專利名稱：一種管外垂直降膜換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型管外垂直降膜換熱器，適用于具有多種組分的換熱介質(zhì)的傳熱傳質(zhì)過程，可應(yīng)用于化工、熱工、輕工、食品、制藥、冶金和海水淡化等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來， 隨著社會對節(jié)能要求的提高，各種化工、制冷設(shè)備對換熱器的要求也越來越高。降膜換熱器作為一種高效的換熱裝置廣泛地被應(yīng)用在蒸發(fā)、蒸餾和冷凝設(shè)備中。現(xiàn)有的降膜換熱器一般以水平管降膜、板式降膜和豎直管內(nèi)降膜為主，這些結(jié)構(gòu)的降膜換熱器往往都存在布膜不均、膜厚不均勻或熱惰性大等缺點。而普通的豎直管外降膜換熱器布膜裝置復(fù)雜，加工工藝也較為復(fù)雜，制作成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有降膜型換熱器存在的布膜不均勻、換熱效果低等缺點，提供一種易于加工、結(jié)構(gòu)簡單、傳熱傳質(zhì)效果好的新型管外垂直降膜換熱器。本發(fā)明專利采用獨特設(shè)計的雙層布膜裝置和切向流進液方式，使得換熱器管束上的液膜更加均勻，顯著增加了換熱面積，提高了換熱器的傳熱傳質(zhì)效果。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案一種管外垂直降膜換熱器，包括換熱器殼體，在換熱器殼體內(nèi)豎直設(shè)有強化換熱管束，換熱器殼體的底部連接有管程下容腔，便于系統(tǒng)清洗，在管程下容腔上連接有與強化換熱管束相通的熱源/冷源進口，在換熱器殼體的下側(cè)上連接有溶液出口 ；換熱器殼體的頂端連接有管程上容腔，在管程上容腔上設(shè)有與強化換熱管束相通的熱源/冷源出口，換熱器殼體上部設(shè)有溶液進口和氣體出/入口，在所述溶液進口和氣體出/入口之間的換熱器殼體內(nèi)設(shè)有與強化換熱管束水平相接的雙層布膜裝置，該雙層布膜裝置的上層為布液板，下層為可接受布液板滲漏的液滴的布膜板。在所述布液板的表面布設(shè)有多個穿管孔，在每個穿管孔的周側(cè)開設(shè)有穿液孔，穿液孔與布膜板相通；所述布膜板與強化換熱管束之間形成有布膜孔隙。所述溶液進口與換熱器殼體相連接處具有使溶液切向流入的斷面。溶液進口的溶液切向流入換熱器殼體，沿殼體內(nèi)壁面均勻接觸到布液板上，并形成一定液位。所述布膜孔隙內(nèi)設(shè)有定位卡箍，將強化換熱管束定位在布膜孔隙中間。在所述換熱器殼體外設(shè)置有兩個透明的視鏡。便于觀察溶液在換熱管外壁的成膜狀況以及穩(wěn)定換熱器殼體內(nèi)溶液的液位。所述換熱器殼體內(nèi)強化換熱管束的內(nèi)外壁面均采用高效強化措施，增強流體的擾動，顯著提升換熱管的傳熱傳質(zhì)性能。所述換熱器殼體外設(shè)置有方形的支撐架，用于支撐換熱器同時可與其他相關(guān)設(shè)備連接。本發(fā)明的工作原理是
①該換熱器作為蒸發(fā)器(或發(fā)生器)用時，冷流體由溶液進口切向進入換熱器殼體上部，沿內(nèi)壁迅速分布在布液板上，并形成一定液位，并經(jīng)過布液板上的穿液孔均勻淋到布膜板上，再通過布膜板與強化換熱管束形成的布膜孔隙在強化換熱管外壁面形成均勻的液膜，被從熱源/冷源進口流入管程下容腔分配到強化傳熱管束的熱流體加熱后，部分熱蒸汽通過氣體出/入口排出，而被加熱的冷流體液態(tài)部分則從殼體底部溶液出口排出，同時熱流體降溫后進入管程上容腔從熱源/冷源出口排出，從而實現(xiàn)熱流體的降溫和冷流體的加熱蒸發(fā)。 ②該換熱器作為冷凝器(或吸收器)用時，熱流體由溶液進口切向進入換熱器殼體上部，沿內(nèi)壁迅速分布在布液板上，并形成一定液位，并經(jīng)過布液板上的穿液孔均勻淋到布膜板上，再通過布膜板與強化換熱管束形成的布膜孔隙在強化換熱管外壁面形成均勻的液膜，吸收自氣體出/入口進入的蒸汽，釋放的熱量被從熱源/冷源進口流入管程下容腔分配到強化傳熱管束的冷流體帶走，而被冷卻的熱流體則從殼體底部溶液出口排出，同時加熱后的冷流體進入管程上容腔從熱源/冷源出口排出，從而實現(xiàn)熱流體的吸收冷卻和冷流體的加熱。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點①通過采用溶液進口切向流、雙層布膜裝置結(jié)構(gòu)，使得各換熱管的外壁面成膜均勻，增加了換熱面積。②雙層布膜裝置采用獨特的設(shè)計，上層布液板通過穿液孔使得各換熱管的液膜均等，下層布膜板采用定位卡箍保證布膜孔隙在1. 5-2mm之間，對液膜的形成起關(guān)鍵作用。③采用內(nèi)外壁面強化后的換熱管增加流動擾動，顯著提升換熱管的總體傳熱系數(shù)，同時降低傳質(zhì)阻力，保證換熱器的高效傳熱傳質(zhì)效果。


圖1為管外垂直降膜換熱器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為管外垂直降膜換熱器A-A剖面圖；圖3為布液板結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為布膜板結(jié)構(gòu)示意圖(一)；圖5為布膜板結(jié)構(gòu)示意圖(二)；圖6為圖4的X部分放大示意圖；附圖標記說明1、熱源/冷源進口 ；2、強化換熱管束；3、支撐架；4、視鏡；5、布膜板；6、布液板；7、管程上容腔；8、熱源/冷源出口 ；9、法蘭；10、溶液進口 ；11、換熱器殼體； 12、氣體出/入口 ；13、視鏡；14、溶液出口 ；15、法蘭；16、管程下容腔；17、底座；18、穿管孔； 19、穿液孔；20、布膜孔隙；21、定位卡箍，30、斷面。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步詳細說明。實施例請參閱圖1所示，一種管外垂直降膜換熱器，包括換熱器殼體11，換熱器殼體11中部外設(shè)有支撐架3，在換熱器殼體11內(nèi)豎直設(shè)有強化換熱管束2，換熱器殼體11的底部通過法蘭15連接有管程下容腔16，管程下容腔16底部設(shè)有底座17，在管程下容腔16上連接有與強化換熱管束2相通的熱源/冷源進口 1，在換熱器殼體11的下側(cè)上連接有溶液出口 14 ；換熱器殼體11的頂端通過法蘭9連接有管程上容腔7，在管程上容腔7上設(shè)有與強化換熱管束2相通的熱源/冷源出口 8，換熱器殼體11上部設(shè)有溶液進口 10和氣體出/入口 12，在溶液進口 10和氣體出/入口 12之間的換熱器殼體11內(nèi)設(shè)有與強化換熱管束2水平相接的雙層布膜裝置，該雙層布膜裝置的上層為布液板6，下層為可接受布液板6滲漏的液滴的布膜板5。在布液板6的表面均勻布設(shè)有多個穿管孔18，在每個穿管孔18的周側(cè)開設(shè)有穿液孔19，穿液孔19與布膜板5相通；在布膜板5與強化換熱管束2之間形成有布膜孔隙20。 溶液進口 10的溶液切向流入換熱器殼體；溶液進口 10與換熱器殼體11相連接處具有使溶液切向流入的斷面30。布膜孔隙20內(nèi)設(shè)有定位卡箍21，將強化換熱管束2定位在布膜孔隙20中間。在換熱器殼體11外設(shè)置有兩個透明的視鏡4，13。本實施例的工作原理是①該換熱器作為蒸發(fā)器(或發(fā)生器)用時，冷流體由溶液進口 10切向進入換熱器殼體11上部，沿內(nèi)壁迅速分布在布液板6上，并形成一定液位，并經(jīng)過布液板6上的穿液孔 19均勻淋到布膜板5上，再通過布膜板5與強化換熱管束2形成的布膜孔隙20在強化換熱管外壁面形成均勻的液膜，被從熱源/冷源進口 1流入管程下容腔16分配到強化傳熱管束2的熱流體加熱后，部分熱蒸汽通過氣體出/入口 12排出，而被加熱的冷流體液態(tài)部分則從殼體底部溶液出口 14排出，同時熱流體冷卻后進入管程上容腔7從熱源/冷源出口 8 排出，從而實現(xiàn)熱流體的降溫和冷流體的加熱蒸發(fā)。