一种低压真空冷凝器的制作方法

本发明属于低压真空间壁冷凝传热技术领域，具体涉及一种低压真空冷凝器。

背景技术：

目前低压真空间壁冷凝传热技术多采用单壳程结构或单外导流结构、壳程分程冷却技术。当采用分程冷凝技术时，管束换热管布置方式均相同，且管束折流方式均为折流板折流。当采用单壳程冷凝技术时，壳程不凝气与凝液分离不充分、冷凝效率低、不凝气中带液多等缺点。当采用现有的分程冷凝技术时，又存在设备壳程阻力降大、管束振动频率高等缺点。

技术实现要素：

本发明提供一种低压真空冷凝器，兼顾壳程流体冷凝阻力和传热效率，同时使管束振动频率降低至很低的水平。

本发明所采用的技术方案如下：

一种低压真空冷凝器，主要包括壳体及安装在壳体内的传热管束，壳体两端安装的管箱，壳体内纵向设置的分程隔板将管束壳程分为上部壳程和下部壳程两壳程结构，该分程隔板的两端开有通孔将上部壳程和下部壳程连通；所述上部壳程内的管束采用正方形布管，且管束折流方式采用异形折流杆折流；所述下部壳程内的管束采用正三角形布管，且管束折流方式采用异形折流板折流。

所述壳体中部设有与其同轴的中部外导流筒，其上部设有壳程流体进口；中部外导流筒内同轴设中部内分布筒，中部外导流筒通过中部内分布筒和上部壳程连通；中部外导流筒和中部内分布筒之间通过纵向隔板分割为独立的两部分。

所述异形折流杆为圆缺结构，折流圆杆纵或横均布在圆缺形支撑环上且两者间隔布置。

所述异形折流板为圆缺形结构，折流板下部不布管区域开缺，布管区域的换热管管桥区域内开导流孔。

本发明卧式布置，壳程采用上、下两壳程结构，其中上部壳程内管束采用正方形布管，上部壳程内管束折流方式采用异形折流杆折流；下部壳程管束采用三角形布管，下部壳程管束折流方式采用异形折流板折流。上、下两壳程的不同管束换热管布置和管束支撑方法相结合，不仅可以降低换热器壳程流体阻力降、降低管束振动可能，又可以兼顾换热器传热效率、提高设备紧凑度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的壳程剖面示意图；

图3为本发明的中部导流筒截面示意图；

图4为本发明的一种异形折流杆结构示意图；

图5为本发明的另一种异形折流杆结构示意图；

图6为本发明的异形折流板示意图；

附图标号：前管箱1；壳体2；中部内分布筒3；后管箱4；支座5；管程排气口6；异形折流杆7；壳程流体进口8；中部外导流筒9；传热管束10；管程流体出口11；管程排液口12；异形折流板13；壳程凝液出口14；管程流体出口15；纵向隔板16；分程隔板17；壳程不凝气出口18；换热管19；圆缺形支撑环20；折流圆杆21；导流孔22；换热管孔23。

具体实施方式

下面结合附图对本发明及其有益效果作进一步说明。

如图1所示，一种低压真空冷凝器，包括前管箱1、壳体2、后管箱4、传热管束10和支座5。前管箱1和后管箱4与传热管束10两端的管板密封连接，壳体2与传热管束10两端管板相密封连接并将传热管束10包在壳体2内部；，支座5支撑整个冷凝器，冷凝器卧式布置。本发明传热管束内走冷流体，传热管束外走热流体，热流体与冷流体间壁传热，换热后热流体冷凝为液体并分离出少量不凝气。

如图2所示，管程流体由管程流体入口15流入前管箱1，由前管箱1再进入管束10与壳程流体间壁换热后流入后管箱4，由管程流体出口11流出，前管箱1上设有管程排气口6，后管箱4上设有管程排液口12。

如图3所示，所述壳体2内纵向设置的分程隔板17将管束壳程分为上部壳程和下部壳程两壳程结构，该分程隔板17的两端开有通孔将上部壳程和下部壳程连通；所述上部壳程内的管束采用正方形布管，且管束折流方式采用异形折流杆折流；所述下部壳程内的管束采用正三角形布管，且管束折流方式采用异形折流板折流。

