[发明专利]一种具有分液功能的板式冷凝器

说明书

【技术领域】

本发明涉及冷凝器领域，尤其是一种强化相变传热，可用于蒸汽冷凝的具有分液功能的板式冷凝器。

【背景技术】

板式换热器是由一系列互相平行的具有波纹表面的金属薄板相互叠加而成，板与板之间的空间形成换热流体的通道，流体通过板片进行传热，单位体积有效传热面积较大，具有结构紧凑、换热系数高、组装灵活、使用方便等优点。板式换热器广泛适用于医药、食品及造船等行业。在上述行业中“液体-液体”之间换热情况较多，板式换热器的优势也较为明显。对于相变换热场合，如制冷空调、热泵与化工行业，专用的板式蒸发器和板式冷凝器较少。将现有的板式换热器应用于这些相变换热场合(如蒸发器和冷凝器)产生的效果较差。

用于相变换热场合中的蒸发器，英国APV公司专门开发出相关的板式蒸发器，其采用降膜蒸发原理，能够较好强化板式蒸发器传热效果。而对于板式冷凝器，现有应用中仅仅是在传统的“液-液”型板式换热器的基础上，增大蒸汽侧的孔径和板面波纹节距，以达到较好的减小流体压降的效果，但传热效果改善并不显著。

板式冷凝器是将蒸汽或气体中的热量带走，从而将其转变成液体的板式热交换装置。利用金属薄板形成的通道，蒸汽与冷却介质交叉布置，两股流体通过金属板进行传热。在大多数工业应用场合，蒸汽在低温壁面上凝结形成的冷凝液在壁面上铺展成液膜，这种冷凝称之为膜状冷凝。凝结放出的热量必须穿过液膜，而冷凝液的热导率较低，液膜成为凝结传热的主要热阻。因此，强化冷凝传热的关键是减薄液膜的厚度。

公开号为CN104154769A的中国专利申请公开《备自动除液功能的板式冷凝器》提出一种利用刮液板结构的自动除液功能的板式冷凝器，该结构理论上可以达到自动除液的功能。但该结构复杂不易加工，带有运动部件容易出故障，且结构上已经不具有传统的板式换热器的优势，使其应用受到较大限制。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有板式换热器不能及时排除冷凝液而导致板式冷凝器冷凝换热系数较低等不足，提出一具有分液功能的板式冷凝器，通过分液结构及时将冷凝液排除，有效降低板式冷凝器的液膜热阻，从而提高换热系数；同时，该结构可以实现冷凝过程的分程冷凝，可以实现冷凝过程的分段冷凝，减小传热温差，降低换热器损失。

为了实现上述目的，本发明是这样实现的：具有分液功能的板式冷凝器，包括前压紧板、后压紧板和中间换热模块，所述前压紧板和后压紧板分别安装于中间换热模块的两侧；所述中间换热模块设置有冷却水换热流道和蒸汽换热流道。

所述中间换热模块由若干第一传热板和第二传热板依次交错堆叠组成，在所述第一传热板和第二传热板之间设置第一密封垫和第二密封垫，所述第一密封垫和第二密封垫依次交错设置在所述第一传热板和第二传热板之间。

所述第一传热板设置有蒸汽进口角孔、冷凝液出口角孔、排气角孔、分液角孔、第一程冷却水进口角孔、第一程冷却水出口角孔、第二程冷却水进口角孔和第二程冷却水出口角孔；所述第二传热板设置有蒸汽进口角孔、冷凝液出口角孔、分液角孔、第一程冷却水进口角孔、第一程冷却水出口角孔、第二程冷却水进口角孔和第二程冷却水出口角孔。当所述第一传热板与第二传热板堆叠时，所述蒸汽进口角孔、冷凝液出口角孔、分液角孔、第一程冷却水进口角孔、第一程冷却水出口角孔、第二程冷却水进口角孔和第二程冷却水出口角孔分别对应安装在中间换热模块内形成第一程冷却水换热流道、第二程冷却水换热流道以及蒸汽换热流道。

所述前压紧板上设置蒸汽入口、中间排液口、冷凝器出口、第一程冷却水入口、第一层冷却水出口、第二程冷却水入口和第二程冷却水出口；所述蒸汽入口与所述蒸汽进口角孔连接，所述中间排液口与分液角孔连接，所述冷凝器出口与冷凝液出口角孔连接，第一程冷却水入口与第一程冷却水进口角孔连接，所述第一层冷却水出口与第一程冷却水出口角孔连接，所述第二程冷却水入口与第二程冷却水进口角孔连接，所述第二程冷却水出口与第二程冷却水出口角孔连接。

本发明解决了常规板式换热器凝结液膜无法及时排除的问题，从而克服板式冷凝器冷凝传热热阻较大、传热效果不理想等不足；解决了冷凝换热温度匹配问题，可以实现特定工况的分段冷凝，如蒸汽预冷、冷凝液过冷等过程，更加合理的调节温度匹配关系，减小传热温差，降低换热器的损失；解决现有的板式分液冷凝器结构复杂的问题，上增加分液结构，改善冷凝传热效果的同时，仍然具有常规板式换热器紧凑性好、占用面积小、传热系数高、组装灵活等优点。