最低点，用于收集冷凝液。能够使气体介质在换热效率变低的区域增加与液体介质接触的行程，从而提高换热效率，进一步地提高其传热的质量以及减少其需要的换热面积因此能够确保在每段气液换热的区域都能够收集到冷凝液，从而防止冷凝液的堆积，及时外移冷凝液，防止换热器被部分或全部淹没，也能防止冷凝液堵塞气体介质出口造成气相短路的问题。

Description

高效气体冷凝换热设备

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，具体而言，涉及一种高效气体冷凝换热设备。

背景技术

冷凝是指物质从气态液化，变成液体的现象，冷凝过程中，气体逐渐液化，体积不断减小。冷凝过程主要分为两种，一种称为膜状冷凝，另一种称为滴状冷凝。

膜状冷凝中冷凝液能很好地润湿壁面，在壁面上形成一层连续的液膜，冷凝过程只在液膜与蒸气的分界面上进行，冷凝放出的汽化相变焓必须穿过这层液膜才能传到冷却壁面。

绝大部分的冷凝过程属于膜状冷凝，液膜层就成为主要的传热阻力，液膜的传热系数越高或液膜的厚度越薄，传递的热量就越多。因此在设计冷凝器时，为了提高冷凝传热系数，需考虑避免凝液膜不断加厚，以及如何促使凝液膜减薄。

卧式冷凝器，就是因为在壳程中凝液不断地从管子上滴落下来，使液膜层不会随冷凝量的增加而不断地加厚。

目前冷凝换热器设计折流板间距相同，气体不断液化后，导致换热器内气体流速大幅度减小，传热系数降低。另外，冷凝液只有一个出口，不能及时排出，容易造成壳程底部液相淹没部分换热管。折流板底部留液相通道又容易导致气相短路等问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型第一方面提供了一种高效气体冷凝换热设备。

本实用新型提供了一种高效气体冷凝换热设备，包括换热器；折流板，设置于所述换热器内，其中，所述折流板的间距沿所述换热器的轴向递减，且在间距最小处开始放大间距并形成除沫换热区；集液总成，至少包括集液管，所述集液管位于所述折流板间距处并设置于所述换热器的最低点，用于收集冷凝液。

本实用新型提出的高效气体冷凝换热设备，包括换热器、折流板以及集液总成。换热器用于实现介质之间的换热过程。具体地，换热器可以采用现有技术中的卧室冷凝器。折流板用于限制换热器内介质的流动方向，使其按照指定的路线进行流动，从而增加与其他介质之间的接触面积以及流动行程，进一步地提高换热效率以及质量。具体地，折流板的间距沿换热器的轴向递减，优选地，沿着气体介质的流动方向，折流板的间距递减。也就是说，通过上述结构的设置，能够使气体介质在换热效率变低的区域(换热器的后半段)增加与液体介质接触的行程，从而提高换热效率，进一步地提高其传热的质量以及减少其需要的换热面积。此外，除沫换热区的间距放大，能够减少气体介质出口的速度，从而防止雾沫的夹带。集液总成用于及时的收集气体冷凝后形成的冷凝液。具体地，集液管设置在折流板间距处，因此能够确保在每段气液换热的区域都能够收集到冷凝液，从而防止冷凝液的堆积，及时外移冷凝液，防止换热器被部分或全部淹没，也能防止冷凝液堵塞气体介质出口造成气相短路的问题。

根据本实用新型上述技术方案的高效气体冷凝换热设备，还可以具有以下附加技术特征：

在上述技术方案中，所述折流板为弓形挡板，呈一上一下或一左一右的结构相对布置在所述换热器内，所述弓形挡板的间距沿所述换热器的轴向递减。

在该技术方案中，折流板为弓形挡板。具体地，可以呈一上一下或一左一右的结构相对布置在所述换热器内。当其为一上一下的结构时，集液管设置在相邻的弓形挡板之间，并靠近下方的弓形挡板，且集液管要设置在换热器下壁面的最低点，以保证冷凝液汇集并及时排出。当其为一左一右的结构时，集液管设置在相邻的弓形挡板之间，并设置在换热器下壁面的最低点，以保证冷凝液及汇集并及时排除。

在上述技术方案中，所述折流板为螺旋挡板，且其螺旋角度沿所述换热器的轴向递减，以构成间距递减结构。

在该技术方案中，折流板还可以为螺旋挡板。具体地，螺旋挡板的螺旋角度沿着换热器的轴向递减，保证相邻的螺片之间间距递减，从而能够使气体介质在换热效率变低的区域(换热器的后半段)增加与液体介质接触的行程，进一步地提高换热效率。

