本發(fā)明涉及一種具有分層布液裝置的立式管外降膜換熱器。

背景技術(shù)：

由于污水水質(zhì)的特殊性，常常使與污水接觸的換熱器出現(xiàn)腐蝕、結(jié)垢、堵塞等情況，致使換熱器換熱效率較低，換熱效果差。近些年來，淋激式水平管降膜換熱器以其溫差小、動力消耗小、方便清洗維護等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中。但由于水平管存在彎頭和管束效應(yīng)的影響，污水在管外易出現(xiàn)偏流、液滴飛濺或者膜厚不均勻的現(xiàn)象，很難在表面形成均勻的完整液膜，成為制約換熱器換熱效率的主要問題。

目前的立式降膜換熱器均為制冷劑在管內(nèi)或管外的垂直降膜，暫無在污水在管外降膜的研究和應(yīng)用。立式降膜換熱器可避免彎頭和管束效應(yīng)的影響，若存在結(jié)構(gòu)合理的布液裝置，管外易形成均勻的液膜，那么每根換熱管在較小流量下便可以得到較大的換熱系數(shù)。但現(xiàn)有的布液裝置幾乎均為單層布液，沒有考慮換熱管高度對布膜效果的影響，當(dāng)換熱器超過一定高度后，由于受到換熱管壁面粘滯力和剪切力的作用，布膜效果會越發(fā)不理想，換熱效率會大大降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本申請?zhí)峁┝艘环N具有分層布液裝置的立式管外降膜換熱器，污水靠自身重力以膜狀形式沿垂直管壁向下流動，依靠分層布液裝置對污水進行多次重新布液，使液膜始終處于最佳流動形態(tài)，提高換熱效率。

為實現(xiàn)上述目的，本申請采用的技術(shù)方案是：一種具有分層布液裝置的立式管外降膜換熱器，包括：殼體、分層布液裝置、換熱管束、進水口、出水口、上封頭、下封頭、上管板、下管板；所述殼體焊接在上管板與下管板之間，在殼體的一側(cè)上部設(shè)有進水口，同側(cè)下部設(shè)有出水口；所述分層布液裝置安裝在殼體內(nèi)，每層布液裝置集液盤、分液盤和固定支架組成，頂層的分層布液裝置可只設(shè)分液盤；所述分層布液裝置的安裝層數(shù)依據(jù)立式換熱器的高度和管外液膜的流態(tài)而設(shè)定為三層或多層，各層裝置之間通過支架固定連接，并焊接在下管板上；所述殼體內(nèi)縱向布置有換熱管束，該換熱管束貫穿各層集液盤和分液盤并被固定于上、下管板的管孔上；所述上封頭、下封頭分別通過法蘭盤與殼體固定連接，上封頭頂部設(shè)有制冷劑出口，在下封頭底部設(shè)有制冷劑入口。

進一步的，所述集液盤和分液盤為一個整體，所述集液盤上均勻分布管孔和篩孔，管孔與換熱管管徑相同，并同下方布膜孔平行對中布置；篩孔口徑略小于管孔，集液盤中的液體能通過篩孔落入分液盤中；所述集液盤具有一定容積，上方無遮擋，換熱管外的流體可全部落入集液盤中。

進一步的，所述分液盤位于集液盤的下方，分液盤上均勻分布有布膜孔，在布膜孔下方設(shè)有分配環(huán)，高度不小于8cm，分配環(huán)與布膜孔口徑相同且均略大于換熱管，同時與換熱管形成圓環(huán)空隙作為液體布膜通道，依靠分液盤內(nèi)流體的重力作用進行布液。

進一步的，所述換熱管束由若干換熱管組成，管內(nèi)為制冷劑，從制冷劑入口進入，制冷劑出口流出；管外為高溫流體，從殼體上部進水口流入，依次經(jīng)過各層布液裝之后從下部出水口流出。

操作時，制冷劑從下封頭制冷劑入口流入，經(jīng)換熱管束換熱后從上封頭制冷劑出口流出；污水從殼體一側(cè)上部的進水口進入最上層分液盤，液位積累一定高度后壓強增大，經(jīng)布膜孔、分配環(huán)與換熱管間的環(huán)隙均勻分布到換熱管上，完成初始布液。污水沿管壁向下流動一段距離后，受壁面粘滯力和剪切力的作用，液膜流態(tài)會逐漸惡化從而影響換熱效果。此時，污水流入下層布液裝置的集液盤中，再通過集液盤中的篩孔落入下方分液盤，進行二次布液，依次往下，使污水在換熱管外壁始終呈膜狀流動，直至落入換熱器底部。換熱器殼體上下有密封法蘭，因而水可以在殼體底部保持一定水位，而后從出水口排出，完成一次換熱過程。

