汽液两相流体混合冷凝装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种汽液两相流体混合冷凝装置，包括内筒及外筒，所述内筒的第一端与汽相管连通，所述内筒的第二端封闭；所述外筒套接于所述内筒外部，且所述外筒的第一端封闭，所述外筒的第二端与热水管连通；所述外筒的一侧设有连通所述外筒内部的液相流体管；所述液相流体管到所述内筒的第二端之间的所述内筒的外壁设有使无孔区及开孔区，所述无孔区通过所述内筒的侧壁隔离液相流体及汽相而使其初步间接接触，所述开孔区开设有若干连通所述内筒及所述外筒的通孔，所述通孔使液相流体及汽相直接接触而混合。本发明所述汽液两相流体混合冷凝装置结构简单、混合冷凝效果显著。
【专利说明】汽液两相流体混合冷凝装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混合冷凝装置，尤其涉及一种结构简单、混合冷凝效果显著的汽 液两相流体混合冷凝装置。
【背景技术】
[0002] 核反应堆工程大型热工实验是用于研究单相及汽液两相的传热流动特性，其是以 水为工质，工质水在贮液箱里通过主泵输送至预热器内，并在预热器内预热至一定的温度 后进入实验段并被加热，实验段出口的汽液两相混合物进入混凝器，与来自主泵出口的水 在混凝器中进行直接接触式冷凝换热，然后进入板式换热器经进一步冷却后返回贮液箱， 完成一个循环。
[0003] 上述实验中，混凝器是实验的重要组成设备。现有混凝器是通过将蒸汽与冷水分 别连通入混凝壳体内直接混凝而降低蒸汽温度得到温度较低的热水，这对于流量较小的蒸 汽来说是可行的；但是，对于大流量的喷射蒸汽，由于汽水混凝换热容量大，因此，容易导致 混凝效果不理想。申请号为201120305728. 7,申请日为2011-08-22的中国专利公开一种汽 水换热混凝器，该混凝器是通过将四路蒸汽弯管接入混凝器壳内，再通过位于混凝器壳内 的四只混凝器分别与四路蒸汽弯管连通，并且利用两根进水弯管将冷水与四路蒸汽混凝达 到大容量热换的目的。上述混凝器虽然可以实现大容量混凝换热，但是其结构复杂，难以直 接应用于核反应堆工程大型热工实验中。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种结构简单、混合冷凝效果显著的汽液两相流体混合冷 凝装置。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供的汽液两相流体混合冷凝装置包括内筒及外筒， 所述内筒的第一端与汽相管连通，所述内筒的第二端封闭；所述外筒套接于所述内筒外部， 且所述外筒的第一端封闭，所述外筒的第二端与热水管连通；所述外筒的一侧设有连通所 述外筒内部的液相流体管；所述液相流体管到所述内筒的第二端之间的所述内筒的外壁设 有使无孔区及开孔区，所述无孔区通过所述内筒的侧壁隔离液相流体及汽相而使其初步间 接接触，所述开孔区开设有若干连通所述内筒及所述外筒的通孔，所述通孔使液相流体及 汽相直接接触而混合。
[0006] 由于本发明通过将所述外筒及内筒相互套接，使所述内筒通入高温的汽相，所述 外筒通入低温的液相流体，并在所述内筒的外侧壁沿汽相的流动方向依次开设有无孔区及 开孔区，所述无孔区能使所述汽相与所述液相流体通过所述内筒的外侧壁进行初步间接接 触，从而使液相流体温度得到初步提升，而汽相得到初步冷凝，避免汽相在高温状态下与液 相流体的直接接触而造成对冷凝装置以及各管道的冲击；而所述开孔区能使所述汽相及液 相流体逐渐地直接接触，从而使所述汽相及液相流体得到充分的混合冷凝；本发明不需要 设置混凝器即可实现混合冷凝，因此，相比现有技术，本发明的结构十分简单，并且混合冷 凝效果非常好。
[0007] 较佳地，所述通孔的密度沿所述内筒的第一端向所述内筒的第二端的方向增大。 这样可以使汽相与液相流体的直接接触量逐渐增大，一方面避免大量汽相在高温状态下与 液相流体的突然接触而造成对整个冷凝装置的冲击，另一方面可以使汽相与液相流体充分 混合，实现汽相全部湮灭。
[0008] 具体地，所述开孔区沿所述内筒的第一端向第所述内筒的第二端的方向依设有第 一区、第二区及第三区，所述第一区的通孔的密度小于所述第二区的通孔的密度，所述第二 区的通孔的密度小于所述第三区的通孔的密度。所述第一区的通孔可使部分高温的汽相进 入所述外筒的内部与低温的液相流体进行初步的直接接触和混合，使汽相的温度进一步降 低；所述第二区的通孔可使大量的高温的汽相进入所述外筒的内部与低温的液相流体进行 直接接触、混合和冷凝，使汽相及液相流体的温度进一步降低；而所述第三区的通孔可使温 度较低且大量的汽相进入所述外筒的内部与低温的液相流体进行直接接触、混合和冷凝， 使汽相全部湮灭，最终变成温度较低的热水。通过设置三个区域，可以避免大量汽相在高温 状态下与液相流体的突然接触而造成对整个冷凝装置的冲击。
[0009] 具体地，所述通孔分别在所述第一区、第二区及第三区是均匀布置的。
[0010] 较佳地，所述内筒与所述外筒之间设有使其相互固定的环棒。
