專利名稱：一種殼管套管復合式降膜冷凝器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種殼管套管復合式降膜冷凝器，屬于熱工技術(shù)和熱泵技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
空調(diào)制冷主機、中小型熱泵熱水器、蒸汽供熱換熱器、熱電廠凝汽器、化工冷 凝過程等均需采用冷凝器，其性能水平和成本對整機或系統(tǒng)性能提高和成本控制有著重 要影響。冷凝器的種類很多，其中殼管式冷凝器大量應用于大中型或部分小型系統(tǒng)和設(shè) 備中，其加工工藝簡單，質(zhì)量可靠，但是存在換熱器整體傳熱系數(shù)較低的缺點，導致同 樣換熱量下所需的傳熱面積大、耗費材料多、占用空間大等問題。如何強化冷凝器的換熱能力一直是熱泵領(lǐng)域理論和應用方面的主要關(guān)注點之 一，近年來隨著人們對于冷凝器內(nèi)發(fā)生的復雜的兩相流換熱過程進行了更為深入的理論 和實驗研究，對其換熱特點及其優(yōu)化措施也進行了更多的探討，并獲得了一些重要成果 和進展。例如，考察冷凝換熱中的復雜的兩相流的發(fā)展特點，隨著凝結(jié)液的增多，換熱 管截面上反映蒸汽所占比例的空泡率逐漸降低，在濕蒸汽與管壁間的液膜也逐漸增厚， 其在傳熱熱阻中所占比例越來越多，并成為主要矛盾，導致冷凝器換熱能力下降，而許 多廠家為節(jié)省成本選配盡可能小的換熱器，帶來熱泵制熱能力及其能效比(COP)的降 低。如果采取措施將換熱截面當?shù)氐目张萋侍岣?，其液膜厚度減薄，從而有效降低凝結(jié) 換熱熱阻，提高換熱能力，就可獲得更好的冷凝效果，有效降低冷凝器成本。這一理論 也為某些最新研究成果所證實，例如專利號為02130914.0、200520124971.3等即是采用 等流速強化凝結(jié)過程的方法解決大中型冷水機組的冷凝器強化換熱問題，但是其流速控 制要求高，更適用于負荷基本恒定的汽水換熱或熱泵系統(tǒng)，而若熱泵或系統(tǒng)運行過程中 負荷變化較大可能會出現(xiàn)性能下降，同時采用保持高流速以降低凝結(jié)液膜厚度也會使阻 力增大，影響熱泵等的熱工性能指標。為此，有必要尋求可控性更好的降膜冷凝方法。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的和任務是，針對上述存在的問題，采用最新凝結(jié)換熱兩相流 理論和實踐成果，將殼管式換熱器與輔助套管換熱器結(jié)合起來，在殼管式冷凝器中采用 變截面與及時排液相結(jié)合，增強冷凝過程的每一個階段的換熱強度，特別是降低凝結(jié)過 程中換熱管表面的凝結(jié)液膜厚度以大幅改善凝結(jié)換熱強度，而冷凝液匯集于套管進行過 冷，從而大幅增強冷凝器整體換熱效果，并且降低了殼管內(nèi)排除冷凝液的結(jié)構(gòu)組件的加 工難度，進一步縮小了殼管體積，為大幅提升熱泵或汽水換熱系統(tǒng)等的整機性能或降低 冷凝器成本提供技術(shù)基礎(chǔ)。本實用新型的具體描述是殼管套管復合式降膜冷凝器由殼體、換熱管、封 頭、管板、支承板、隔板、疏水器、被冷凝流體及被加熱流體進出口和輔助套管組成， 其中殼體上部設(shè)置有被冷凝流體進口，下部設(shè)置有被冷凝流體出口，封頭設(shè)置有被加熱
3流體進出口，被加熱流體進出口分別與換熱管相連，其特征在于所述的殼體(3)的內(nèi)部 由上隔板(11)分為2個腔體，上隔板(11)的一端與管板(6)連接，另一端開口，上腔體 (G1)通過該端開口與下部降膜腔體(G2)相連，下部降膜腔體(G2)設(shè)置有一組繞流隔板 (8)，與殼體內(nèi)部下側(cè)相連接的繞流隔板(8)的底部均設(shè)置有疏水器(10)，疏水器(10)分 別開口于該繞流隔板的前后兩側(cè)，上腔體(G1)中設(shè)置有一級換熱器(5a)，下部降膜腔體 (G2)中設(shè)置有二級換熱器(5)，殼體被冷凝流體出口(D)與輔助套管(12)的一端的被冷 卻流體進口相連，輔助套管(12)的另一端設(shè)置于被冷卻流體出口(F)和被加熱流體進口 (E)，輔助套管(12)的被加熱流體出口與殼體一端的被加熱流體進口(A)相連。每一個疏水器(10)均為一個或一組毛細管結(jié)構(gòu)，或者一個或一組直接開孔結(jié) 構(gòu)。