螺旋板式双干度分流换热蒸发器的制作方法

本发明涉及一种蒸发器，特别涉及一种螺旋板式双干度分流换热蒸发器。

背景技术：

螺旋板式蒸发器是一种高效换热器设备,适用于化学、石油、溶剂、医药、品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业，其紧凑性好，占地面积小，具有运行可靠性强、传热效率较高、换热面积大、阻力较低、不易结垢，并且可多台组合使用的特点，因此得到了较广泛的工业应用。但传统的螺旋板式蒸发器普遍存在以下缺陷：液体蒸发换热过程中低干度蒸发换热效率不高，且蒸发过程中后期流程的工质流速增大，气液相界面剪切力增大，导致压降显著增大。中国专利文献号cn202660739u于2013年1月9日公开了一种高效盘管式油水换热蒸发器，具体公开了包括筒体和盘管，盘管为内层螺旋盘管和外层螺旋盘管组成的双盘管，双盘管设置在直立筒体内部，筒体上部装有水位计和安全阀，筒体顶部中间装有人孔装置，筒体下部装有排污阀，内外层螺旋盘管的进出口与导热油管连接，筒体底部连接供水装置。该结构存在上述问题，因此，有必要对现有技术做进一步改进。

技术实现要素：

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、性能优异、体积小、换热效果好、节能环保、制造成本低、易生产、易实现、安全可靠、实用性强的螺旋板式双干度分流换热蒸发器，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种螺旋板式双干度分流换热蒸发器，包括螺旋高温换热板和螺旋双干度分流换热板，所述螺旋高温换热板和螺旋双干度分流换热板相互交替的从中心向外径向螺旋延伸；螺旋高温换热板的进口端连通有高温工质入口管，螺旋高温换热板的出口端连通有高温工质出口管；螺旋双干度分流换热板的进口端连通有蒸发工质入口管，螺旋双干度分流换热板的出口端连通有蒸发工质出口管；其特征在于：所述螺旋双干度分流换热板上设置有一个以上双干度分流器，以及一组以上由高干度流道与低干度流道上下并排配合构成的双干度流道组，双干度分流器设置于首尾对应的两双干度流道组之间，上一组双干度流道组中的高干度流道和低干度流道分别连通双干度分流器内的分流内腔和下一组双干度流道组中的高干度流道，下一组双干度流道组中的低干度流道连通双干度分流器内的分流内腔。

所述高干度流道和低干度流道分别倾斜设有若干凹槽条纹，相邻两凹槽条纹相互间隔式并排布局，高干度流道上的凹槽条纹与低干度流道上的凹槽条纹一一对应，且相互连通。

所述凹槽条纹的倾斜度a为15°-75°；所述高干度流道与低干度流道之间设置有中隔板，中隔板上设有若干补液孔，若干补液孔沿蒸发工质的流动方向排布，且面积逐渐增大。

所述双干度分流器设置有硬质滤网，上一组双干度流道组中的高干度流道和低干度流道分别通过硬质滤网连通分流内腔，硬质滤网上设有若干通孔。

所述通孔的孔径d为0.5-5mm。

所述双干度分流器包括基本垂直设置的分流凹槽及设置于分流凹槽槽口处的分流延长板，分流凹槽的槽口由硬质滤网和分流延长板共同封闭，且在凹槽内侧形成分流内腔。

所述分流延长板对应下一组双干度流道组中的低干度流道设有分流缺口，该低干度流道通过分流缺口连通分流内腔。

所述高温工质入口管，径向向外延伸于螺旋高温换热板端部；所述蒸发工质出口管径向向外延伸于螺旋双干度分流换热板端部；所述高温工质出口管向下延伸于螺旋高温换热板端部；所述蒸发工质入口管向下延伸于螺旋双干度分流换热板端部。

本发明通过上述结构的改良能使高干度核态沸腾的高效换热区在各段螺旋双干度换热板中的高干度流道内提前实现，从而提高整体换热效率，降低了阻力压降。与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：基于蒸发换热原理，在螺旋板式蒸发器的工质蒸发过程，以“高、低干度分流换热”的方式蒸发，低干度流维持换热效率，高干度流强化换热，从而提高蒸发器的整体换热效率；通过高、低干度流体的分流，减弱两相流体中气、液界面的剪切力，降低管侧的阻力压降，并最终减小蒸发器的体积，节约耗材和能源。综合而言，其具有结构简单合理、性能优异、体积小、换热效果好、节能环保、制造成本低、易生产、易实现、安全可靠、实用性强等特点。