在上述任一项技术方案中，所述集液总成还包括集液总管，与所述集液管连通，并设置于所述换热器的下方；出液管，与所述集液总管连通，且所述出液管的出液口高度高于所述集液总成的水平高度，但不高于所述换热器底部的水平高度。

在该技术方案中，集液总成包括集液总管和出液管。其中，集液总管用于将来自集液管的冷凝液收集起来，方便统一排出。具体地，集液总管与换热器的轴向水平设置在集液管的出液口。出液管连接在集液总管的一侧，且保证出液管的出液口的高度大于集液总成的水平高度，但低于换热器底部的水平高度，从而保证冷凝液的正常流出。

在上述技术方案中，还包括U形液封，与所述出液管连通。

在该技术方案中，还包括U形液封。U形液封用于防止冷凝液回流，方便冷凝液的排出。

在上述技术方案中，还包括第一金属丝网，填充于所述除沫换热区；和/或第二金属丝网，填充于所述换热器的壳程换热区。

在该技术方案中，还包括第一金属丝网和第二金属丝网。第一金属丝网填充在除沫换热区，从而保证除雾沫的效果，进一步地减少雾沫夹带。第二金属丝网填充在换热器的壳程换热区，从而达到提高冷凝以及增加传热效果。

在上述技术方案中，所述换热器包括封头；管板，所述封头与所述管板之间形成一对相对的介质腔，用于液体介质的容纳；壳程腔，设置于所述管板之间，以提供气体介质的容纳；换热管，设置于所述壳程腔内，并贯通所述管板，以提供液体介质的输送。

在该技术方案中，换热器包括封头、管板、壳程腔和换热管。上述结构为换热器的通常结构。其中，壳程腔用于气相介质的流通、换热管内用于液体介质的流通，两者呈相对运动，从而完成换热过程。

在上述任一技术方案中，所述换热器还包括液体介质端口，设置于所述介质腔；气体介质端口，设置于所述壳程腔。

在该技术方案中，换热器包括液体介质端口和气体介质端口。液体介质端口用于液体的出入，气体介质端口用于气体介质的出入。

在上述技术方案中，所述液体介质端口包括冷介质入口，设置于其中一个所述介质腔；冷介质出口，设置于其中另一个所述介质腔。

在该技术方案中，液体介质端口包括冷介质入口和冷介质出口。冷介质入口用于介质的进入，从而顺利在换热器内完成换热过程，冷介质出口则用于完成换热之后的介质流出。

在上述技术方案中，所述气体介质端口包括气相进口，设置于所述壳程腔；惰气出口，设置于所述壳程腔，并与所述气相进口相对布置。

在该技术方案中，气体介质端口包括气相进口和惰气出口。气相进口用于气体介质的进入，惰气出口则用于不能冷凝的气体流出。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一个实施例的高效气体冷凝换热设备的结构图；

图2是本实用新型另一个实施例的高效气体冷凝换热设备的结构图。

其中，图1至图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

102换热器，1022封头，1024管板，1026壳程腔，1028换热管，104折流板，106集液总成，1062集液管，1064集液总管，1066出液管，108除沫换热区，110U形液封，112冷介质入口，114冷介质出口，116气相进口，118惰气出口。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图2来描述根据本实用新型一些实施例提供的高效气体冷凝换热设备。

本申请的一些实施例提供了一种高效气体冷凝换热设备。

如图1或图2所示，本实用新型第一个实施例提出了一种高效气体冷凝换热设备，包括换热器102；折流板104，设置于所述换热器102内，其中，所述折流板104的间距沿所述换热器102的轴向递减，且在间距最小处开始放大间距并形成除沫换热区108；集液总成106，至少包括集液管1062，所述集液管1062位于所述折流板104间距处并设置于所述换热器102的最低点，用于收集冷凝液。