—級換熱管(5a)、二級換熱管(5)均采用內(nèi)外雙側(cè)強化的高效換熱管結(jié)構(gòu)，其 中外側(cè)采用針刺式肋管結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)采用螺紋強化結(jié)構(gòu)。另一種結(jié)構(gòu)方式設(shè)置于下部降膜腔體(G2)的換熱管(5)采用內(nèi)外雙側(cè)強化的 高效換熱管結(jié)構(gòu)，其中外側(cè)采用針刺式肋管結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)采用螺紋強化結(jié)構(gòu)，設(shè)置于上腔 體(G1)的換熱管(5a)采用多頭螺旋管結(jié)構(gòu)、外側(cè)或內(nèi)側(cè)螺紋管結(jié)構(gòu)或光管結(jié)構(gòu)。一級換熱管(5a)、二級換熱管(5)采用銅管或不銹鋼管結(jié)構(gòu)。上腔體、輔助套管的過流截面積嚴格控制，以增強過熱蒸汽和過冷液換熱能 力，從而實現(xiàn)冷凝器整體的高效換熱。本實用新型在每個階段均采用不同換熱結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了保持凝結(jié)過程的高空泡率 并使凝結(jié)液膜厚度得到有效降低，從而獲得最佳凝結(jié)換熱強度，并在過熱蒸汽或過冷液 階段也均實現(xiàn)高效換熱，從而達到大幅增強冷凝器換熱管整體傳熱系數(shù)的效果，大幅降 低所需傳熱面積，可節(jié)省換熱管材料30 40%的重量，最高可節(jié)省約50%的管材。該 裝置實現(xiàn)了冷凝換熱過程的根本性調(diào)整，大幅提升冷凝器性能，生產(chǎn)工藝簡單可靠，具 有良好的可實施性，可廣泛適用于大中型制冷主機、中小型熱泵熱水器、蒸汽供熱換熱 器、熱電廠凝汽器、化工冷凝過程的換熱器等。

圖1、2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1、2中各部件編號與名稱如下封頭1、管板2、殼體3、支承板4、二級換熱管5、一級換熱管5a、管板6、封 頭7、繞流隔板8、疏水器10、上隔板11、輔助套管12、套管換熱管13、套管外管14、 被加熱流體進口 A、被加熱流體出口 B、被冷凝流體進口 C、被冷凝流體出口 D、被加熱 流體進口 E、被冷卻流體出口 F、上腔體G1、下部降膜腔體G2。
具體實施方式
圖1、2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。殼管套管復合式降膜冷凝器由殼體、換熱管、封頭、管板、支承板、隔板、疏 水器、被冷凝流體及被加熱流體進出口和輔助套管組成，其中殼體上部設(shè)置有被冷凝流 體進口，下部設(shè)置有被冷凝流體出口，封頭設(shè)置有被加熱流體進出口，被加熱流體進出口分別與換熱管相連，其特征在于所述的殼體(3)的內(nèi)部由上隔板(11)分為2個腔體， 上隔板(11)的一端與管板(6)連接，另一端開口，上腔體(G1)通過該端開口與下部降 膜腔體(G2)相連，下部降膜腔體(G2)設(shè)置有一組繞流隔板(8)，與殼體內(nèi)部下側(cè)相連接 的繞流隔板(8)的底部均設(shè)置有疏水器(10)，疏水器(10)分別開口于該繞流隔板的前后 兩側(cè)，上腔體(G1)中設(shè)置有一級換熱器(5a)，下部降膜腔體(G2)中設(shè)置有二級換熱器 (5)，殼體被冷凝流體出口(D)與輔助套管(12)的一端的被冷卻流體進口相連，輔助套管 (12)的另一端設(shè)置于被冷卻流體出口(F)和被加熱流體進口(E)，輔助套管(12)的被加 熱流體出口與殼體一端的被加熱流體進口(A)相連。每一個疏水器(10)均為一個或一組毛細管結(jié)構(gòu)。一級換熱管(5a)、二級換熱管(5)均采用內(nèi)外雙側(cè)強化的高效換熱管結(jié)構(gòu)，其 中外側(cè)采用針刺式肋管結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)采用螺紋強化結(jié)構(gòu)。設(shè)置于下部降膜腔體(G2)的換熱管(5)采用內(nèi)外雙側(cè)強化的高效換熱管結(jié)構(gòu)， 其中外側(cè)采用針刺式肋管結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)采用螺紋強化結(jié)構(gòu)，設(shè)置于上腔體(G1)的換熱管 (5a)采用多頭螺旋管結(jié)構(gòu)。一級換熱管(5a)、二級換熱管(5)采用銅管結(jié)構(gòu)。需要說明的是，本實施例僅僅是本實用新型的具體實施方式