本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，能夠取得如下的技術(shù)效果：本申請的一種具有分層布液裝置的立式管外降膜換熱器，具有小流量、小溫差和高熱流密度的特性，分層布液裝置能夠保證污水均勻分布在換熱管束上，使管外液膜始終呈薄膜狀流動，避免出現(xiàn)偏流或者膜厚不均勻的現(xiàn)象，換熱效率明顯提高；縱向布置換熱管束不存在浪費換熱面積的情況，有效換熱面積接近100％，且立式結(jié)構(gòu)相對于水平式更為緊湊，節(jié)省占地面積，不存在死角和彎頭，更易于清洗和維護。

附圖說明

本發(fā)明共有附圖5幅：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明分層布液裝置分液盤a-a的剖面圖；

圖3為本發(fā)明分層布液裝置集液盤b-b的剖面圖；

圖4為本發(fā)明分層布液裝置c處局部放大示意圖；

圖5為本發(fā)明分層布液裝置的安裝示意圖。

圖中：1-殼體；2-分層布液裝置；2-1集液盤；2-1-1篩孔；2-1-2管孔；2-2分液盤；2-2-1布膜孔；2-2-2分配環(huán)；2-3固定支架；3-換熱管束；4-進水口；5-出水口；6-制冷劑出口；7-上封頭；8-法蘭盤；9-上管板；10-制冷劑入口；11-下封頭；12-下管板。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。

實施例1

參照附圖，一種具有分層布液裝置的立式管外降膜換熱器，主要包括殼體1、分層布液裝置2、換熱管束3、進水口4、出水口5、制冷劑出口6、上封頭7、法蘭盤8、上管板9、制冷劑入口10、下封頭11、下管板12。

殼體1為圓柱形，焊接在上管板9和下管板12之間，殼體的一側(cè)上部有進水口4，下部有出水口5。分層布液裝置2包括集液盤2-1、分液盤2-2和固定支架2-3，均為圓形，集液盤2-1位于分液盤2-2的上方。分液盤2-2上均勻分布布膜孔，下方帶有分配環(huán)2-2-2，高度不小于8cm，口徑略大于換熱管，與換熱管形成圓環(huán)空隙作為液體布膜通道。集液盤2-1上均勻分布圓形篩孔，集液盤2-1中的液體可通過篩孔2-1-1落入下方分液盤中。所述集液盤2-1上預(yù)留管孔2-1-2，與換熱管管徑相同，并與下方布膜孔2-2-1平行對中布置。換熱管束3由若干換熱管組成，內(nèi)走制冷劑，在換熱器內(nèi)縱向布置，依次穿過各層布液裝置2并被固定于上下管板的管孔上，通過脹接方式連接。上封頭7和下封頭11分別通過法蘭盤8與上管板9和下管板12連接，起密封作用，下封頭11下部有制冷劑入口，上封頭7上部有制冷劑出口。

本發(fā)明換熱器工作原理如下：將下封頭制冷劑入口10和上封頭制冷劑出口6與外制冷系統(tǒng)相連接，制冷劑從下部制冷劑入口10進入經(jīng)換熱管束3換熱后從上部制冷劑出口6流出。高溫污水從殼體一側(cè)上部進水口4進入最上層分液盤2-2(最上層布液裝置無集液盤)，液位積累一定高度后壓強增大，經(jīng)布膜孔2-2-1、分配環(huán)2-2-2與換熱管間的環(huán)隙流出均勻分布到換熱管上。但流體在下降過程中受到壁面粘滯力和剪切力的作用，布膜情況逐漸惡化，在未影響換熱效果前流入下層布液裝置的集液盤2-1中，再通過集液盤2-1中的篩孔2-1-1落入下方分液盤2-2，進行二次布液，以此類推。分層布液的形式使流體在換熱管外壁始終呈膜狀流動，直至落入換熱器底部，從換熱器殼體下部的出水口5排出，完成一次換熱過程。

本發(fā)明中分液層數(shù)依據(jù)立式換熱器的高度和管外液膜的流態(tài)變化而定，并不局限于附圖中所示的三層布液形式。上述實施方式僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不能以此限制分發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所做的任何修改、等同替換和改進，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。