一種適用于含相變換熱器的布管結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于換熱器布管【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種適用于含相變換熱器的布管結(jié)構(gòu)。本布管結(jié)構(gòu)包括殼體，殼體中設置有氣相冷凝整體布管區(qū)和/或液相沸騰整體布管區(qū)，氣相冷凝整體布管區(qū)和/或液相沸騰整體布管區(qū)中均設有用于將整體布管區(qū)分隔為若干局部布管區(qū)的、互相連通且縱橫交錯的氣道。所述氣道包括若干橫氣道、縱氣道以及斜氣道。本發(fā)明引入了氣道設計，即在整體布管區(qū)域內(nèi)，設置若干互相連通且縱橫交錯的橫氣道、縱氣道及斜氣道的組合，有效地提高了管束間的氣相逸出速率，顯著改善了管束間氣體流動狀況和傳熱工況，在不增加設備筒徑的情況下，有效提高傳熱效率，同時易于應用推廣和實現(xiàn)精細設計。
【專利說明】一種適用于含相變換熱器的布管結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于換熱器布管【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種適用于含相變換熱器的布管結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)冷換設備中的相變傳熱發(fā)生在氣相和液相之間，由于介質(zhì)在兩種相態(tài)下的熱力性質(zhì)存在巨大差異，當發(fā)生相變時會引起局部流速的急劇變化，進而帶來流場的劇烈擾動，尤其當設備受到一定的尺寸限制時，對換熱器的整體傳熱性能和機械性能都會帶來不利的影響。
[0003]下面分別從兩種相變方向來加以說明。
[0004]當換熱器應用于液相沸騰換熱工況時，此時換熱管浸潤于整個液相空間，并對液相進行加熱進而產(chǎn)生相變，這種換熱屬于大容器核態(tài)沸騰。這種相變導致了氣液兩相之間相互干擾的復雜流場，大大降低了管束間流動的穩(wěn)定性。由于管束與殼體之間沒有足夠大的空間作為允許的氣相上升通道，具有較低導熱系數(shù)的氣泡將會在管束間進行積聚，并形成較大熱阻的氣相隔熱層，削弱了管束的整體傳熱性能；與此同時，隨著流動的進行，氣相不斷積聚和破裂，造成了局部壓力的高頻次變化，在次生渦街和二次流的影響下對管束形成沖撞，久之就會造成管束的破壞。
[0005]當換熱器應用于氣相冷凝換熱工況時，氣相由殼體下方進入管束之間換熱，冷凝后的液相在降落過程中受到上升氣流的阻滯而不能及時排出，同時凝結(jié)在管束底部的液相也阻礙了氣相進入換熱工作空間，造成換熱面積得不到充分利用，降低了整體傳熱效率。
[0006]目前針對含相變換熱器的布管設計基本沿襲傳統(tǒng)的布管方式，即以正三角形和正方形布管為主，然而這種布管方式并沒有解決氣相在管束間積聚而使得傳熱效率降低的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明提供了一種適用于含相變換熱器的布管結(jié)構(gòu)，本布管結(jié)構(gòu)有效地解決了氣相在管束間積聚的問題，使得氣相和液相在管束之間能夠順暢地流動，從而顯著地提高了傳熱效率。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0009]—種適用于含相變換熱器的布管結(jié)構(gòu)，包括殼體，所述殼體中設置有氣相冷凝整體布管區(qū)和/或液相沸騰整體布管區(qū)，所述氣相冷凝整體布管區(qū)和/或液相沸騰整體布管區(qū)中均設有用于將整體布管區(qū)分隔為若干局部布管區(qū)的、互相連通且縱橫交錯的氣道。
[0010]同時，本發(fā)明還可以通過以下技術(shù)措施得以進一步實現(xiàn):
[0011]優(yōu)選的，所述氣道包括若干橫氣道、縱氣道以及斜氣道。
[0012]優(yōu)選的，所述殼體中設置有氣相冷凝整體布管區(qū)和液相沸騰整體布管區(qū)，所述氣相冷凝整體布管區(qū)通過支架架設在殼體內(nèi)部的上方區(qū)域，所述液相沸騰整體布管區(qū)設置在氣相冷凝整體布管區(qū)的下方。
[0013]本發(fā)明的原理和有益效果如下:
[0014]I)、本發(fā)明中的布管結(jié)構(gòu)打破了傳統(tǒng)的管板布管區(qū)域整體統(tǒng)一布管的思路，本發(fā)明在列管式換熱器傳統(tǒng)布管結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，引入了氣道設計，即在整體布管區(qū)域內(nèi)，設置若干橫氣道、縱氣道及斜氣道的組合。橫氣道、縱氣道及斜氣道互相連通且縱橫交錯，有效地避免乃至杜絕了氣相通道“短路”的問題發(fā)生，同時也顯著改善了管束間氣體流動狀況。
[0015]隨著氣道的引入，整體布管區(qū)被分隔成為若干局部布管區(qū)。由此形成的局部布管區(qū)的形狀包括但不局限為規(guī)則的幾何形狀。每個局部布管區(qū)中均可以按照傳統(tǒng)布管方式進行獨立的布管設計，即各個局部布管區(qū)的布管結(jié)構(gòu)可以根據(jù)工藝運行狀況布管，但不局限為同一種傳統(tǒng)布管結(jié)構(gòu)，也即各個局部布管區(qū)的布管結(jié)構(gòu)不必同時為正三角或正方形布管結(jié)構(gòu)。
[0016]本發(fā)明對于包含兩種相變方向之一的單體換熱設備或同時包含兩種相變方向的組合換熱裝置同樣適用，尤其適用于有限空間內(nèi)含相變換熱器的布管。