之一，任何采用本 裝置所描述結(jié)構(gòu)特點的冷凝器均屬本實用新型的保護范圍，包括對其做某些顯而易見的 改型或變通均屬此列。
權(quán)利要求1.一種殼管套管復合式降膜冷凝器，由殼體、換熱管、封頭、管板、支承板、隔 板、疏水器、被冷凝流體及被加熱流體進出口和輔助套管組成，其中殼體上部設(shè)置有被 冷凝流體進口，下部設(shè)置有被冷凝流體出口，封頭設(shè)置有被加熱流體進出口，被加熱流 體進出口分別與換熱管相連，其特征在于所述的殼體⑶的內(nèi)部由上隔板(11)分為2個 腔體，上隔板(11)的一端與管板(6)連接，另一端開口，上腔體(Gl)通過該端開口與下 部降膜腔體(G2)相連，下部降膜腔體(G2)設(shè)置有一組繞流隔板(8)，與殼體內(nèi)部下側(cè)相 連接的繞流隔板(8)的底部均設(shè)置有疏水器(10)，疏水器(10)分別開口于該繞流隔板的 前后兩側(cè)，上腔體(Gl)中設(shè)置有一級換熱器(5a)，下部降膜腔體(G2)中設(shè)置有二級換 熱器(5)，殼體被冷凝流體出口(D)與輔助套管(12)的一端的被冷卻流體進口相連，輔 助套管(12)的另一端設(shè)置于被冷卻流體出口(F)和被加熱流體進口(E)，輔助套管(12) 的被加熱流體出口與殼體一端的被加熱流體進口(A)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的殼管套管復合式降膜冷凝器，其特征在于所述的每一個疏水器 (10)均為一個或一組毛細管構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的殼管套管復合式降膜冷凝器，其特征在于所述的每一個疏水器 (10)均為一個或一組直接開孔結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的殼管套管復合式降膜冷凝器，其特征在于所述的一級換熱管 (5a)、二級換熱管(5)均采用內(nèi)外雙側(cè)強化的高效換熱管結(jié)構(gòu)，其中外側(cè)采用針刺式肋管 結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)采用螺紋強化結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的殼管套管復合式降膜冷凝器，其特征在于所述的設(shè)置于下部降 膜腔體(G2)的換熱管(5)采用內(nèi)外雙側(cè)強化的高效換熱管結(jié)構(gòu)，其中外側(cè)采用針刺式肋 管結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)采用螺紋強化結(jié)構(gòu)，設(shè)置于上腔體(Gl)的換熱管(5a)采用多頭螺旋管結(jié) 構(gòu)、外側(cè)或內(nèi)側(cè)螺紋管結(jié)構(gòu)或光管結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的殼管套管復合式降膜冷凝器，其特征在于所述的一級換熱管 (5a)、二級換熱管(5)采用銅管或不銹鋼管結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開了一種殼管套管復合式降膜冷凝器，由殼管和輔助套管組成，其特征在于殼體內(nèi)部由上隔板分為2個腔體，上腔體通過一端開口與下部降膜腔體相連，降膜腔體設(shè)置有一組繞流隔板，與下隔板相連接的繞流隔板前部均設(shè)置有疏水器，分別開口于該繞流隔板的前后兩側(cè)，殼體被冷凝流體出口與輔助套管的一端的被冷卻流體進口相連，輔助套管的另一端設(shè)置于被冷卻流體出口和被加熱流體進口，輔助套管的被加熱流體出口與殼體一端的被加熱流體進口相連。本裝置使凝結(jié)液膜厚度得到有效降低，大幅增強傳熱系數(shù)，節(jié)省換熱管材料30～50％。裝置可廣泛適用于大中型制冷主機、中小型熱泵熱水器、蒸汽供熱換熱器、熱電廠凝汽器、化工冷凝過程等。
文檔編號F25B39/04GK201803532SQ20102015198
公開日2011年4月20日 申請日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者張茂勇 申請人:張茂勇