②該換熱器作為冷凝器(或吸收器)用時，熱流體由溶液進口 10切向進入換熱器殼體11上部，沿內(nèi)壁迅速分布在布液板6上，并形成一定液位，并經(jīng)過布液板6上的穿液孔 19均勻淋到布膜板5上，再通過布膜板5與強化換熱管束2形成的布膜孔隙20在強化換熱管外壁面形成均勻的液膜，吸收自氣體出(入)口 12進入的蒸汽，釋放的熱量被從熱源 /冷源進口 1流入管程下容腔16分配到強化傳熱管束2的冷流體帶走，而被冷卻的熱流體則從殼體底部溶液出口 14排出，同時加熱后的冷流體進入管程上容腔7從熱源/冷源出口 8排出，從而實現(xiàn)熱流體的吸收冷卻和冷流體的加熱。上列詳細說明是針對本發(fā)明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種管外垂直降膜換熱器，包括換熱器殼體(11)，在換熱器殼體(11)內(nèi)豎直設(shè)有強化換熱管束O)，換熱器殼體(11)的底部連接有管程下容腔(16)，在管程下容腔(16)上連接有與強化換熱管束( 相通的熱源/冷源進口(1)，在換熱器殼體(11)的下側(cè)上連接有溶液出口(14)；換熱器殼體(11)的頂端連接有管程上容腔(7)，在管程上容腔(7)上設(shè)有與強化換熱管束( 相通的熱源/冷源出口(8)，換熱器殼體(11)上部設(shè)有溶液進口(10) 和氣體出/入口(12)，其特征在于在所述溶液進口(10)和氣體出/入口(12)之間的換熱器殼體(11)內(nèi)設(shè)有與強化換熱管束( 水平相接的雙層布膜裝置，該雙層布膜裝置的上層為布液板(6)，下層為接受布液板(6)滲漏的液滴的布膜板(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的管外垂直降膜換熱器，其特征在于在所述布液板(6)的表面布設(shè)有多個穿管孔(18)，在每個穿管孔(18)的周側(cè)開設(shè)有穿液孔(19)，穿液孔(19)與布膜板( 相通；所述布膜板( 與強化換熱管束( 之間形成有布膜孔隙00)。
3.如權(quán)利要求1所述的管外垂直降膜換熱器，其特征在于所述溶液進口(10)與換熱器殼體(11)相連接處具有使溶液切向流入的斷面(30)。
4.如權(quán)利要求1所述的管外垂直降膜換熱器，其特征在于所述布膜孔隙00)內(nèi)設(shè)有將強化換熱管束( 定位在布膜孔隙00)中間的定位卡箍01)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種管外垂直降膜換熱器，它包括換熱器殼體、強化換熱管束、布膜裝置、管程容腔、視鏡及流體進出口管路等部分組成。在換熱器頂部設(shè)置雙層布膜裝置，一種流體經(jīng)布膜裝置沿管外壁均勻成膜狀流下，帶走換熱管內(nèi)另一流體的熱量或?qū)崃總鬟f給換熱管內(nèi)另一流體，從而實現(xiàn)兩種不同流體的熱交換。換熱器采用切向流的進液方式和獨特的雙層布膜裝置，解決了傳統(tǒng)降膜換熱器布膜不均勻、有效換熱面積低等問題。該裝置能有效降低流體的傳質(zhì)阻力，顯著提升換熱器傳熱和傳質(zhì)能力，可廣泛應(yīng)用于化工、熱工、輕工、食品、制藥、冶金和海水淡化等行業(yè)。
文檔編號F28F25/02GK102155854SQ20111006231
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者卜憲標, 邱澤正, 馬偉斌, 駱超, 龔宇烈 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所