[发明专利]一种立式冷凝器

说明书

本发明公开了一种立式冷凝器，包括立式筒状冷凝器壳体和设置于冷凝器壳体中的进气管；冷凝器壳体中设置换热管管束；换热管管束上下均设置管板；进气管的管壁上设置周向间隔分布的均气孔，形成进气均气一体化进气管组件；进气管组件外围设置一层支撑板或由上至下设置多层支撑板，支撑板上均匀设置管孔用于固定换热管管束；支撑板的中心孔与进气管组件外围之间、支撑板外径与冷凝器壳体内径之间均留有间隙作为冷凝液排液通道，所述冷凝液排液通道与冷凝器底部相连通。控制壳程气流的流动方向，减小管外传热热阻，提高冷凝器换热管的布管率；能够在立式冷凝器发生倾斜时有效控制底部冷凝液面波动程度，使冷凝器出液稳定。

技术领域

本发明属于空调和工业制冷技术领域，具体涉及一种立式冷凝器。

背景技术

立式冷凝器是空调制冷及工业冷冻机组中的重要换热设备，它的作用是将气态制冷剂冷凝为液态，从而排除制冷系统所产生的热量，其换热效率高低直接影响机组的性能。在实际应用中，影响立式冷凝器管外换热效率的因素较多，其中最重要因素是沿竖直管壁不断凝结产生的液膜的影响。当蒸气在竖直换热管管壁上冷凝时，处于换热管竖壁顶端的小部分区域首先开始产生冷凝液体，并在重力的驱使下，冷凝液体沿壁面开始向下流动。由于冷凝过程持续进行，冷凝液体在向下流动过程中，液膜越积越厚，并逐渐阻隔了管壁与气态制冷的接触，在管外形成较大的导热热阻，使得立式冷凝器中换热管的性能无法充分发挥，且随着立式冷凝器换热管长度越长、换热量越大，其越靠近换热管中下部的换热管冷凝效率越低，最终使得综合管外换热效率降低，造成换热管资源的浪费。

与卧式壳管式冷凝器相比，立式壳管式冷凝器具有竖直安装和制冷剂流动方式不同的特点。以现有立式冷凝器结构为例，气态制冷剂通常由设置在壳体中部偏上的进气口进入，然后经过热交换后，在换热管外壁凝结为液体，凝结的液体沿管外壁竖直向下流入冷凝器底部，最后由设置在壳体底部的出液口排出。虽然立式冷凝器具有较高效传热效率，但现有常规结构使制冷剂在管外壁换热过程依然有以下技术缺点：

进气口设置在壳体中上靠近上管板处，使得进入冷凝器上部的气体流速分布不均匀、流向紊乱，无法利用气流吹扫管壁提高管壁表面凝液的脱离速度，无法削弱液膜对换热管管壁的淹没效应，从而无法提高换热管的传热效率；

由于进气口的流速非常高，通常需要在管束与筒体内壁间预留一定的空间用于设置挡气板，以防止进入的气流对靠近进气口换热管管束所造成的振动破坏。这使得立式冷凝器的管板布管率降低，换热器体积加大，材料成本增加；

在换热过程中，无法控制沿换热管竖直方向迁移的冷凝液体量和控制液膜堆积的厚度，从而无法提高换热效率。

发明内容

本发明提供了一种结构简单、换热效率高的竖向进气立式冷凝器，主要解决以下问题：

控制进入壳程气流的流动方向，利用气流的吹扫作用提高管外冷凝换效率；

控制换热管管外液膜堆积的厚度，减小管外传热热阻，强化管外冷凝换热；

采用合理的进气方式，提高冷凝器换热管的布管率；

当立式冷凝器发生倾斜时，能够有效的控制底部冷凝液面波动的程度，使冷凝器出液稳定。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种立式冷凝器，包括立式筒状冷凝器壳体和设置于冷凝器壳体中的进气管；冷凝器壳体中设置换热管管束；换热管管束上下均设置管板；其特征在于：进气管的管壁上设置周向间隔分布的均气孔，形成进气均气一体化进气管组件；进气管组件外围设置至少一层支撑板，支撑板上均匀设置管孔用于固定换热管管束；支撑板的中心孔与进气管组件外围之间、支撑板外径与冷凝器壳体内径之间均留有间隙作为冷凝液排液通道，所述冷凝液排液通道与冷凝器底部相连通。