专利名称：板壳式非饱和蒸发冷凝设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种蒸发冷凝设备，更具体的说，它涉及一种板壳式非 饱和蒸发冷凝设备
背景技术：
传统的非蒸发冷却设备管内进行制冷剂冷凝放热过程，管外水从管束顶
部喷淋而下，在管表面形成一层水膜，然后滴落到下一层管排；风从管束底 部吹入，掠过管束并与管表面的水膜传热传质，形成非饱和蒸发。非饱和蒸 发主要发生在传热管壁表面水膜与空气的接触界面上，这个过程为不连续降 膜过程，水膜很难完全均匀地覆盖管表面，因此不能达到最大程度的非饱和 蒸发；在水膜不能覆盖的地方，由于蒸发的存在，很容易形成"干斑"现象， 时间久了会形成垢体，大大降低换热效率，而且会对管壁造成腐蚀破坏；另 一方面，管束的布置结构一般为叉排，即正三角形排布，沿气流方向阻力较 大，增大了空气压降，降低了风速，对非饱和蒸发换热也不利。
传统的立式冷凝器外壳是用钢板巻制成的大圆筒，圆筒两端焊有多孔管 板，板上用胀管法或焊接法固定着许多根无缝钢管，冷却水自上而下在管内 流过，制冷剂气体在壳体内管束之间冷凝后积聚在冷凝器的底部，经出液管 流入贮液器。冷凝器的顶端装有配水箱，使冷却水能均匀的分配到各个管口， 每根钢管的管口上装有一只带斜槽的分水器；冷却水通过分水器上的斜槽后 沿钢管内壁作螺旋线状向下流动。与非蒸发冷却装置相比，立式冷凝器管内无通风，只是利用了水的温升显热来带走热量，不但换热效率不高，而且冷 却水需配备冷却塔处理才能循环使用，导致整体换热效果不好，结构复杂，
运行费用高；另外，立式冷凝器的冷却水是通过带斜槽的分水器分配到每条 换热管内，并形成螺旋状水流沿传热管内壁流下，随着下落高度增大，水的 螺旋状流动减弱，将大大影响传热效果。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供了一种传热效率 高、冷却效果显著的板壳式非饱和蒸发冷凝设备。
为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用下述技术方案本实用 新型的板壳式非饱和蒸发冷凝设备包括上箱体、板壳式换热器和下箱体，板 壳式换热器通过螺栓、焊接或胀管与上箱体、下箱体固定连接。上箱体用于 空气循环和水分布，为含有轴流风机、挡水板、顶部集水器的圆柱形箱体或 者长方形箱体；下箱体用于吸入空气和收集冷凝水，为含有进风栅格、浮球 阀、底部集水槽的圆柱形箱体或者长方形箱体；底部集水槽通过水泵与顶部 集水器相连接。
所述板壳式换热器包括上管板、下管板、换热板板束、壳体、折流挡板 和分气管和集液管；所述上、下管板设置在板壳式换热器的上、下部，上管 板保持水平，下管板沿热流体流动方向倾斜3。 6° ，换热板板束以直列的 方式通过上、下管板中的孔固定；所述折流挡板设置在换热板板束之间。
所述板束对由压制成型的金属薄板边缘焊接在一起,形成长的狭小流道， 不同宽度的这些元件包一起组成一个圆形的板束，或者相同宽度的原件组成 长方形板束，然后装入壳体，板束伸出上管板的上端边缘为锯齿型。金属薄板 材料为不锈钢板或热浸锌碳钢板。所述折流挡板为弓形折流挡板，沿热流体的流动方向倾斜3。 6° 。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是(1)板束内利用水的非饱
和蒸发带走热量，单位面积热负荷比使用光管的立式冷凝器高20%-30%，具 有高效节能的特点；(2)板束内壁形成均匀薄层水膜并连续沉降，真正完全 覆盖传热壁面，增大了有效传热面积；同时水膜沉降速度增大，当与空气采 用逆流操作时，形成管内两相流直接冷却非饱和蒸发热湿传递过程，气液两 相流相对速度也得到很大提高，促进非饱和蒸发热湿传递，增强冷却效果；
(3)换热板板束直列形式，流体阻力小，而且板-板之间间距较小，大大减 小了占地面积；(5)板壳式换热器与上下箱体直接连接，减少了弯管工艺，且 无需另外制作外壳，结构简单紧凑；(6)特殊结构的折流挡板设计，使冷凝 液能及时排出，减薄冷凝液厚度，增强管外冷凝传热系数。
图l是本实用新型的结构图2是图1换热板板束为圆筒形结构时的A-A截面图； 图3是图1换热板板束为长方形结构时的A-A截面图； 图4是本实用新型中换热板板束的结构图； 图5是图4结构图的B-B磁面；
图中浮球阀l下管板2水泵3循环水管路4壳体5换热板板束6 上管板7挡水板8轴流风机9折流挡板IO顶部集水器ll分气管12板 壳式换热器13集液管14进风栅格15集水槽1具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述，本实用新型不限于此。 如图1所示，本实用新型的板壳式非饱和蒸发冷凝设备包括上箱体、下箱体和板壳式换热器13。上箱体中含有轴流风机9、挡水板8、顶部集水器 11，实现本冷却设备的空气循环和水分布；下箱体中含有进风栅格15、浮球 阀1和底部集水槽16，进风栅格15为圆柱形，位于下箱体上部，可使空气 从任何方向进入下箱体;顶部集水器11由水泵3通过循环水管路4与底部集 水槽15连接。板壳式换热器13通过螺栓、焊接或胀管与上箱体、下箱体固 定连接。
