[发明专利]用于水冷式垂直冷凝管外的除液装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的用于水冷式垂直冷凝管外的除液装置，是一种用于冷凝器中的强化传热和相变的装置。

背景技术

冷凝器是把气体或蒸气转变成液体的装置。冷凝器是制冷、空调与化工等行业中非常重要的设备，发电厂要用许多冷凝器使涡轮机排出的蒸气得到冷凝；在冷冻厂中用冷凝器来冷凝氨和氟利昂之类的致冷蒸气。石油化学工业中用冷凝器使烃类及其他化学蒸气冷凝。在蒸馏过程中，把蒸气转变成液态的装置称为冷凝器。所有的冷凝器都是把气体或蒸气的热量带走而运转的。

冷凝器按其冷却介质不同，可分为水冷式、空气冷却式、蒸发式三大类。立式壳管式冷凝器由于冷却流量大流速高，使得传热系数较高，对水质要求不高，并且垂直安装占地面积小，且可以安装在室外，使其在水源充足的地方得到了较好的应用。

在冷凝器工作过程中，蒸气在管壁面冷凝，由于冷凝液的热导率低，因此强化冷凝传热的关键在于减小冷凝液膜厚度。膜状冷凝，是冷凝过程的一种。特点是冷凝液能形成液膜而完全润湿器壁表面。液膜愈积愈厚，多余的冷凝液就沿壁流下。由于壁面上始终覆盖着一层液膜，壁面和被冷凝蒸气间的传热遇到了阻力，所以传热效率较低于滴状冷凝。现有技术通常通过采用可减小液膜厚度的纵槽管和波纹管来降低液膜厚度。这些冷凝管利用液体表面张力的作用，使冷凝液体集中于槽沟底部，而其他表面上的液膜厚度减薄。此外，蒸气在管束外冷凝时，要合理布置管束位置，以减少上排管子表面的冷凝液对下排管子冷凝作用的影响，并避免液膜明显增厚。强化冷凝传热的另一途径是维持滴状冷凝，为此可在壁面上涂以疏水性涂层，或在蒸气中喷入少量油性添加物，但都难以得到持久的滴状冷凝，冷凝器液膜厚度直接影响到整个冷凝效率，如何减小冷凝的液膜厚度是有待进一步研究的问题。

另一方面，由于冷凝器的冷却水常采用自然水源，如江河、池塘等水源，此类冷却水中含有较多的凝絮物、纤维杂质等易沉降和吸附的固体，冷却水中的悬浮杂质沉积到冷凝管内壁面也会影响到冷凝管的换热效果，如何有效得防止冷凝管内壁面结垢也是需要进一步研究的问题。

发明内容

为了克服现有水冷式垂直冷凝管外冷凝液膜的存在弱化冷凝效率、冷凝管内壁面沉积或吸附杂质造成冷凝管换热效果下降等不足，本发明一种新型的水冷式垂直冷凝管外刮液装置，通过自动往复运动的刮液装置来刮掉冷凝管外壁面的液膜和液滴，使得冷凝管外的冷凝热阻减小,从而提高冷凝效率。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案是：

一种用于水冷式垂直冷凝管外的除液装置，由冷凝管、刮液装置、支撑架、定滑轮、动滑轮、滑轮线、悬吊环状磁铁、弹簧、悬吊线、悬吊接水盆、粗管路、虹吸管、冷却水出口组成。冷凝管内为冷却水，管外空间充满冷凝气体。支撑架水平放置，固定连接于冷凝管内壁面上，所述定滑轮与支撑架下部固定连接，所述动滑轮与定滑轮通过滑轮线可滑动连接，滑轮线一端连接定滑轮下的钩子，另一端绕过动滑轮滑槽和定滑轮滑槽后与悬吊环状磁铁顶部固定连接。所述环状磁铁外壁面与冷凝管内壁面可滑动接触。所述弹簧其外径与冷凝管内径相等，弹簧下端固定连接于环状磁铁上端，弹簧外圈轻贴于冷凝管内壁面上，与冷凝管内壁面可滑动接触。所述刮液装置位于冷凝管外，刮液装置内壁面与冷凝管外壁面可滑动接触。所述悬吊接水盆位于冷凝管下方，通过悬吊线与动滑轮下的钩子固定连接。虹吸管位于接水盆内部，与接水盆底部固定连接。悬吊接水盆下方的粗管路底部为冷却水出口。所述刮液装置由平行布置的三层契形刮液圈和竖直的刮液环连接杆组成，最下层契形刮液圈位置与冷凝管内的环状磁铁的位置相对应。

所述冷凝管为铜、铝合金或不锈钢等非磁性材质构成，最下层契形刮液环和悬吊环形磁铁为耐高温和腐蚀的磁铁，上两层刮液环、刮液环连接杆、动滑轮、悬吊接水盆及虹吸管为密度小于1g/cm³的轻质塑料构成。

所述刮液装置、悬吊磁铁及悬吊接水盆，其质量满足以下关系式：

2(Gg+Gc+f)＝(0.8～0.9)Gm   (1)

2(Gg+Gc-f)＝(1.1～1.2)Gk   (2)

其中，Gg为刮液装置的重量，Gc为悬吊磁铁的重量，f为刮液装置、悬吊磁铁、弹簧和滑轮总的摩擦阻力，G_m为水位达虹吸管上方弯曲部分时接水盆的总重量(包含动滑轮重量)，G_k为水位处于虹吸管吸入口时接水盆的总重量(包含动滑轮重量)。