[0017]2)、本發(fā)明中的布管結(jié)構(gòu)可以有效改善相變流體在管束通道間的流動與傳熱，由于氣道的設計可以有效加速管外低導熱系數(shù)的氣相逸出，提高氣相逸出速率，從而避免了換熱表面上因介質(zhì)凝聚并形成以導熱為主導的低傳熱性能工況而影響傳熱性能。
[0018]3)、本布管結(jié)構(gòu)尤其適用于尺寸受限的含相變換熱器。氣道的引入可以提高含相變換熱器的傳熱狀況，額外增加的氣道面積并不過分犧牲換熱面積，在不增加設備筒徑的基礎(chǔ)上，大大提高了傳熱效率。
[0019]4)、本布管結(jié)構(gòu)可以針對有局部特殊工藝要求的換熱表面進行專門的配置。通過氣道的分布設計可以滿足某些特殊工況傳熱需求，為流場及溫度場優(yōu)化提供了設計切入。
[0020]5)、本布管結(jié)構(gòu)易于實現(xiàn)和推廣。本發(fā)明可以針對不同的工藝操作條件而進行靈活的氣道組合設計；各分布管區(qū)的布管也可以獨立進行，藉此可以實現(xiàn)換熱管布置的精細化設計。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明在液相沸騰換熱器中的布管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明在氣相冷凝換熱器中的布管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明在同一空間組合相變換熱器中的布管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中的附圖標記的含義如下:
[0025]1—殼體
[0026]20A—氣相冷凝整體布管區(qū)20B—液相沸騰整體布管區(qū)
[0027]21—橫氣道22—縱氣道23—斜氣道24—局部布管區(qū)
[0028]30—支架

【具體實施方式】
[0029]本布管結(jié)構(gòu)既可單獨應用于液相沸騰換熱器或氣相冷凝換熱器，也可應用于同時包含兩種相變方向的組合換熱裝置，即同一空間組合相變(蒸發(fā)-冷凝)換熱器。下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明中的布管結(jié)構(gòu)進行清楚、完整地描述。
[0030]實施例1
[0031]圖1所示為液相沸騰換熱器，此時換熱管束整體都浸潤于液相空間。
[0032]如圖1所示，氣相冷凝整體布管區(qū)20A中引入橫氣道21、縱氣道22和斜氣道23，氣相冷凝整體布管區(qū)20A由此被劃分成若干局部布管區(qū)24，每個局部布管區(qū)24內(nèi)的各個區(qū)域均可以按照傳統(tǒng)布管方式進行獨立地布管設計。
[0033]實施例2
[0034]圖2所示為氣相冷凝換熱器。
[0035]如圖2所示，液相沸騰整體布管區(qū)20B中設置有若干橫氣道21和縱氣道22，從而液相沸騰整體布管區(qū)20B被劃分成若干局部布管區(qū)24，每個局部布管區(qū)24內(nèi)的各個區(qū)域均可以按照傳統(tǒng)布管方式進行獨立地布管設計。
[0036]實施例3
[0037]圖3所示為包含兩個相變方向的同一空間組合相變換熱器。
[0038]如圖3所示，氣相冷凝整體布管區(qū)20A通過支架30架設在殼體10內(nèi)部的上方區(qū)域，液相沸騰整體布管區(qū)20B設置在氣相冷凝整體布管區(qū)20A的下方。
[0039]分別在氣相冷凝整體布管區(qū)20A、液相沸騰整體布管區(qū)20B的內(nèi)部引入橫氣道21、縱氣道22和斜氣道23，從而將整體布管區(qū)劃分成若干局部布管區(qū)24，每個局部布管區(qū)24內(nèi)的各個區(qū)域均可以按照傳統(tǒng)布管方式進行獨立地布管設計。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于含相變換熱器的布管結(jié)構(gòu)，包括殼體(10),其特征在于:所述殼體(10)中設置有氣相冷凝整體布管區(qū)(20A)和/或液相沸騰整體布管區(qū)(20B)，所述氣相冷凝整體布管區(qū)(20A)和/或液相沸騰整體布管區(qū)(20B)中均設有用于將整體布管區(qū)分隔為若干局部布管區(qū)的、互相連通且縱橫交錯的氣道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于含相變換熱器的布管結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述氣道包括若干橫氣道(21)、縱氣道(22)以及斜氣道(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于含相變換熱器的布管結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述殼體(10)中設置有氣相冷凝整體布管區(qū)(20A)和液相沸騰整體布管區(qū)(20B)，所述氣相冷凝整體布管區(qū)(20A)通過支架(30)架設在殼體(10)內(nèi)部的上方區(qū)域，所述液相沸騰整體布管區(qū)(20B)設置在氣相冷凝整體布管區(qū)(20A)的下方。
【文檔編號】F28D7/00GK104165533SQ201410353061
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】陳永東, 周兵, 江慧豐, 程沛 申請人:合肥通用機械研究院