板壳式换热器13中含有上管板7、下管板2、分气管12、壳体5、折流 挡板10和换热板板束6。壳体5为圆筒形或者长方形；上管板7、下管板2 为多孔管板，位于圆筒上、下两端。上管板7保持水平，下管板2与水平方 向夹角3° 6°并沿热流体出液方向倾斜；换热板板束6以直列方式通过焊 接或胀管形式固定于上管板7、下管板2之间；折流挡板10沿流体流动方向 倾斜3° 6°布置于换热板板束6之间。
如图2所示，板壳式换热管.13中，换热板板束.6由压制成型的金属薄板 边缘焊接在一起，形成长的狭小流道，不同宽度的这些元件包一起组成一个圆 形的板束，或者相同宽度的元件组成长方形板束,然后装入壳体，板束伸出上 管板的上端边缘为锯齿型，其目的是让顶部集水槽的冷却水沿着板束内壁均 匀流下。
本实用新型的冷凝原理和过程如下:制冷剂蒸汽由分气管12进入板壳式
换热器13的壳程，在壳体内与换热板板束6内的冷却水进行换热，并通过折 流档板10的作用，沿壳程曲折流动，充分换热，冷凝后的液体沿管壁及倾斜 的折流挡板流下，在换热器底部积聚，并由于底部的下管板2向出液口方向 倾斜使之顺利流出。冷却水由离心水泵3打到顶部集水器11并在重力的作用 下溢流而出，通过板束上端锯齿型边缘使冷却水均匀分配到板束内壁。板束 内冷却水沿板壁形成稳定连续的螺旋状水膜，在重力作用下快速下落，完全 覆盖换热板壁并与壁面充分换热，吸收壳程蒸汽冷凝热量，并通过部分水分蒸发将热量再传给空气，未蒸发的水分流出换热板板束6，下落到底部集水 槽15内，进行下一次循环冷却。空气与水的流动可以为顺流也可以为逆流， 在轴流风机9的作用下，空气由装置底部的圆筒状进风栅格15进入或者流出 箱体，并且空气能均匀地流经到各个板束口内，在换热板板束中与快速下落 的水膜在一个连续的汽液界面上进行充分的非饱和蒸发，带走潜热，湿度逐 渐增大。当空气湿度接近或者达到饱和后，再通过挡水板，除去夹带的水滴 后从出风口排到大气中。由于空气在板筒中心流动，除了水膜界面的剪切力 外，几乎处于无阻力的流动状态， 一方面可以快速将热量带出，提高冷却换 热效率，另一方面降低了风机功耗，节约了能量。
权利要求1、一种板壳式非饱和蒸发冷凝设备，包括上箱体、下箱体和板壳式换热器，上箱体通过水泵和下箱体相连接，其特征在于，所述板壳式换热器分别与上箱体、下箱体相连接，并位于两者之间，所述板壳式换热器包括上管板、下管板、换热板板束、壳体、折流挡板、分气管和集液管；所述上、下管板分别设置在板壳式换热器的上、下部，上管板保持水平，下管板沿热流体流动方向倾斜3°～6°，换热板板束以直列的方式通过上管板、下管板中的孔固定；所述折流挡板设置在换热板板束之间；换热板板束位于壳体内。
2、 根据权利要求1所述的板壳式非饱和蒸发冷凝设备，其特征在于，所 述的换热板板束为圆形或长方形；换热板板束由多个板束对组成，圆形换热板 板束由不同宽度的多个板束对构成；长方形换热板板束由多个相同宽度的板束 对构成；所述板束对是由两块压制成形的金属薄板边缘焊接在一起构成，并在 所述两块压制成形的金属薄板之间形成长方形流道；换热板板束伸出上管板的 上端边缘为锯齿型；金属薄板材料采用不锈钢板或热浸锌碳钢板。
3、 根据权利要求1或2所述的板壳式非饱和蒸发冷凝设备，其特征在于， 所述板壳式换热器的壳体即为本冷凝设备的外壳，是由钢板巻制而成的圆柱筒 或者钢板焊接而成的长方形壳体。
4、 根据权利要求3所述的板壳式非饱和蒸发冷凝设备，其特征在于，所 述换热板板束通过上管板、下管板中的孔以焊接或胀管的方式固定。
5、 根据权利要求4所述的板壳式非饱和蒸发冷凝设备，其特征在于，所 述折流挡板为弓形折流挡板，沿热流体的流动方向倾斜3。 6° 。
专利摘要本实用新型公开了一种板壳式非饱和蒸发冷凝设备。它包括上箱体、板壳式换热器和下箱体，上箱体通过水泵和下箱体相连接，换热主体为板壳式换热器，其分别与上箱体、下箱体相连接，所述板壳式换热器包括上管板、下管板、换热板板束、壳体、折流挡板、分气管和集液管，上管板保持水平，下管板沿热流体流动方向倾斜，板式换热器以直列的方式通过上管板、下管板中的孔固定，所述折流挡板设置在换热板板束之间。本实用新型具有有效传热面积大、水膜分布均匀、沉降速度快、非饱和蒸发热湿传递快、液膜波动加剧、湍流增强、液膜层流底层减薄、热阻减小、冷凝阻力小，冷凝效果显著的特点，降低了结垢和腐蚀，占地面积小，适用于热流体的冷凝及冷却领域。
文档编号F28D7/10GK201152706SQ20072006176
公开日2008年11月19日 申请日期2007年12月18日 优先权日2007年12月18日
发明者吴治将, 朱冬生, 李元希, 郭常青 申请人:华南理工大学