本实用新型提出的高效气体冷凝换热设备，包括换热器102、折流板104以及集液总成106。换热器102用于实现介质之间的换热过程。具体地，换热器102可以采用现有技术中的卧室冷凝器。折流板104用于限制换热器102内介质的流动方向，使其按照指定的路线进行流动，从而增加与其他介质之间的接触面积以及流动行程，进一步地提高换热效率以及质量。具体地，折流板104的间距沿换热器102的轴向递减，优选地，沿着气体介质的流动方向，折流板104的间距递减。也就是说，通过上述结构的设置，能够使气体介质在换热效率变低的区域(换热器102的后半段)增加与液体介质接触的行程，从而提高换热效率，进一步地提高其传热的质量以及减少其需要的换热面积。此外，除沫换热区108的间距放大，能够减少气体介质出口的速度，从而防止雾沫的夹带。集液总成106用于及时的收集气体冷凝后形成的冷凝液。具体地，集液管1062设置在折流板104间距处，因此能够确保在每段气液换热的区域都能够收集到冷凝液，从而防止冷凝液的堆积，及时外移冷凝液，防止换热器102被部分或全部淹没，也能防止冷凝液堵塞气体介质出口造成气相短路的问题。

本实用新型第二个实施例提出了一种高效气体冷凝换热设备，且在第一个实施例的基础上，如图1所示，所述折流板104为弓形挡板，呈一上一下或一左一右的结构相对布置在所述换热器102内，所述弓形挡板的间距沿所述换热器102的轴向递减。

在本实施例中，折流板104为弓形挡板。具体地，可以呈一上一下或一左一右的结构相对布置在所述换热器102内。当其为一上一下的结构时，集液管1062设置在相邻的弓形挡板之间，并靠近下方的弓形挡板，且集液管1062要设置在换热器102下壁面的最低点，以保证冷凝液汇集并及时排出。当其为一左一右的结构时，集液管1062设置在相邻的弓形挡板之间，并设置在换热器102下壁面的最低点，以保证冷凝液及汇集并及时排除。

本实用新型第三个实施例提出了一种高效气体冷凝换热设备，且在第一个实施例的基础上，如图2所示，所述折流板104为螺旋挡板，且其螺旋角度沿所述换热器102的轴向递减，以构成间距递减结构。

在本实施例中，折流板104还可以为螺旋挡板。具体地，螺旋挡板的螺旋角度沿着换热器102的轴向递减，保证相邻的螺片之间间距递减，从而能够使气体介质在换热效率变低的区域(换热器102的后半段)增加与液体介质接触的行程，进一步地提高换热效率。

本实用新型第四个实施例提出了一种高效气体冷凝换热设备，且在上述任一实施例的基础上，如图1或图2所示，所述集液总成106还包括集液总管1064，与所述集液管1062连通，并设置于所述换热器102的下方；出液管1066，与所述集液总管1064连通，且所述出液管1066的出液口高度高于所述集液总成106的水平高度，但不高于所述换热器102底部的水平高度。

在本实施例中，集液总成106包括集液总管1064和出液管1066。其中，集液总管1064用于将来自集液管1062的冷凝液收集起来，方便统一排出。具体地，集液总管1064与换热器102的轴向水平设置在集液管1062的出液口。出液管1066连接在集液总管1064的一侧，且保证出液管1066的出液口的高度大于集液总成106的水平高度，但低于换热器102底部的水平高度，从而保证冷凝液的正常流出。

本实用新型第五个实施例提出了一种高效气体冷凝换热设备，且在上述任一实施例的基础上，如图1或图2所示，还包括U形液封110，与所述出液管1066连通。

在本实施例中，还包括U形液封110。U形液封110用于防止冷凝液回流，方便冷凝液的排出。

本实用新型第六个实施例提出了一种高效气体冷凝换热设备，且在上述任一实施例的基础上，如图1或图2所示，还包括第一金属丝网，填充于所述除沫换热区108；和/或第二金属丝网，填充于所述换热器102的壳程换热区。

在本实施例中，还包括第一金属丝网和第二金属丝网。第一金属丝网填充在除沫换热区108，从而保证除雾沫的效果，进一步地减少雾沫夹带。第二金属丝网填充在换热器102的壳程换热区，从而达到提高冷凝以及增加传热效果。

本实用新型第七个实施例提出了一种高效气体冷凝换热设备，且在上述任一实施例的基础上，如图1或图2所示，所述换热器102包括封头1022；管板1024，所述封头1022与所述管板1024之间形成一对相对的介质腔，用于液体介质的容纳；壳程腔1026，设置于所述管板1024之间，以提供气体介质的容纳；换热管1028，设置于所述壳程腔1026内，并贯通所述管板1024，以提供液体介质的输送。

