管壳式蒸发/冷凝换热器 |
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| 申请号 | CN201610329066.4 | 申请日 | 2016-05-17 | 公开(公告)号 | CN107388860A | 公开(公告)日 | 2017-11-24 |
| 申请人 | 蓝瑚能源科技(上海)有限公司; | 发明人 | 项晓东; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种管壳式 蒸发 /冷凝换热器，该管壳式蒸发/冷凝换热器包括壳体、喷淋器、 冷凝器 以及 蒸发器 ，该喷淋器、冷凝器以及蒸发器布置于该壳体内，其中该喷淋器设于该壳体的中部，该冷凝器设于该喷淋器的上方，该蒸发器设于该喷淋器的下方，运行时，该喷淋器将 相变 流体 喷射至该蒸发器，在与蒸发器产生降膜换热后，相变流体由液体蒸发为气体，该气体上升至该冷凝器并与该冷凝器换热后冷凝成液体回落到壳体底部，壳体底部的相变流体返回该喷淋器继续喷淋，从而完成全封闭的循环蒸发冷凝。本发明的管壳式蒸发/冷却换热器利用降膜 传热 的特点，大大降低了传热热阻，传热效率高，能耗低，节能效果显著。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种管壳式蒸发/冷凝换热器，其特征在于：所述管壳式蒸发/冷凝换热器包括壳体、喷淋器、冷凝器以及蒸发器，所述喷淋器、冷凝器以及蒸发器布置于所述壳体内，其中所述喷淋器设于所述壳体的中部，所述冷凝器设于所述喷淋器的上方，所述蒸发器设于所述喷淋器的下方，运行时，所述喷淋器将相变流体喷射至所述蒸发器，在与蒸发器产生降膜换热后，相变流体由液体蒸发为气体，该气体上升至所述冷凝器并与所述冷凝器换热后冷凝成液体回落到壳体底部，壳体底部的相变流体返回所述喷淋器继续喷淋，从而完成全封闭的循环蒸发冷凝。 |
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| 说明书全文 | 管壳式蒸发/冷凝换热器技术领域[0001] 本发明涉及换热器领域，具体涉及一种管壳式蒸发/冷凝换热器。 背景技术[0002] 换热器是广泛应用于化工、动力、制冷、医药以及能源等行业的一种通用设备。按照传热面的结构和形状可将换热器分为板式换热器、管式换热器以及其他型式换热器。其中板式换热器主要有螺旋板式换热器、板式换热器、板翅式换热器以及板壳式换热器；管式换热器主要有蛇管式换热器、套管式换热器以及管壳式换热器；其他型式换热器主要是满足特殊要求提出的换热器装置，例如回转式换热器和热管式换热器。在众多换热器中，管壳式换热器结构由于制造难度小、成本低、适用性强、且可用于高温高压，是目前应用最为广泛的换热器。 [0003] 在管壳式换热器基础上发展起来的相变管壳式换热器由于换热效率高而备受关注，现有的相变管壳式喷淋换热器一般是指管壳式冷凝器或管壳式蒸发器，两者的用途不同，管壳式冷凝器主要用于冷凝气体得到液体，而管壳式蒸发器主要用于蒸发液体得到气体，该两者往往用于整个换热体统的不同壳程，以实现各自的功能，但也造成了设备占用体积大、成本高等缺点。 [0004] 因此，为了改进换热器结构，降低制造成本，提高换热器的换热效率，急需一种高换热性能、低成本的新型管壳式相变换热器。 发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种管壳式蒸发/冷凝换热器，以解决上述现有技术中存在的问题。 [0006] 为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种管壳式蒸发/冷凝换热器，所述管壳式蒸发/冷凝换热器包括壳体、喷淋器、冷凝器以及蒸发器，所述喷淋器、冷凝器以及蒸发器布置于所述壳体内，其中所述喷淋器设于所述壳体的中部，所述冷凝器设于所述喷淋器的上方，所述蒸发器设于所述喷淋器的下方，运行时，所述喷淋器将相变流体喷射至所述蒸发器，在与蒸发器产生降膜换热后，相变流体由液体蒸发为气体，该气体上升至所述冷凝器并与所述冷凝器换热后冷凝成液体回落到壳体底部，壳体底部的相变流体返回所述喷淋器继续喷淋，从而完成全封闭的循环蒸发冷凝。 [0007] 较佳地，所述冷凝器为冷流体管，所述蒸发器为热流体管，以及所述管壳式蒸发/冷凝换热器还包括喷淋水泵，所述喷淋水泵设于所述壳体外，运行时，所述喷淋器将相变流体喷射至所述热流体管，在与热流体管产生降膜换热后，相变流体由液体蒸发为气体，该气体上升至所述冷流体管并与所述冷流体管换热后冷凝成液体回落到所述壳体底部，所述壳体底部的相变流体经由喷淋水泵泵回喷淋器继续喷淋，从而完成全封闭的循环蒸发冷凝。 [0008] 较佳地，所述管壳式蒸发/冷凝换热器还包括液封装置，所述液封装置设于连接所述喷淋水泵与所述壳体底部的管道上。 [0010] 较佳地，所述热流体管内装有熔盐或导热油，和/或所述冷流体管内装有水。 [0011] 较佳地，所述相变流体为水或导热油。 [0012] 较佳地，所述壳体为圆筒状壳体。 [0013] 较佳地，在所述圆筒状壳体的下部沿所述圆筒状壳体的长度方向布置多根热流体管，所述多根热流体管的布置区域为所述圆筒状壳体的体积的50％-70％。 [0014] 较佳地，在所述圆筒状壳体的上部沿所述圆筒状壳体的长度方向布置多根热冷流体管，所述多根冷流体管的布置区域为所述圆筒状壳体的体积的30％-50％。 [0015] 较佳地，所述喷淋器为多根喷淋管，所述多根喷淋管沿所述圆筒状壳体的长度方向设置。 [0016] 较佳地，所述多根喷淋管布置成一层，并位于所述壳体的中部的相同高度处。 [0017] 较佳地，所述多根喷淋管距离所述壳体底部的距离为所述壳体的内径的40％-60％。 [0018] 本发明的管壳式蒸发/冷却换热器利用降膜传热的特点，大大降低了传热热阻，传热效率高，能耗低，节能效果显著。同时设备结构紧凑、占地面积小，安装操作方便，系统可控制精度高，解决了现有换热器的蒸发器与冷凝器在不同壳程，占用体积大，制造工艺复杂，成本高，换热性能差问题等问题。 [0019] 总的来说，本发明至少具有以下优点： [0020] 1、蒸发器与冷凝器集成在同一壳程，结构紧凑，制造工艺简单，造价较低； [0021] 2、以水或导热油作为热载体，全封闭循环蒸发冷凝，设备具有耐腐蚀性； [0023] 图1是根据本发明一实施例的管壳式蒸发/冷凝换热器的示意剖视图。 [0024] 图2是根据本发明一实施例的管壳式蒸发/冷凝换热器的连接示意图。 具体实施方式[0025] 以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。 [0026] 本发明的管壳式蒸发/冷凝换热器通常包括壳体、喷淋器、冷凝器以及蒸发器，喷淋器、冷凝器以及蒸发器布置于壳体内。其中喷淋器设于壳体的中部，冷凝器设于喷淋器的上方，蒸发器设于喷淋器的下方。运行时，喷淋器将相变流体喷射至蒸发器，在与蒸发器产生降膜换热后，相变流体由液体蒸发为气体，该气体上升至冷凝器并与冷凝器换热后冷凝为液体回落到壳体底部，壳体底部的相变流体返回所述喷淋器继续喷淋，从而完成全封闭的循环蒸发冷凝。 [0027] 在本发明中，冷凝器为冷流体管，蒸发器为热流体管，以及管壳式蒸发/冷凝换热器还包括喷淋水泵，喷淋水泵设于所述壳体外。运行时，喷淋器将相变流体喷射至热流体管，相变流体在与热流体管产生降膜换热后，由液体蒸发为气体，该气体上升至冷流体管并与冷流体管换热后冷凝成液体回落到壳体底部，然后经由喷淋水泵泵回喷淋器继续喷淋，从而完成全封闭的循环蒸发冷凝。 [0028] 下面结合图1-2对本发明的管壳式蒸发/冷凝换热器的一个实施例进行详细说明。 [0029] 图1是根据本发明一实施例的管壳式蒸发/冷凝换热器的示意剖视图，图2是根据本发明一实施例的管壳式蒸发/冷凝换热器的连接示意图。 [0030] 如图1-2所示，管壳式蒸发/冷凝换热器100包括壳体10、喷淋器40、热流体管30、冷流体管20以及喷淋水泵70。其中，冷流体管20设置于壳体10的上部，热流体管30设置于壳体10的下部，喷淋器40设置于壳体10的中部并位于热流体管30与冷流体管20之间。 [0031] 如图1所示，壳体10为圆筒状壳体。在圆筒状壳体10内分别设置热流体管30、冷流体管20以及喷淋器40。热流体管30布置于壳体10的下方，且热流体管30所占用的区域约为整个壳体10体积的50％-70％。冷流体管20布置于壳体10的上方，且冷流体管20所占用的区域约为整个壳体10体积的30％-50％。 [0032] 在壳体10的中部布置喷淋器40。在本发明中，喷淋器40为喷淋管。如图2所示，喷淋管40布置在热流体管30的上方以及冷流体管20的下方。较佳地，多根喷淋管40布置成一层，且位于壳体10的中部的相同高度处，较佳地，喷淋管40距离壳体的10的底部的距离为壳体10的内径的40％-60％。作为一种优选方式，喷淋管40与最近的热流体管30的距离为壳体10的内径5％-10％，以及与最近的冷流体管20的距离为壳体10的内径的5％-10％。 [0033] 如图2所示，热流体管30具有入口31和出口32，在出口32处设置有阀门33，在入口31处设置有阀门34，阀门34用来控制热流体流入热流体管30，阀门33用来控制热流体从热流体管30流出。在热流体管30中加入热流体，热流体可以为熔盐或导热油。 [0034] 冷流体管20具有入口21和出口22，在入口21处设置有阀门23，在出口22处设置有阀门24，阀门23用来控制冷流体流入冷流体管20，阀门24用来控制冷流体流出冷流体管20。在冷流体管20中加入冷流体，冷流体可以为水。 [0035] 如图2所示，喷淋水泵70设置于壳体10外，并通过管道与壳体10和喷淋器40连接。喷淋水泵70用于将壳体10内的相变流体抽出，并泵送给喷淋器40。其中，相变流体可以是水或导热油。 [0036] 在壳体10和喷淋水泵70之间设置有液封装置50，连接喷淋器40与壳体10的管道上设置有阀门80，较佳地，阀门80设于液封装置50与喷淋水泵70之间并用来控制从壳体10流出的相变流体。连接喷淋水泵70和喷淋装置40的管道上设有阀门81，阀门81用于控制泵入喷淋器40的相变流体。 [0037] 如图2所示，在壳体10外还设有抽真空装置60，用于抽取壳体10内的气体，从而进一步提高换热效果。 [0038] 在本发明的管壳式蒸发/冷凝换热器100中，在冷流体管20中加入诸如水的冷流体，在热流体管30中加入诸如熔盐或导热油的热流体。诸如水或导热油的相变流体在壳体10以及喷淋器40和喷淋水泵70之间循环流动。 [0039] 运行时，喷淋器40将相变流体喷射至热流体管30，在与热流体管30产生降膜换热后，相变流体由液体蒸发为气体，该气体上升至冷流体管20并与冷流体管20换热后冷凝为液体并回落到壳体10底部。壳体10底部的相变流体经由喷淋水泵70泵回喷淋器40继续喷淋，从而完成全封闭的循环蒸发冷凝。 [0040] 本发明的管壳式蒸发/冷却换热器利用降膜传热的特点，大大降低了传热热阻，传热效率高，能耗低，节能效果显著。同时设备结构紧凑、占地面积小，安装操作方便，系统可控制精度高，解决了现有换热器的蒸发器与冷凝器在不同壳程，占用体积大，制造工艺复杂，成本高，换热性能差问题等问题。 [0041] 总的来说，本发明至少具有以下优点： [0042] 1、蒸发器与冷凝器集成在同一壳程，结构紧凑，制造工艺简单，造价较低； [0043] 2、以水或导热油作为热载体，全封闭循环蒸发冷凝，设备具有耐腐蚀性； [0044] 3、表面换热系数较普通换热器高，换热性能好。 |
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