本发明壳程采用上部壳程和下部壳程两壳程结构，使上部壳体管束用以冷凝大部分壳程低压真空流体，所以大部分流体阻力也集中在此，管束的振动也更剧烈。此区域使用折流杆折流即可以有效降低流体阻力，也大大降低了管束振动的可能性。上部壳程管束采用正方形布管可满足使用折流杆折流条件，同时正方形布管也降低了此区域的流体流速，从而降低了流体流速，也降低了管束振动频率。

下部壳体管束用以二次冷凝小部分未冷凝的壳程流体，此区域流体流速低，流体阻力小，因此应以尽可能小的空间增大传热面积。下部壳程管束采用正三角形布管，尽可能的利用了下部壳程空间增大换热面积。下部壳程管束折流方式采用异形折流板折流，异形折流板采用大间距布置，在降低冷凝器制造难度的同时兼顾压降、传热与振动。

上部壳体管束与下部壳体管束采用两种不同的布管方式与折流支撑方式，充分考虑了壳程低压真空气体冷凝的特点，即满足了其苛刻的阻力降需要，也充分考虑了冷凝器的传热效率，同时使管束振动频率降低至很低的水平。

如图1、图2、图3所示，所述壳体2中部设有与其同轴的中部外导流筒9，其上部设有壳程流体进口8；中部外导流筒9内同轴设中部内分布筒3，其与壳体相连接，也可以是壳体的一部分，用以壳程流体的防冲、导流和均布流体。中部外导流筒9通过中部内分布筒3和上部壳程连通；中部外导流筒9和中部内分布筒3之间通过纵向隔板16分割为独立的两部分，纵向隔板位于壳程分程处用以隔离壳程进口流体和冷凝下来的凝液和不凝气。

如图3所示，为保证冷凝器的工艺性能，所述中部外导流筒9下部设有壳程凝液出口14；所述纵向隔板14下部的中部外导流筒9上设有壳程不凝气出口18。

如图4、图5所示，所述异形折流杆为圆缺结构，折流圆杆21均布在圆缺形支撑环21上且两者间隔布置。圆缺形支撑环21与其上部壳程截面形状相对应，纵或横间隔布置的折流圆杆每四杆构成一组对换热管束形成夹持支撑并形成折流。

所述异形折流板为圆缺形结构，折流板下部不布管区域开缺，布管区域的换热管管桥区域内开导流孔22。异形折流板下边缘和壳程截面形状相对应。下部不布管区域开缺将冷凝的液相流引流出壳程，布管区域换热管管桥区域开导流孔即有折流强化传热作用，又有导流作用，同时该类型折流板对下部壳程换热管形成全支撑，大大降低了下部壳程换热管的振动。

为提高冷凝器的传热性能，传热管束10的换热管19选用螺纹管或波纹管。

如图1、图2所示，壳体2中部设置外导流筒9，外导流筒9内设内分布筒3。壳程流体先通过壳程流体进口8进入外导流筒9，壳程流体先流向内分布筒3，经阻挡防冲后，在外导流筒9内扩散减速，壳程流体内分布筒3端部不开孔，经内分布筒3分布孔均匀分布后进入管束20，在管束20内与管程流体间壁换热冷凝，大部分流体经第一壳程冷凝，冷凝后流体经管束壳程纵向分程隔板17两端开孔流入第二壳程，在第二壳程内与管程流体间壁换热并再次冷凝，冷凝后的不凝气和凝液再次进入壳体中部外导流筒9，不凝气经壳程不凝气出口18流出设备，凝液经壳程凝液出口14流出设备。两个壳程流体在外导流筒9内由外导流筒纵向隔板16分隔开。

冷凝器上、下两壳程采用不同的布管方式和不同的折流支撑方式，兼顾壳程低压真空流体的压降与传热、保证了不凝气与凝液的充分分离，同时也尽可能的较少了管束的振动频率，提高了换热器的传热效率、降低了设备造价和占地。