专利名称：分液式空气冷凝器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分液式空气冷凝器，属于热工设备技术领域。
背景技术：
空气冷凝器是一类热工设备，在动力、化工、空调工程和制冷工程中应用得非常广泛，如冰箱，冷柜，汽车，火力发电厂中。
图1所示为传统空调空气冷凝器。如图1，图(a)为传统空气冷凝器主视图；图(b)为传统空气冷凝器俯视图；图(c)为传统空气冷凝器侧视图。其中，100-外壳，200-进汽口，300-三通管，400-冷凝液出口。传统空气冷凝器多采用蛇管型，依靠空气在管外的对流换热，制冷剂蒸汽在管内冷凝。这种空气冷却式冷凝器的冷凝管入口为纯蒸汽，经过全管长冷凝出口基本为纯液体，实现全部冷凝。管内凝结换热中，随着冷凝的进行壁面凝结液逐步增加，随后成膜阻碍了蒸汽与壁面的接触，是凝结换热主要的热阻所在。凝结过程中液膜逐渐增厚，在以后相当长的管程内为液体逐步增多的复杂两相流，热阻逐渐增加，冷凝效果严重变差；同时随着蒸汽的凝结，蒸汽量逐渐降低，管内蒸汽流速明显下降，凝结效果急剧退化，换热系数减小；单一管内流程冷凝过程也导致了复杂的气液两相流，对系统运行稳定性、流动阻力和系统的调控等，都有很不利的影响。空气侧，由于管内冷凝换热热阻增加，外管壁温度下降，导致肋片的利用率下降。为解决上述存在的问题，传统空气冷却式冷凝器以加大换热面积来满足换热量的需求，体积、重量较大，且制作和运行成本高。
发明内容
发明目的本发明提供一种新型分液式空气冷凝器，该分液式空气冷凝器是一种具有高效冷凝能力，高传热系数，小换热器体积和金属消耗的新型空气冷却式冷凝器。
一种分液式空气冷凝器，包括进汽口7、换热管5、肋片6、第j级联箱4-j、排液管8、三通管9、冷凝液出口2、单程换热管3以及外壳1；换热管(5)两端安装第j级联箱(4-j)；进汽口(7)连接第1级联箱，第1级联箱通过一组换热管(5)与第2级联箱相通；第2级联箱通过另一组换热管(5)与再下一级联箱相通；…；直到最后一级联箱(4-i)；同侧联箱通过排液管(8)相连；(第1级除外)一侧的最后一级联箱与三通管(9)的一个管口相连；
另一侧的最后一级联箱通过单程管(3)与三通管(9)的另一个管口相连；三通管的第3个管口通过另一根单程管与冷凝液出口(2)相连；换热管(5)外安装有肋片(6)；换热管(5)和肋片(6)外安装外壳(1)。
蒸汽通过进汽口(7)进入第一联箱(4-1)后，被均匀的送入第一组换热管(5)进行冷凝，汽液混合物流入第二联箱(4-2)，实现汽液分离；液体经联箱间的排液管(8)排入同侧下级联箱，蒸汽则进入第二组换热管；以此下去经适当次数来回进入最后一级联箱(4-i)，蒸汽已被全部冷凝，且已将本侧冷凝液汇集流入单管程(3)内进行过冷散热，与另一侧联箱汇集的冷凝液在三通管(9)汇合，流入最后一程单程管(或二程单程管)继续过冷，以达到工况要求，最终经冷凝液出口(2)流出。空气侧空气横向冲刷带肋片(6)的换热管(5)以冷凝管内蒸汽。
本发明有两种基本形式立管式分液与水平管式分液。在结构形式和原理技术上，二者相同，只是联箱功能略有不同。水平管式联箱完成自动分离冷凝液、导流并分配蒸汽功能；立管式下侧联箱功能与立式相同，上侧联箱只具备导流并分配蒸汽功能。
另外，本发明还提供一种大型空气冷凝器方案对于应用于大型空气冷凝器，比如火力发电厂空气冷凝器，可以依据此原理进行设计，主要需要根据具体应用场合进一步考虑因大型化可能所致不同之处(1)管程的多级布置方式；(2)管外翅(肋)片布置方式；(3)中间联箱和级间的配合结构。