附图说明

图1为本发明一实施例的俯视图；

图2为图1中a-a方向的剖视图；

图3和图4分别为本发明一实施例不同方位的局部放大示意图；

图5为本发明一实施例中硬质滤网的结构示意图；

图6为图5中b-b方向的剖视图；

图7为本发明一实施例中双干度流道组的剖视图；

图8为图7中c-c方向的剖视图；

图9为本发明一实施例中螺旋高温换热板的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1-图9，本螺旋板式双干度分流换热蒸发器包括螺旋高温换热板1和螺旋双干度分流换热板2，螺旋高温换热板1和螺旋双干度分流换热板2相互交替的从中心向外径向螺旋延伸；螺旋高温换热板1的进口端连通有高温工质入口管3，螺旋高温换热板1的出口端连通有高温工质出口管3’；螺旋双干度分流换热板2的进口端连通有蒸发工质入口管4，螺旋双干度分流换热板2的出口端连通有蒸发工质出口管4’；其中，螺旋双干度分流换热板2侧壁设置有一个以上双干度分流器5，内侧设有一组以上由高干度流道6与低干度流道7上下并排配合构成的双干度流道组；双干度分流器5设置于首尾对应的两双干度流道组之间，上一组双干度流道组中的高干度流道6和低干度流道7分别连通双干度分流器5内的分流内腔5.3和下一组双干度流道组中的高干度流道6，下一组双干度流道组中的低干度流道7连通双干度分流器5内的分流内腔5.3。本结构能使高干度核态沸腾的高效换热区在双干度分流换热板中的高干度流道内提前实现，从而提高整体换热效率，降低了阻力压降；此外，本结构在工质蒸发过程，以“高、低干度分流换热”的方式蒸发，低干度流维持换热效率，高干度流强化换热，从而提高蒸发器的整体换热效率；通过双干度分流器5对高、低干度流体的分流，减弱两相流体中气、液界面的剪切力，降低管侧的阻力压降，并最终减小蒸发器的体积，节约耗材和能源；具有性能优异、体积小、换热效果好、节能环保、制造成本低、易生产、易实现、安全可靠、实用性强等有益效果。

进一步说，高干度流道6内壁和低干度流道7内壁分别倾斜设有若干凹槽条纹11.1，相邻两凹槽条纹11.1相互间隔式并排布局，相邻两凹槽条纹11.1之间必然形成凸槽条纹11.2，高干度流道6上的凹槽条纹11.1与低干度流道7上的凹槽条纹11.1一一对应，且相互连通；低干度流道7中的工质可在换热过程中通过凹槽条纹11.1自动向高干度流道6进行补液，以防止高干度流道6发生缺液现象。

进一步说，参见图7，凹槽条纹11.1的倾斜度a为15°-75°；参见图8，高干度流道6与低干度流道7之间设置有中隔板8，中隔板8上设有若干补液孔8.1，若干补液孔8.1沿蒸发工质的流动方向排布，且面积逐渐增大。

进一步说，双干度分流器5设置有硬质滤网5.2，上一组双干度流道组中的高干度流道6和低干度流道7分别通过硬质滤网5.2连通分流内腔5.3，硬质滤网5.2上设有若干通孔5.21，该通孔5.21的孔径d为0.5-5mm。

进一步说，参见图3和图4，双干度分流器5包括基本垂直设置的分流凹槽5.1及设置于分流凹槽5.1槽口处的分流延长板9，分流凹槽5.1的槽口由硬质滤网5.2和分流延长板9共同封闭，且在凹槽5.1内侧形成分流内腔5.3。具体是，分流延长板9前侧与硬质滤网5.2的末端相连，后侧仅与下一组双干度流道组中的高干度流流道6相连；双干度分流器5依各层换热板的实际高度布置。

进一步说，分流延长板9对应下一组双干度流道组中的低干度流道7设有分流缺口10，该低干度流道7通过分流缺口10连通分流内腔5.3。具体是，分流缺口10位于分流凹槽5.1去流侧的下部，分流缺口10的范围为分流凹槽5.1包含的低干度流道7至中隔板8，形成三角形形状的缺口。

进一步说，高温工质入口管3径向向外延伸于螺旋高温换热板1端部；所述蒸发工质出口管4’径向向外延伸于螺旋双干度分流换热板2端部；所述高温工质出口管3’向下延伸于螺旋高温换热板1端部；蒸发工质入口管4向下延伸于螺旋双干度分流换热板2端部。即，高温工质入口管3和蒸发工质出口管4’分别向外延伸于本螺旋板式双干度分流换热蒸发器的外侧壁，高温工质出口管3’和蒸发工质入口管4分别向下延伸于本螺旋板式双干度分流换热蒸发器的底部中心。

具体工作原理：

蒸发工质从蒸发工质入口管4进入螺旋双干度分流换热板2，高温流体从高温工质入口管3进入螺旋高温换热板1；蒸发工质进入螺旋双干度换热板2换热，形成一定干度的两相工质，随后经过双干度分流器5进行双干度分流，高干度流进入后续的高干度流道6，低干度流进入后续的低干度流道7；双干度分流器5的离心分流过程如下：低干度的两相流体经过硬质滤网5.2的表面，由于离心力的作用，两相流体中的液体，处于贴近流道壁面的外侧，而气相工质处于远离流道壁面的内侧，因此，大部分液相工质在离心作用下，穿过通孔5.21进入分流内腔5.3，最后从分流缺口10流出，进入后续的低干度流道7进行换热；而通过硬质滤网5.2表面后的少量液体和高干度流体则分别经分流延长板9的导流后，进入后续的高干度流道6进行换热；由于高干度流道6和低干度流道7内壁都设有凹槽条纹11.1，因此低干度流道7中的部分液相工质将随着凹槽条纹11.1的引流作用，将沿凹槽道11.1引流并穿过相应的补液孔8.1，随之进入高干度流道6中进行补液，因此，在凹槽条纹11.1和补液孔8.1的作用下，低干度流道7中的工质可在换热过程中自动向高干度流道6进行补液，以防止高干度流道6发生缺液现象，此外，凹槽条纹11.1的引流作用与工质自身的重力相互作用，还可改善工质在螺旋高温换热板1和螺旋双干度分流换热板2中的均匀性。蒸发器后续换热板段，不断重复上述分流换热的过程，直至蒸发工质完全蒸发完全，最后气态蒸发工质从蒸发工质出口管4’流出，高温流体则从高温工质出口管3’流出，最终实现了蒸发液的全程高、低双干度蒸发强化换热机制，其换热效率将明显提升，阻力压降将明显降低。

上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。