[发明专利]一种多流程蒸发式冷凝器

说明书

一种多流程蒸发式冷凝器，属于冷凝设备技术领域。依据空气湿度增加设置湿空气出口，有利于壳体内上升过程中接近饱和湿空气直接被风机吸走，相对于原来的湿空气继续上升掠过换热管束，可以减少湿空气向上流动的阻力，降低风机的泵功耗，而且能使更多的干空气进入壳体内从而提高空气与冷却水间的热质传递效率；该冷凝器采用水平管束替代传统的盘管，以实现依据管外液膜厚度最优原则来布置管间距，保证管外形成薄而均匀的液膜，可提高蒸发传热速率和避免结垢的发生，提高换热器的紧凑度从而减少设备的尺寸；它采用多流程替代传统的单流程，有利于管内冷凝液及时从管内分离出来从而强化管内冷凝传热。

技术领域

本发明涉及一种多流程蒸发式冷凝器，属于冷凝设备技术领域。

技术背景

蒸发式冷凝器是利用水蒸发吸收潜热进而冷却介质的一种高效冷凝换热设备。相对于传统的水冷式冷凝器，蒸发式冷凝器相当于将冷凝器和冷却塔融为一体，节省了循环水泵功耗，降低了设备投资；用水的汽化相变传热替代水的显热传热，减少了水量损失；利用空气的湿球温度降低了循环水冷凝温度，提高了传热效率。因此具有节水、节能、节省投资特点的蒸发式冷凝器逐渐应用电厂、制冷、化工等领域。

CN108562071A、CN108253667A和CN1967096A的中国专利公开了一种盘管蒸发式冷凝器，为减少换热管表面干壁和结垢的形成，对盘管蒸发式冷凝器的结构和流程进行了优化，但受制于盘管布置方式的限制，存在着如下问题：受弯管半径和管束排列的限制，管间距过大，容易发生“飞水”和干壁，造成管外壁结垢的发生；管束布置不紧凑，单位体积换热面积过小；由于盘管的管长较大和弯头较多，管内流体的流动阻力较大，传热效率较低，特别是对于管内冷凝相变过程，由于管内汽液不能及时分离，冷凝液不断集聚，管内冷凝传热过程急剧恶化；盘管因腐蚀泄漏时，需要更换整根换热弯管，维护成本高。

公布号为CN 110327644 A的中国专利公开了一种节能型水平管降膜蒸发式凝汽器，采用海水为循环冷却媒介，选用椭圆形316L不锈钢换热管来克服海水腐蚀，达到降低火电厂凝汽器能耗，提高火电厂发电效率的目的。蒸发式冷凝器的一个重要特色是节水，适用于淡水资源短缺的内陆地区，而沿海电厂海水资源丰富，采用蒸发式冷凝器并没有比传统海水循环冷凝器在节水上具有优势；采用海水为冷却媒介，为防止腐蚀和结垢要采用价格昂贵、高等级耐腐蚀316L不锈钢材料，冷凝器的制造成本大幅度增加，也没能体现出蒸发式冷凝器节省投资的优势；冷却水与空气间的热质交换是蒸发式冷凝器中传热和传质阻力最大环节，相对于以往的蒸发式冷凝器，并没有提高干空气加湿过程的传热传质效率。

蒸发式冷凝器存在的问题如下：

（1）由蒸发式冷凝器底部进入的干空气在向上流动过程中，空气湿度逐渐增大，蒸汽与空气间传热传质速率逐渐降低，为强化空气与冷却水间的热质交换，应及时将湿度较大的湿空气分离出去，这样有利于更多的干空气流过换热管束；

（2）受盘管结构中弯管半径和管束排列的限制，管间距过大而不能根据管束表面液膜厚度最优的要求来排布管束，这就要通过增大管外喷淋的冷却水流量来防止管外壁的液体飞溅和干壁的发生，管外液膜厚度增加引起了传热速率降低和循环冷却水泵功耗增大；

（3）盘管的管子长和弯头多，造成管内液体流动阻力大和管内冷凝相变过程的传热效率降低；管束的排布不紧凑，管束体积过大；管束的更换维护成本过高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种多流程蒸发式冷凝器，依据空气湿度增加设置湿空气出口，有利于壳体内上升过程中接近饱和湿空气直接被风机吸走，相对于原来的湿空气继续上升掠过换热管束，可以减少湿空气向上流动的阻力，降低风机的泵功耗，而且能使更多的干空气进入壳体内从而提高空气与冷却水间的热质传递效率；它采用水平管束替代传统的盘管，以实现依据管外液膜厚度最优原则来布置管间距，保证管外形成薄而均匀的液膜，可提高蒸发传热速率和避免结垢的发生，提高换热器的紧凑度从而减少设备的尺寸；采用多流程替代传统的单流程，有利于管内冷凝液及时从管内分离出来从而强化管内冷凝传热。