本发明利用分段蒸汽冷凝、中间自动汽液分离和排液、集中聚集冷凝液过冷技术，保证各管程都以纯蒸汽进入并被冷却，有效减小凝结过程中液膜的厚度和消除不利的两相流型；充分利用短换热管，使各管程均能处于短管珠状或薄液膜凝结，或通过蒸汽对液膜的影响作用促进液膜失稳与断裂，形成膜状凝结与珠状凝结共存的溪流状凝结，增强膜状凝结换热效果，提高管内凝结换热系数；肋片布置和气流性能相配套，维持管外肋片基(或管外壁面)温度处于几乎相同水平，从而均匀、有效地利用空气侧肋片，提高肋片的利用率，管外侧达到了强化换热，提高传热系数的目标；利用联箱进行蒸汽分程，实现汽液分离，保证最佳排液效果，且不漏汽或出现蒸汽短路等现象；最终，通过上述技术改善了整体冷凝换热器的性能，与传统冷凝器相比节省材料30％或更高，降低了冷凝器制作和运行成本的效果。本发明加工简单，与传统冷凝器相比不需增加任何特殊加工工艺。如果将此冷凝器应用于空调系统中，将不再需要弯曲段，更有利于室外机整体布置。
图1中所示为传统空气冷凝器。其中，图(a)为传统空气冷凝器主视图；图(b)为传统空气冷凝器俯视图；图(c)为传统空气冷凝器侧视图。
图2为本发明(水平管式)主视图。
图3为本发明(水平管式)俯视图。
图4为本发明(水平管式)左侧示意图。
图5为本发明(水平管式)右侧示意图。
图6为本发明(立管式)主视图。
图7为本发明(立管式)上端示意图。
图8为本发明(立管式)下端示意图。
具体实施例方式
下面结合附图进一步说明本发明。
图2为本发明(水平管式)主视图。其中，1外壳，2冷凝液出口，3单程管，4-j第j级联箱，4-i最后一级联箱，5换热管，6肋片(翅片)，7进汽口，8排液管，9三通管。一种分液式空气冷凝器，包括进汽口7、换热管5、肋片6、第j级联箱4-j、排液管8、三通管9、冷凝液出口2、单程换热管3以及外壳1；换热管(5)两端安装第j级联箱(4-j)；进汽口(7)连接第1级联箱，第1级联箱通过一组换热管(5)与第2级联箱相通；第2级联箱通过另一组换热管(5)与再下一级联箱相通；…；直到最后一级联箱(4-i)；同侧联箱通过排液管(8)相连；一侧的最后一级联箱与三通管(9)的一个管口相连；另一侧的最后一级联箱通过单程管(3)与三通管(9)的另一个管口相连；三通管的第3个管口通过另一根单程管与冷凝液出口(2)相连；换热管(5)外安装有肋片(6)；换热管(5)和肋片(6)外安装外壳(1)。对于管内介质，蒸汽通过进汽口(7)进入第一联箱(4-1)后，被均匀的送入第一组换热管(5)进行冷凝，汽液混合物流入第二联箱(4-2)，实现汽液分离。液体经联箱间的排液管(8)排入同侧下级联箱，蒸汽则进入第二组换热管。以此下去可经适当次数来回进入最后一级联箱(4-i)，蒸汽已被全部冷凝，且已将本侧冷凝液汇集流入单管程(3)内，进行过冷散热，与另一侧联箱汇集的冷凝液在三通管(9)汇合，流入最后一程或二程单程管继续过冷，以达到工况要求，最终经冷凝液出口(2)流出。空气侧空气横向冲刷带肋片(6)的换热管(5)以冷凝管内蒸汽。
图3为本发明(水平管式)俯视图。其中，1外壳，4-j第j级联箱，7进汽口；进汽口(7)与第1级联箱相连；第1级联箱通过外壳(1)里换热管与第2级联箱相连；…。
图4为本发明(水平管式)左侧示意图。其中，1外壳，2冷凝液出口，4-j第j级联箱，4-i最后一级联箱，7进汽口，8排液管。从图3可以看出，进汽口(7)与第1级联箱相连；联箱(4-j)间通过排液管(8)相连；最后一级联箱(4-i)通过外壳中单程管与另一侧三通管相连；最后一根单程管与冷凝液出口(2)相连。
图5为本发明(水平管式)右侧示意图。其中，1外壳，4-j第j级联箱，8排液管，9三通管。第j级联箱通过外壳(1)内换热管与下一级联箱相连；同侧联箱间(4-j)通过排液管(8)相连；最后一级联箱与三通管(9)的一个口相连；三通管的另一个口通过单程管与另一侧最后一级联箱相连；三通管的第3个口通过另一根单程管与冷凝液出口相连。
图6为本发明(立管式)主视图。其中，1外壳，2冷凝液出口，3单程管，4-j第j级联箱，4-i最后一级联箱，5换热管，6肋片(翅片)，7进汽口，8排液管，9三通管。
对于新型立管式分液式空气冷凝器的换热实现过程及以上技术手段应用与水平管式相同，但同时具有气液分离和有效排液功能的联箱设计有所变化，主要根据具体情况通过结构设计，组织气液分离、蒸汽分程、选择适当排液方案。立管式的上端的联箱间不通过排液管相连；下端的联箱间通过排液管(8)一起把冷凝液汇集在一起，通过三通管及冷凝液出口将冷凝液排除出来。
