[实用新型]一种壳管式降膜冷凝器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种壳管式降膜冷凝器，属于冷凝技术和热泵技术领域。 

背景技术

空调制冷主机、中小型热泵热水器、蒸汽供热换热器、热电厂凝汽器、化工冷凝过程等均需采用冷凝器，其性能水平和成本对整机或系统性能提高和成本控制有着重要影响。冷凝器的种类很多，其中壳管式冷凝器大量应用于大中型或部分小型系统和设备中，其加工工艺简单，质量可靠，但是存在换热器整体传热系数较低的缺点，导致同样换热量下所需的传热面积大、耗费材料多、占用空间大等问题。 

如何强化冷凝器的换热能力一直是热泵领域理论和应用方面的主要关注点之一，近年来随着人们对于冷凝器内发生的复杂的两相流换热过程进行了更为深入的理论和实验研究，对其换热特点及其优化措施也进行了更多的探讨，并获得了一些重要成果和进展。例如，考察冷凝换热中的复杂的两相流的发展特点，随着凝结液的增多，换热管截面上反映蒸汽所占比例的空泡率逐渐降低，在湿蒸汽与管壁间的液膜也逐渐增厚，其在传热热阻中所占比例越来越多，并成为主要矛盾，导致冷凝器换热能力下降，而许多厂家为节省成本选配尽可能小的换热器，带来热泵制热能力及其能效比(COP)的降低。如果采取措施将换热截面当地的空泡率提高，其液膜厚度减薄，从而有效降低凝结换热热阻，提高换热能力，就可获得更好的冷凝效果，有效降低冷凝器成本。这一理论也为某些最新研究成果所证实，例如专利号为02130914.0、200520124971.3等即是采用等流速强化凝结过程的方法解决大中型冷水机组的冷凝器强化换热问题，但是其流速控制要求高，更适用于负荷基本恒定的汽水换热或热泵系统，而若热泵或系统运行过程中负荷变化较大可能会出现性能下降，同时采用保持高流速以降低凝结液膜厚度也会使阻力增大，影响热泵等的热工性能指标。为此，有必要寻求可控性更好的降膜冷凝方法。 

实用新型内容

本实用新型的目的和任务是，针对上述存在的问题，采用最新凝结换热两相流理论和实践成果，在壳管式冷凝器中采用变截面与及时排液相结合，增强冷凝过程的每一个阶段的换热强度，特别是降低凝结过程中换热管表面的凝结液膜厚度以大幅改善凝结换热强度，从而大幅增强冷凝器整体换热效果，为大幅提升热泵或汽水换热系统等的整机性能或降低冷凝器成本提供技术基础。

本实用新型的具体描述是：一种壳管式降膜冷凝器，由壳体、换热管、封头、管板、支承板、隔板、疏水器、被冷凝流体及被加热流体进出口组成，其中壳体上部设置有被冷凝流体进口，下部设置有被冷凝流体出口，封头设置有被加热流体进出口，被加热流体进出口分别与换热管相连，其特征在于所述的壳体(3)的内部由上隔板(11)和下隔板(9)分为3个顺次连通的腔体，上隔板(11)的一端与管板(6)连接，另一端开口，上腔体(G1)通过该端开口与中部降膜腔体(G2)相连，中部降膜腔体(G2)设置有一组绕流隔板(8)，并通过下隔板(9)的端部开口与下腔体(G3)相连，与下隔板(9)相连接的绕流隔板(8)的前部均设置有疏水器(10)，疏水器(10)分别开口于中部降膜腔体(G2)与下腔体(G3)，上腔体(G1)、中部降膜腔体(G2)与下腔体(G3)分别设置有一级换热管(5a)、二级换热管(5)和三级换热管(5b)。 

每一个与下隔板(9)相连接的绕流隔板(8)的前部的疏水器(10)均为一个或一组毛细管结构，或者一个或一组直接开孔结构。 

一级换热管(5a)、二级换热管(5)和三级换热管(5b)均采用内外双侧强化的高效换热管结构，其中外侧采用针刺式肋管结构，内侧采用螺纹强化结构。 

也可采用如下结构方式：设置于中部降膜腔体(G2)的换热管(5)采用内外双侧强化的高效换热管结构，其中外侧采用针刺式肋管结构，内侧采用螺纹强化结构，设置于上腔体(G1)的一级换热管(5a)和下腔体(G3)的三级换热管(5b)采用多头螺旋管结构、外侧或内侧螺纹管结构或光管结构。 

一级换热管(5a)、二级换热管(5)和三级换热管(5b)采用铜管或不锈钢管结构。