一种自适应气液分离器及冷凝换热器

1.本发明涉及换热设备技术领域，尤其涉及一种自适应气液分离器及冷凝换热器。


背景技术：

2.专利文件cn109458853a公开如图1所示的一种带有u型气液分离结构的冷凝换热器，在换热过程中，蒸汽在第三联箱23中进行气液分离(详细的换热过程可查看专利文件cn109458853a，本背景技术仅对该专利文件中的关键部分进行介绍)，具体地：
3.一方面，第三联箱23中未冷凝的蒸汽会经过第三管程换热通道33往第四联箱24输送；
4.另一方面，第三联箱23中蒸汽冷凝形成的冷凝液会经过气液分离结构52直接进入第五联箱25中，然后经第五管程换热通道35和第六联箱26往外排出。
5.在上述过程中，气液分离结构52的排液速度是固定不变的，不能随换热负荷大小而进行适应性调整。
6.例如：
7.当换热负荷较大时，冷凝水的生成速度较快，理论上应该加快气液分离结构52的排液速度；
8.当换热负荷较小时，冷凝水的生成速度较慢，理论上应该减缓气液分离结构52的排液速度。
9.然而，气液分离结构52的孔径是固定不变的，因此，排液速度也是固定不变的，即，无论换热负荷增大或者减小，气液分离结构52的排液速度均不会进行适应性调整。
10.因此，需要对现有气液分离结构进行改进，以解决其排液速度不能根据换热负荷的变化情况进行自适应调整的问题。
11.本背景部分中公开的以上信息仅被包括用于增强本公开内容的背景的理解，且因此可包含不形成对于本领域普通技术人员而言在当前已经知晓的现有技术的信息。