图7为本发明(立管式)上端示意图。其中，1外壳，4-i最后一级联箱；7进汽口。从图7可以看出来，立管式分液式空气冷凝器的上端的联箱间不通过排液管相连；进汽口(7)与第1级联箱相连；第1级联箱通过外壳(1)中的换热管与下一级联箱相连；下一级联箱通过换热管再与再下一级联箱相连；最后一级联箱(4-i)通过单程管与三通管的一个接口相连。
图8为本发明(立管式)下端示意图。其中，1外壳，2冷凝液出口，4-j第j级联箱；8排液管。同侧第j级联箱间通过排液管(8)相连；最后一级联箱与三通管(9)的一个口相连；三通管的另一个口通过单程管与另一侧最后一级联箱相连；三通管的第3个口通过另一根单程管与冷凝液出口相连。
另外，对于应用于大型分液式空气冷凝器，比如火力发电厂空气冷凝器，该冷凝器可同时或分别包含多个水平管式或立管式分液式空气冷凝器。。
以上所述为本发明的实施例，本发明的保护范围不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明有效保护范围之内。
权利要求
1.一种分液式空气冷凝器，其特征在于，该冷凝器为水平管式分液式空气冷凝器，包括进汽口7、换热管5、肋片6、第j级联箱4-j、排液管8、三通管9、冷凝液出口2、单程换热管3以及外壳1；换热管(5)两端安装第j级联箱(4-j)；进汽口(7)连接第1级联箱，第1级联箱通过一组换热管(5)与第2级联箱相通；第2级联箱通过另一组换热管(5)与再下一级联箱相通；…；直到最后一级联箱(4-i)；同侧联箱通过排液管(8)相连；(第1级不连除外)一侧的最后一级联箱与三通管(9)的一个管口相连；另一侧的最后一级联箱通过单程管(3)与三通管(9)的另一个管口相连；三通管的第3个管口通过另一根单程管与冷凝液出口(2)相连；换热管(5)外安装有肋片(6)；换热管(5)、肋片(6)外安装外壳(1)。
2.一种分液式空气冷凝器，其特征在于，该冷凝器为立管式分液式空气冷凝器，包括进汽口7、换热管5、肋片6、第j级联箱4-j、排液管8、三通管9、冷凝液出口2、单程换热管3以及外壳1；换热管(5)两端安装第j级联箱(4-j)；进汽口(7)连接第1级联箱，第1级联箱通过一组换热管(5)与第2级联箱相通；第2级联箱通过另一组换热管(5)与再下一级联箱相通；…；直到最后一级联箱(4-i)；下侧的联箱通过排液管(8)相连；下侧的最后一级联箱与三通管(9)的一个管口相连；另一侧的最后一级联箱通过单程管(3)与三通管(9)的另一个管口相连；三通管的第3个管口通过另一根单程管与冷凝液出口(2)相连；换热管(5)外安装有肋片(6)；换热管(5)和肋片(6)外安装外壳(1)。
3.一种分液式空气冷凝器，其特征在于，该冷凝器同时或分别包含多个如权利要求1所述的水平管式分液式空气冷凝器或如权利要求2所述的立管式分液式空气冷凝器。
全文摘要
一种分液式空气冷凝器，属于热工设备技术领域。包括进汽口7、换热管5、肋片6、第j级联箱4－j、排液管8、三通管9、冷凝液出口2、单程管3、外壳1；蒸汽由进汽口(7)进入第一联箱(4－1)再通过第一组换热管(5)进行冷凝，汽液混合物流入第二联箱(4)汽液分离液体经联箱间的排液管(8)排入同侧下级联箱，蒸汽则进入下一组换热管；如此最终经三通管收集经冷凝液出口(2)流出。本发明利用分段蒸汽冷凝、中间自动汽液分离和排液、集中聚集冷凝液过冷技术，保证各管程都以纯蒸汽进入并被冷却，有效减小凝结过程中液膜的厚度和消除不利的两相流型；与传统冷凝器相比节省材料30％，降低了冷凝器制作和运行成本，加工简单。
文档编号F25B39/04GK1975311SQ20061011330
公开日2007年6月6日 申请日期2006年9月22日 优先权日2006年9月22日
发明者彭晓峰, 吴迪, 陆规, 王珍, 黄梅 申请人:清华大学