一体模块式高效冷凝冷却器的制作方法

1.本实用新型属于高效节能设备技术领域，具体涉及一种一体模块式高效冷凝冷却器。


背景技术：

2.冷凝器是一种广泛应用于化工、医药、石油、轻工等行业的热交换设备。常用的冷凝器主要有列管式冷凝器和板式冷凝器，列管式冷凝器应用范围广，流体流速快，可靠性高，但是在冷凝过程中，冷凝后的热介质会在换热元件表面形成液膜，阻碍后续传热。在冷凝场合中常选用低翅片管，与光管相比，低翅片管外的螺纹形翅片可以在一定程度上减少冷凝液膜的形成，疏导冷凝液，降低其对于传热的影响，达到增加传热面积和改变液体分布的效果，选用低翅片螺纹管换热器作为冷凝器可以显著提高冷凝效率。
3.在具体的工业应用中，冷凝器中的换热过程在冷凝过程之外，往往包含一定的过热或过冷阶段，在设计中常采用一定程度的过冷防止闪蒸。在需要将热侧介质过冷的场合，如使用翅片管换热器完成冷凝和冷却的全部热量交换过程，过冷段中换热元件的传热效率将大幅降低，严重影响设备的经济型和可靠性。由于板式换热器在液-液换热场合相对于列管式换热器更紧凑、传热系数更高，通常采用一台单独的板式换热器作为冷却设备来处理换热过程中的过冷负荷，将其与一台翅片管式换热器串联作为一套冷凝冷却装置。
4.一台翅片管冷凝器和一台板式冷却器串联作为冷凝冷却装置时，尽管该套装置在传热性能上满足工艺要求，但设备占地过大，结构不紧凑。同时存在设备需要考虑介质流动压力降，部分场合需要设置增压泵等增压设备，造成系统投资大，可靠性差等问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种一体模块式高效冷凝冷却器，以解决在包含过冷段的冷凝场合下，选用列管式冷凝器换热效率低，选用串联式冷凝冷却器占地面积过大、可靠性差等问题。
6.为解决以上问题，本实用新型所采用的技术方案是：
7.一种一体模块式高效冷凝冷却器，包括筒体，该筒体内上下部分别为冷凝区域和冷却区域，冷凝区域内安装冷凝模块，冷却区域内安装冷却模块；两个模块相邻处通过热介质中间通道贯通；筒体的上、下端设有热侧气体出、入口接管，筒体的左、右侧依次安装有冷凝介质出、入口接管和冷却介质出、入口接管。
8.所述冷凝模块包括冷凝区翅片管束，该冷凝区翅片管束卧式布置后其两端分别由前管板和后管板支撑，该前管板和后管板由前、后的冷凝区壳体封闭，前、后的冷凝区壳体上分别安装有冷凝介质入口接管和冷凝介质出口接管。
9.所述冷凝区翅片管束采用低翅片螺纹管组成。
10.所述冷却模块采用方形波纹板束，在筒体内部立式布置，板束沿冷却介质流动方向采用长镶条密封。
11.冷凝区域顶部安装的热侧气体入口接管与冷凝区翅片管束之间设置有分布器。
12.本实用新型翅片管束部分采用低翅片冷凝管，换热板束部分采用模压成型波纹板片，利用了低翅片冷凝管在气体冷凝场合传热效率高的特点，又结合波纹板片在液—液换热场合低雷诺数下高湍流的优势，从而解决了介质过冷场合将冷凝器、冷却器分开设置，设备占地面积大、成本高、可靠性低等问题，具有很好的集约性，经济效益显著。同时冷凝模块和冷却模块可以单独进行制造以提高生产效率。
13.本实用新型的有益效果：结构紧凑，占地面积小，传热效率高，成本低，能耗小，可靠性高特点，应用范围广。
附图说明
14.图1为本实用新型的总装图；
15.图2为本实用新型的换热流动示意图；
16.图3为本实用新型的冷凝模块翅片管束图；
17.图4为本实用新型的冷却模块波纹板束图；
18.附图编号
19.1.冷却介质入口接管、2.冷却区壳体、3.前支座、4.冷却区波纹板束、5.排污口、6.热侧介质出口接管、7.冷却区域、8.后支座、9.冷却介质出口接管、10.冷却模块、11.冷凝模块、12. 冷凝介质出口接管、13. 后管板、14. 冷凝区翅片管束、15.不凝气排气口、16. 热侧气体入口接管、17. 气体入口分布器、18. 冷凝区域、19. 前管板、20. 冷凝区壳体、21. 冷凝液介质入口接管、22. 热介质中间通道、23.波纹板束长镶条、101.入口冷凝介质、102.入口冷却介质、103.热侧入口气体、104.冷凝后热侧介质、105. 热侧出口介质、106.出口冷凝介质、107.出口冷却介质、1001. 冷却区热介质通道、1002. 冷却区冷介质通道。
具体实施方式
