[发明专利]一种干度调控的管壳式相变换热器

说明书

本发明涉及管壳式换热器技术领域，更具体地，涉及一种干度调控的管壳式相变换热器。该换热器包括密封的壳体以及分别设于壳体两端的第一管箱、第二管箱，还包括实现管程流体和壳程流体相互换热的管程通道系统和壳程通道系统。本发明通过在管程通道系统、壳程通道系统中设置相关分液板、调节支路，对换热器内的相变工质进行分流调节，调节管程通道和壳程通道中工质的干度，使工质干度保持在最佳范围内，从而达到高效换热的目的。

技术领域

本发明涉及管壳式换热器技术领域，更具体地，涉及一种干度调控的管壳式相变换热器。

背景技术

近年来，随着人们节能意识的不断增强，一些新型相变储能换热设备相继出现，并越来越广泛地应用于太阳房、建筑节能系统、蓄冷空调系统和余热回收系统，其中管壳式换热器是应用较为广泛的一种。管壳式换热器在蒸发换热过程中的工质干度是十分重要的参数，直接影响换热效率。目前的管壳式换热器在蒸发换热过程中对工质干度的调节还缺乏有效的手段，工质在蒸发过程中换热时，沿程工质干度会逐步提高，无法保证每一管程内的工质干度均在最佳范围内，而在冷凝过程中换热时，沿程工质干度会逐步降低，换热性能也会逐渐降低，对换热质量产生较大的影响。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种干度调控的管壳式相变换热器，对换热器内的相变工质进行分流调节，及时补充或抽离相变工质，达到调节工质干度的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种干度调控的管壳式相变换热器，包括密封的壳体以及分别设于壳体两端的第一管箱、第二管箱。

该换热器还包括实现管程流体和壳程流体相互换热的管程通道系统和壳程通道系统，所述管程通道系统包括管程进出口、换热管、管程分液板和隔板，所述管程进出口设于第一管箱或第二管箱，用于管程流体进出换热器；所述换热管贯穿壳体，两端分别连通第一管箱和第二管箱，用于低温工质流动并进行换热；所述管程分液板用于分流管程流体，所述管程分液板、隔板固定于第一管箱或第二管箱，错开换热管的端口设置，用于限制管程流体呈S型路线流动。其中，在管程通道中，当管程中的低温工质干度较高时，通过在管程初端补充饱和液相工质或抽离饱和气相工质，降低低温工质的干度，使管程通道中工质的干度始终保持在最佳干度范围。

另外，所述壳程通道系统包括壳程进出口、壳程分液板和折流板，所述壳程进出口设于壳体，用于壳程流体进出换热器；所述壳体与换热管外壁面之间的空间为壳程流体的流动空间；所述折流板均匀间隔壳程流体的流动空间，用于限制壳程流体呈S型路线流动；所述壳程分液板设于壳体内的边侧，贴近壳程出口，且平行于换热管，用于分流壳程流体。其中，在壳程通道中，当壳程中的高温工质干度降低时，通过在壳程底部安装壳程分液板，分离已经凝结成液体的饱和液相工质，提高壳程中换热物质的干度。

通过这一以上操作，同时调节管程通道系统和壳程通道系统中的流动物质的干度，从而达到高效换热的目的。

进一步地，所述管程通道系统还包括壳外支路，壳外支路两端分别连通第一管箱和第二管箱，用于调节第一管箱、第二管箱中管程流体的混合干度；所述壳外支路设有用于提供管程流体流动压力的泵体。其中，壳外支路用于及时补充饱和液相工质或抽离饱和气相工质，降低低温工质的干度，使管程通道中工质的干度始终保持在最佳干度范围。

进一步地，所述第一管箱、第二管箱由管程分液板或隔板分别成不同空间；所述壳外支路包括第一支路和第二支路，两支路的一端均连接于一侧设有管程进口的空间，另一端连接于另一侧管箱的不同空间。

进一步地，所述管程分液板、壳程分液板均匀设有若干分液孔，同一分液板上的分液孔孔径大小一致。分液孔用于分离已经凝结成液体的饱和液相工质，使工质以两个方向分流。

进一步地，所述壳程分液板呈矩形板，分液孔设于壳程分液板的半侧。为了配合壳程通道系统中的流动空间以及折流板的布置，将壳程分液板设计成仅半侧分布分液孔的结构，以便工质分流流动。