技术实现要素：

12.本发明的一个目的在于，提供一种自适应气液分离器及冷凝换热器，能有效解决现有气液分离结构的排液速度不能根据换热负荷的变化情况进行自适应调整的问题。
13.为达以上目的，一方面，本发明提供一种自适应气液分离器，包括：
14.分离器壳体，所述分离器壳体设有分离腔室和若干连通所述分离腔室至所述分离器壳体的外部空间的排液孔；
15.进液管道，所述进液管道的上端与所述分离器壳体的外部空间连通，所述进液管道的下端伸入所述分离腔室内并与所述分离腔室连通；
16.其中，
17.各所述排液孔从上往下依次排布，且最下方的所述排液孔的位置高于所述进液管道与所述分离腔室的连通位置。
18.可选的，所述进液管道的下端管口与所述分离腔室的底面之间留有过液间隙，且
19.所述过液间隙的高度尺寸小于最下方的所述排液孔到所述分离腔室的底面的距离尺寸。
20.可选的，相邻两所述排液孔之间的距离相等。
21.另一方面，提供一种冷凝换热器，包括：
22.换热器壳体，所述换热器壳体包括若干自上而下排布且依次连通的壳程换热通道；
23.若干组换热管组，每一所述壳程换热通道穿设有一组所述换热管组；
24.若干分隔机构；
25.进侧箱体，所述进侧箱体与各所述的换热管组的第一端相对，且所述进侧箱体的内部空间被若干所述分隔机构分隔为若干自上而下排布的进侧接驳腔室；
26.出侧箱体，所述出侧箱体与各所述的换热管组的第二端相对，且所述进侧箱体的内部空间被若干所述分隔机构分隔为若干自上而下排布的出侧接驳腔室；
27.其中，相邻两组所述换热管组的第一端通过一个所述进侧接驳腔室连通、相邻两组所述换热管组的第二端通过一个所述出侧接驳腔室连通，以使得各组所述换热管组串联连通；
28.且，
29.至少一个所述分隔机构为所述的自适应气液分离器。
30.可选的，最上方的所述进侧接驳腔室与最上方的所述换热管组的第一端连通。
31.可选的，最上方的所述进侧接驳腔室连通有进汽管道。
32.可选的，最下方的所述换热管组的第二端直接与所述冷凝换热器的外部空间连通。
33.可选的，每组所述换热管组包括若干根换热管道，且各组所述换热管组所包含的换热管道的数量，自上而下逐渐减少。
34.可选的，所述进侧箱体内最下方的分隔机构和/或所述出侧箱体内最下方的分隔机构为所述自适应气液分离器。
35.可选的，其余的所述分隔机构为分隔板。
36.本发明的有益效果在于：提供一种自适应气液分离器及冷凝换热器，
37.当换热负荷较大时，冷凝水的生成速度较快，分离腔室的液位上升，相应地，可以进行排液操作的排液孔数量也会增多，排液速度提高；
38.当换热负荷较小时，冷凝水的生成速度较慢，分离腔室的液位下降，相应地，可以进行排液操作的排液孔数量也会减少，排液速度减慢。
39.因此，本发明提供的自适应气液分离器，能根据换热负荷的变化情况自适应调整冷凝水的排液速度，有利于优化换热效果。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可
以根据这些附图获得其它的附图。
41.图1为背景技术提供的带有u型气液分离结构的冷凝换热器的结构示意图；
42.图2为实施例提供的冷凝换热器的结构示意图；
43.图3为实施例提供的自适应气液分离器的结构示意图。
44.图中：
45.1、换热器壳体；101、第一壳程通道；102、第二壳程通道；103、第三壳程通道；104、第四壳程通道；105、第五壳程通道；
46.2、换热管组；2a、第一管组；2b、第二管组；2c、第三管组；2d、第四管组；2e、第五管组；
47.3、分隔机构；3a、第一分离器；3b、第二分离器；3c、分隔板；
48.301、分离器壳体；3011、分离腔室；3012、排液孔；
49.302、进液管道；
50.303、过液间隙；
51.4、进侧箱体；401、第一进侧腔室；402、第二进侧腔室；403、第三进侧腔室；
52.5、出侧箱体；501、第一出侧腔室；502、第二出侧腔室；
53.6、进汽管道。
具体实施方式
54.为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
55.在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
56.此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。
57.以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
58.本发明提供一种自适应气液分离器及冷凝换热器，适用于对蒸汽进行冷凝换热的应用场景，其能有效解决现有气液分离结构的排液速度不能根据换热负荷的变化情况进行自适应调整的问题。
59.参见图2，本实施例中，冷凝换热器包括换热器壳体1、若干组换热管组2、若干分隔机构3、进侧箱体4以及出侧箱体5。
60.具体地，所述换热器壳体1包括若干自上而下排布且依次连通的壳程换热通道，且每一所述壳程换热通道穿设有一组所述换热管组2，以使得各组所述换热管组2也自上而下
排布。
61.所述进侧箱体4与各所述的换热管组2的第一端相对，且所述进侧箱体4的内部空间被若干所述分隔机构3分隔为若干自上而下排布的进侧接驳腔室。其中，最上方的所述进侧接驳腔室与最上方的所述换热管组2的第一端连通，且，最上方的所述进侧接驳腔室连通有进汽管道6。此外，从上往下排序，自第二组换热管组2开始，相邻两组所述换热管组2的第一端通过一个所述进侧接驳腔室连通。
62.所述出侧箱体5与各所述的换热管组2的第二端相对，且所述进侧箱体4的内部空间被若干所述分隔机构3分隔为若干自上而下排布的出侧接驳腔室。其中，最下方的所述换热管组2的第二端直接与所述冷凝换热器的外部空间连通。除最下方的换热管组2的第二端外，从上往下排序，每一组所述换热管组2的第二端均通过一个所述出侧接驳腔室与下一组所述换热管组2的第二端连通，以使得各组所述换热管组2串联连通。