20.下面结合附4 对本实用新型作进一步的详细说明。
21.参照图1，一种一体模块式高效冷凝冷却器，该冷凝冷却器采用卧式布置。其构成为：包括筒体，该筒体内上下部分别为冷凝区域18和冷却区域7，冷凝区域18内安装冷凝模块11，冷却区域7内安装冷却模块10；两个模块相邻处通过热介质中间通道22贯通；筒体的上、下端设有热侧气体出、入口接管，筒体的左、右侧依次安装有冷凝介质出、入口接管和冷却介质出、入口接管。
22.所述冷凝模块11包括冷凝区翅片管束14，该冷凝区翅片管束14卧式布置后其两端分别由前管板19和后管板13支撑，该前管板19和后管板13由前、后的冷凝区壳体20封闭，前后的冷凝区壳体20上分别安装有冷凝介质入口接管21和冷凝介质出口接管12，其结构紧凑且可靠性高。
23.所述冷凝区翅片管束14采用低翅片螺纹管组成，具有传热效率高、结构紧凑、不易结垢和安装方便等优点。
24.冷凝区域18处壳体的顶部设有不凝气排气口15，用于排放热侧介质中不凝气，以减少不凝气对冷凝效率的负面影响，冷却区域7处壳体的下部设有排污口5。
25.所述冷却模块10采用钢制方形波纹板束4，在筒体内部立式布置，并由前支座3和
后支座8支撑，冷却区壳体2分别密封冷却介质的出、入端，而在冷却区壳体2上分别安装冷却介质入口接管1和冷却介质出口接管9，板束沿冷却介质流动方向采用波纹板束长镶条23密封。钢制方形波纹板束作为传热元件具有传热效率高、结构紧凑、便于清洁和成本低等优点。
26.冷凝区域顶部安装的热侧气体入口接管16与冷凝区翅片管束14之间设置有分布器17。分布器使得在冷凝过程中，进入冷凝区域18的热侧气体103均匀分布在冷凝区管束14外部，增强了冷热流体的传热效率。
27.根据冷凝和冷却过程热负荷大小的差异，即冷凝过程热负荷与冷却过程的热负荷差值在合理范围时，冷凝介质101和冷却介质102可选用同种冷源；当冷凝和冷却过程热负荷相差较大时，可选用两种不同冷却剂。如冷凝介质101和冷却介质102可为冷却水、乙二醇、氟利昂等，热侧入口介质103可以是蒸汽、烟气、塔顶油气、反应气等。
28.冷凝区翅片管束14可根据热负荷、管程流量及压力降等需要对管长、公称直径、翅化比及管子数等参数进行调整。
29.冷凝区翅片管束14的材质可根据冷凝介质的组成、温度、压力、腐蚀性等进行选择，管材通常选用铜及铜合金、铝及铝合金等。
30.冷却区波纹板束4可根据热负荷、两侧流量、压降等需要在板长、板宽、叠厚及板片数量上进行调整，根据传热系数及工况的需要也可适当调整板片的波纹类型，例如使用鼓泡型波纹板提高冷却过程中低流速液体的湍流程度。
31.冷却区换热板束4的板片材质可根据介质的组成、温度、压力、腐蚀性等进行选择，一般采用普通不锈钢材料，当介质腐蚀性较高时亦可采用超级不锈钢、钛材等。
32.冷凝模块11和冷却模块10可以通过前板管19和前支座3、后管板13和后支座8焊接组合成整体，当设备承压要求较低时，可以通过法兰和垫片进行连接为一体。
33.冷凝介质介质流动过程如图1-3所示，冷凝介质101自冷凝液介质入口接管21进入到冷凝区域18内部，从前管板19上的各个管口进入到各低翅片螺纹管，在冷凝区翅片管束14中完成对壳程热侧气体的冷凝，完成冷凝后的出口冷凝介质106经后管板13上的管口回到冷凝区域18，最后从冷凝介质出口接管12流出设备。
34.冷却介质流动过程如图1、2、4所示，冷却介质102自冷却介质入口接管1进入到冷却区域7内部，经冷却区冷介质通道1002进入冷却区波纹板束4，在冷却区波纹板束4中与热侧介质进行热量交换后，出口冷却介质107回到冷却区域7并通过冷却介质出口接管9流出设备。
35.热侧介质流动过程如图1-4所示，热侧入口气体103经热侧气体入口接管16进入到冷凝区域18，通过冷凝区翅片管束14的外表面与管内的入口冷凝介质101进行热量交换。介质中的不凝气经不凝气排气口15排出。冷凝后热侧介质104从冷凝区域18经热介质中间通道22进入到冷却区域7，在冷却区域7中通过热介质通道1001进入冷却区波纹板束4，通过波纹板束被入口冷却介质102冷却到指定温度，冷却后的热侧出口介质105经热侧介质出口接管6流出进入下游系统。
36.以上所述内容仅为本实用新型的优选实施方案，对于一些基于本实用新型原理的改进和修饰，也应视为本实用新型的保护范围。