[发明专利]一种卧式管壳式冷凝器及换热系统

说明书

本发明涉及一种卧式管壳式冷凝器，壳体、内置在所述壳体中并沿所述壳体轴向延伸的传热管群以及用于支撑所述传热管群的支撑板，所述传热管群中具有层间气流间隙和同层气流间隙，所述层间气流间隙平行于水平面并将所述传热管群在高度方向上分为两层以上的传热管群，至少一层所述传热管群中设置有所述同层气流间隙，所述同层气流间隙将同一层的所述传热管群分为两组以上的传热管群。该卧式管壳式冷凝器具有较高的换热效率。本发明中还公开了一种采用上述卧式管壳式冷凝器的换热系统。

技术领域

本发明涉及换热技术领域，特别涉及一种卧式管壳式冷凝器及换热系统。

背景技术

热泵系统和制冷系统可以统称为换热系统，热泵系统以及制冷系统实质上是一个系统，当需要利用系统中的热量时整个系统被称为热泵系统，当需要利用系统中的冷量时，整个系统又被称为制冷系统。

以制冷系统为例进行说明，制冷系统是一个封入了制冷剂的密闭系统，其通常包括从被冷却介质获取热量而使制冷剂蒸发的蒸发器，对由上述蒸发器蒸发的制冷剂蒸汽进行压缩而使其成为高压的制冷剂蒸汽的压缩机，向冷却介质释放热量而使制冷剂冷凝的冷凝器，对上述冷凝器冷凝后的制冷剂进行减压而使其膨胀的膨胀机构以及连接上述各部件的配管。

卧式管壳式冷凝器是指冷凝器的轴线与水平面平行的冷凝器，传统的管壳式冷凝器通常包括壳体和设置在壳体内的传热管群，为了避免传热管产生剧烈振动，壳体内部还设置有供传热管穿过的支撑板，传热管内流通有换热介质(例如水)，壳体与传热管之间的间隙以及相邻两根传热管之间的间隙供制冷剂流动，在管壳式冷凝器中，换热介质从一侧管板开始到另一侧的管板为止所形成的沿着壳体轴线方向的流路称为一个流程，若换热介质从进入到流出管壳式冷凝器需要在壳体的两端反复流动几个流程，则这几个流程的数量总和即称之为管壳式冷凝器的流程数。

图1和图2中展示了目前的一种两流程壳管式冷凝器的横截面示意图，图1是传热管在壳体内的分布图，图2是与图1中传热管适配的支撑板在壳体内的布置示意图，传热管群02分为第一流程管群(图1中的下半部分管群)与第二流程管群(图1中的上半部分管群)，第一流程管群与第二流程管群之间存在水平分布的间隙G2，传热管群02与壳体01的内壁之间存在间隙G1，图2中所示的支撑板03上穿入换热管后，并没有预留任何供气体在轴向流动的通道。

由于间隙G2与间隙G1处的流动阻力较小，因此制冷剂气体从管壳式冷凝器的顶部进入壳体内之后，将迅速流入到间隙G1与间隙G2内，而进入到第一流程管群和第二流程管群内部的制冷剂较少；另外，支撑板没有预留任何供气体在轴向流通的通道，因此制冷剂气体在壳体轴向上的流动性也欠佳，传热管群一部分的表面积没有被充分利用，制冷剂气体与换热介质之间无法充分换热，这导致冷凝器的整体换热效率较低。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种卧式管壳式冷凝器，以使制冷剂蒸气在冷凝器内均匀分布，提高卧式壳管式冷凝器整体的换热效率。

本发明的另一目的还在于提供一种采用上述卧式壳管式冷凝器的换热系统。

为达到上述目的，本发明提供的卧式管壳式冷凝器，包括壳体、内置在所述壳体中并沿所述壳体轴向延伸的传热管群以及用于支撑所述传热管群的支撑板，所述传热管群中具有层间气流间隙和同层气流间隙，所述层间气流间隙平行于水平面并将所述传热管群在高度方向上分为两层以上的传热管群，至少一层所述传热管群中设置有所述同层气流间隙，所述同层气流间隙将同一层的所述传热管群分为两组以上的传热管群。

优选的，所述同层气流间隙与竖直面之间的夹角为α，其中，0°≤α≤60°。

优选的，所述支撑板上开设有与所述层间气流间隙对应的水平气流间隙，以及与所述同层气流间隙对应的倾斜气流间隙。

优选的，所述水平气流间隙和所述倾斜气流间隙由依次排布的通孔形成，或者所述水平气流间隙和所述倾斜气流间隙由开设在所述支撑板上的多个条状通孔形成。