在本实施例中，换热器102包括封头1022、管板1024、壳程腔1026和换热管1028。上述结构为换热器102的通常结构。其中，壳程腔1026用于气相介质的流通、换热管1028内用于液体介质的流通，两者呈相对运动，从而完成换热过程。

本实用新型第八个实施例提出了一种高效气体冷凝换热设备，且在上述任一实施例的基础上，如图1或图2所示，所述换热器102还包括液体介质端口，设置于所述介质腔；气体介质端口，设置于所述壳程腔1026。

在本实施例中，换热器102包括液体介质端口和气体介质端口。液体介质端口用于液体的出入，气体介质端口用于气体介质的出入。

本实用新型第九个实施例提出了一种高效气体冷凝换热设备，且在上述任一实施例的基础上，如图1或图2所示，所述液体介质端口包括冷介质入口112，设置于其中一个所述介质腔；冷介质出口114，设置于其中另一个所述介质腔。

在本实施例中，液体介质端口包括冷介质入口112和冷介质出口114。冷介质入口112用于介质的进入，从而顺利在换热器102内完成换热过程，冷介质出口114则用于完成换热之后的介质流出。

本实用新型第十个实施例提出了一种高效气体冷凝换热设备，且在上述任一实施例的基础上，如图1或图2所示，所述气体介质端口包括气相进口116，设置于所述壳程腔1026；惰气出口118，设置于所述壳程腔1026，并与所述气相进口116相对布置。

在本实施例中，气体介质端口包括气相进口116和惰气出口118。气相进口116用于气体介质的进入，惰气出口118则用于不能冷凝的气体流出。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效气体冷凝换热设备，其特征在于，包括：

换热器(102)；

折流板(104)，设置于所述换热器(102)内，其中，所述折流板(104)的间距沿所述换热器(102)的轴向递减，且在间距最小处开始放大间距并形成除沫换热区(108)；

集液总成(106)，至少包括集液管(1062)，所述集液管(1062)位于所述折流板(104)间距处并设置于所述换热器(102)的最低点，用于收集冷凝液。

2.根据权利要求1所述的高效气体冷凝换热设备，其特征在于，所述折流板(104)为弓形挡板，呈一上一下或一左一右的结构相对布置在所述换热器(102)内，所述弓形挡板的间距沿所述换热器(102)的轴向递减。

3.根据权利要求1所述的高效气体冷凝换热设备，其特征在于，所述折流板(104)为螺旋挡板，且其螺旋角度沿所述换热器(102)的轴向递减，以构成间距递减结构。

4.根据权利要求2或3所述的高效气体冷凝换热设备，其特征在于，所述集液总成(106)还包括：

集液总管(1064)，与所述集液管(1062)连通，并设置于所述换热器(102)的下方；

出液管(1066)，与所述集液总管(1064)连通，且所述出液管(1066)的出液口高度高于所述集液总成(106)的水平高度，但不高于所述换热器(102)底部的水平高度。

5.根据权利要求4所述的高效气体冷凝换热设备，其特征在于，还包括：

U形液封(110)，与所述出液管(1066)连通。

6.根据权利要求2或3所述的高效气体冷凝换热设备，其特征在于，还包括：

第一金属丝网，填充于所述除沫换热区(108)；和/或

第二金属丝网，填充于所述换热器(102)的壳程换热区。

7.根据权利要求2或3所述的高效气体冷凝换热设备，其特征在于，所述换热器(102)包括：

封头(1022)；

管板(1024)，所述封头(1022)与所述管板(1024)之间形成一对相对的介质腔，用于液体介质的容纳；

壳程腔(1026)，设置于所述管板(1024)之间，以提供气体介质的容纳；

换热管(1028)，设置于所述壳程腔(1026)内，并贯通所述管板(1024)，以提供液体介质的输送。

8.根据权利要求7所述的高效气体冷凝换热设备，其特征在于，所述换热器(102)还包括：

液体介质端口，设置于所述介质腔；

气体介质端口，设置于所述壳程腔(1026)。

9.根据权利要求8所述的高效气体冷凝换热设备，其特征在于，所述液体介质端口包括：

冷介质入口(112)，设置于其中一个所述介质腔；

冷介质出口(114)，设置于其中另一个所述介质腔。

10.根据权利要求8所述的高效气体冷凝换热设备，其特征在于，所述气体介质端口包括：

气相进口(116)，设置于所述壳程腔(1026)；

惰气出口(118)，设置于所述壳程腔(1026)，并与所述气相进口(116)相对布置。

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