63.本实施例以五管程的冷凝换热器为例进行说明，即，进侧接驳腔室为三个(自上而下依次记为第一进侧腔室401、第二进侧腔室402和第三进侧腔室403)、出侧接驳腔室为两个(自上而下依次记为第一出侧腔室501和第二出侧腔室502)、换热管组2为五组(自上而下依次记为第一管组2a、第二管组2b、第三管组2c、第四管组2d和第五管组2e)、壳程换热通道为五个(自上而下依次记为第一壳程通道101、第二壳程通道102、第三壳程通道103、第四壳程通道104和第五壳程通道105)，冷凝换热过程如下：
64.s10：过热或饱和状态下的蒸气从进汽管道6进入第一进侧腔室401，从左往右运动，经过第一管组2a后进入第一出侧腔室501；
65.该过程中，蒸气在第一管组2a内与第一壳程通道101内的冷却液第一次换热，并在第一出侧腔室501内凝结出部分冷凝水；
66.s20：蒸气离开第一出侧腔室501后，从右往左运动，经第二管组2b后进入第二进侧腔室402；
67.该过程中，蒸气在第二管组2b内与第二壳程通道102内的冷却液第二次换热，并在第二进侧腔室402内凝结出部分冷凝水；
68.s30：蒸气离开第二进侧腔室402后，从左往右运动，经第三管组2c后进入第二出侧腔室502；
69.该过程中，蒸气在第三管组2c内与第三壳程通道103内的冷却液第三次换热，并在第二出侧腔室502内凝结出部分冷凝水；
70.s40：少量蒸气带着冷凝水离开第二出侧腔室502后，从右往左运动，经第四管组2d后进入第三进侧腔室403；
71.该过程中，蒸气在第四管组2d内与第四壳程通道104内的冷却液第四次换热，并在第三进侧腔室403内凝结出冷凝水；此时，几乎所有的水蒸气均已经凝结成冷凝水；
72.s50：冷凝水离开第三进侧腔室403后，从左往右运动，经第五管组2e后离开冷凝换热器；
73.该过程中，冷凝水在第五管组2e内与第五壳程通道105内的冷却液第五次换热，实现过冷换热，将全部冷凝水排出。
74.可选的，每组所述换热管组2包括若干根换热管道，且各组所述换热管组2所包含的换热管道的数量，自上而下逐渐减少。
75.本实施例中，至少一个所述分隔机构3为自适应气液分离器，其余的分隔机构3为分隔板3c。进一步地，所述进侧箱体4内最下方的分隔机构3和/或所述出侧箱体5内最下方的分隔机构3为所述自适应气液分离器，其余的所述分隔机构3均为分隔板3c。
76.参见图3，自适应气液分离器包括分离器壳体301和进液管道302。所述分离器壳体301设有分离腔室3011和若干连通所述分离腔室3011至所述分离器壳体301的外部空间的排液孔3012。所述进液管道302的上端与所述分离器壳体301的外部空间连通，所述进液管道302的下端伸入所述分离腔室3011内并与所述分离腔室3011连通。
77.其中，
78.各所述排液孔3012从上往下依次排布，且最下方的所述排液孔3012的位置高于所述进液管道302与所述分离腔室3011的连通位置。
79.本实施例中，所述进液管道302与所述分离腔室3011的连通位置为所述进液管道302的下端管口与所述分离腔室3011的底面之间留有的过液间隙303。所述过液间隙303的高度尺寸小于最下方的所述排液孔3012到所述分离腔室3011的底面的距离尺寸，以使得最下方的所述排液孔3012的位置高于所述进液管道302与所述分离腔室3011的连通位置。
80.于一些其它的实施例中，也可以使进液管道302的下端管口与所述分离腔室3011的底面相连，并在进液管道302的下端侧壁设置贯通孔，然后使贯通孔的顶部低于排液孔3012的底部。
81.可选的，相邻两所述排液孔3012之间的距离相等。
82.继续以上述五管程的冷凝换热器为例，出侧箱体5中的分隔机构3、第二进侧腔室402和第三进侧腔室403之间的分隔机构3均为自适应气液分离器。将出侧箱体5中的自适应气液分离器记为第一分离器3a、将第二进侧腔室402和第三进侧腔室403之间的自适应气液分离器记为第二分离器3b。以下对第一分离器3a的工作过程进行说明。
83.第一分离器3a的分离器壳体301的上部完成第一出侧腔室501和第二出侧腔室502的分隔，第一分离器3a的进液管道302的上端与第一出侧腔室501连通、第一分离器3a的排液孔3012与所述第二出侧腔室502连通。
84.在上述步骤s10中，蒸汽进入第一出侧腔室501后，大部分未冷凝的蒸汽会继续执行步骤s20，少部分未冷凝的蒸汽和已经凝结的冷凝水则会进入第一分离器3a的进液管道302中，过程如下：
85.s101：未冷凝的蒸汽和已经凝结的冷凝水进入第一分离器3a的进液管道302中，然后经过液间隙303进入分离腔室3011；未冷凝的蒸汽在进液管道302和分离腔室3011内进一步冷凝，若还存在未被冷凝的蒸汽，则经排液孔3012进入第二出侧腔室502，执行步骤s40；
86.s102：随着冷凝换热器冷凝换热作业的持续进行，分离腔室3011内的冷凝液逐渐增多，即，分离腔室3011的液位逐渐升高；
87.s103：当分离腔室3011的液位升高至淹没过液间隙303，即可完成过液间隙303的液封；
88.此时，未冷凝的蒸汽无法进入分离腔室3011，更无法经过排液孔3012进入第二出侧腔室502；
89.s104：随着冷凝换热器冷凝换热作业的持续进行，分离腔室3011内的冷凝液逐渐增多，最终，分离腔室3011的液位逐渐升高至最下方的排液孔3012处，则可经过最下方的排
液孔3012往下排入第二出侧腔室502中，然后执行步骤s40；
90.需要说明的是，在步骤s104中：
91.当换热负荷较大时，冷凝水的生成速度较快，分离腔室3011的液位上升，相应地，可以进行排液操作的排液孔3012数量也会增多，排液速度提高；
92.当换热负荷较小时，冷凝水的生成速度较慢，分离腔室3011的液位下降，相应地，可以进行排液操作的排液孔3012数量也会减少，排液速度减慢。
93.因此，本实施例提供的自适应气液分离器，能根据换热负荷的变化情况自适应调整冷凝水的排液速度，有利于优化换热效果。
94.第二分离器3b的工作原理与所述第一分离器3a相同，故不作赘述。
95.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
96.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。