[0011] 较佳地，所述外筒的第一端设有第一封头组件，所述第一封头组件包括第一螺纹 法兰及第一封头，所述第一螺纹法兰与所述汽相管的法兰连接，所述第一封头的一端与所 述第一螺纹法兰固定，所述第一封头的另一端与所述外筒的侧壁连接，所述第一封头将所 述外筒及所述内筒之间封闭。
[0012] 较佳地，所述外筒的第二端设有第二封头组件，所述第二封头组件包括第二螺纹 法兰及第二封头，所述第二螺纹法兰与所述热水管的法兰连接，所述第二封头的一端与所 述第二螺纹法兰固定，所述第二封头的另一端与所述外筒的侧壁连接，所述第二封头将所 述外筒及所述热水管连通。
[0013] 较佳地，所述外筒与内筒均呈水平设置。
[0014] 较佳地，所述内筒的第二端的端部设有封闭该端的锥型封头。所述锥型封头可以 使所述汽相快速地从所述通孔排出。
[0015] 较佳地，所述汽液两相流体混合冷凝装置还包括支座组件，所述支座组件支撑于 所述外筒的外侧壁。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本发明汽液两相流体混合冷凝装置的结构示意图。
[0017] 图2是本发明汽液两相流体混合冷凝装置中所述第一区的剖面图。
[0018] 图3是本发明汽液两相流体混合冷凝装置中所述第二区的剖面图。
[0019] 图4是本发明汽液两相流体混合冷凝装置中所述第三区的剖面图。
【具体实施方式】
[0020] 为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现的效果，以下结合实施方式并配 合附图详予说明。
[0021] 如图1及图2所示，本发明汽液两相流体混合冷凝装置100包括内筒1、外筒2及 支座组件3。所述外筒2与内筒1均呈水平设置，所述内筒1的第一端11与汽相管200连 通，所述内筒1的第二端12的端部设有封闭该端的锥型封头4,所述锥型封头4可以使所述 汽相快速地从所述内筒1的通孔13排出。所述外筒2套接于所述内筒1外部，所述内筒1 与所述外筒2之间设有使其相互固定的环棒5。所述外筒2的第一端21封闭，所述外筒2 的第二端22与热水管300连通；所述外筒2的一侧设有连通所述外筒2内部的液相流体管 6,所述液相流体管6内的液相流体的流向与所述汽相的流向垂直；所述支座组件3支撑于 所述外筒2的外侧壁。具体地，如下 ：
[0022] 结合图1，如图2、图3及图4所示，所述液相流体管6正对所述内筒1的位置到所 述内1的第二端12之间的所述内筒1的外壁设有使无孔区14及开孔区15,所述无孔区14 通过所述内筒1的侧壁隔离液相流体及汽相而使所述液相流体及汽相初步间接接触，所述 开孔区15开设有若干连通所述内筒1及所述外筒2的所述通孔13,所述通孔13分布于所 述内筒的外侧壁的周向，所述通孔13使液相流体及汽相直接接触而混合。所述通孔13的 密度沿所述内筒1的第一端11向所述内筒1的第二端12的方向增大。这样可以使汽相与 液相流体的直接接触量逐渐增大，一方面避免大量汽相在高温状态下与液相流体的突然接 触而造成对整个冷凝装置的冲击，另一方面可以使汽相与液相流体充分混合，实现汽相全 部湮灭。
[0023] 所述开孔区15沿所述内筒1的第一端11向第所述内筒1的第二端12的方向依 设有第一区151、第二区152及第三区153,所述第一区151的通孔13的密度小于所述第二 区152的通孔13的密度，所述第二区152的通孔13的密度小于所述第三区153的通孔的 密度。所述第一区151的通孔13可使部分高温的汽相进入所述外筒2的内部与低温的液 相流体进行初步的直接接触和混合，使汽相的温度进一步降低；所述第二区152的通孔13 可使大量的高温的汽相进入所述外筒2的内部与低温的液相流体进行直接接触、混合和冷 凝，使汽相及液相流体的温度进一步降低；而所述第三区153的通孔13可使温度较低且大 量的汽相进入所述外筒2的内部与低温的液相流体进行直接接触、混合和冷凝，使汽相全 部湮灭，最终变成温度较低的热水。通过设置三个区域，可以避免大量汽相在高温状态下与 液相流体的突然接触而造成对整个冷凝装置的冲击。上述所述通孔13分别在所述第一区 151、第二区152及第三区153是均匀布置的，当然所述通孔也可以是以不规则的排布方式 布置于所述开孔区。
[0024] 所述外筒2的第一端21设有第一封头组件7,所述第一封头组件7包括第一螺纹 法兰71及第一封头72,所述第一螺纹法兰71与所述汽相管200的法兰201连接，所述第一 封头72的一端与所述第一螺纹法兰71固定，所述第一封头72的另一端与所述外筒2的侧 壁连接，所述第一封头72将所述外筒2及所述内筒1之间封闭。
[0025] 所述外筒2的第二端22设有第二封头组件8,所述第二封头组件8包括第二螺纹 法兰81及第二封头82,所述第二螺纹法兰81与所述热水管300的法兰301连接，所述第二 封头82的一端与所述第二螺纹法兰81固定，所述第二封头83的另一端与所述外筒2的侧 壁连接，所述第二封头82将所述外筒2及所述热水管300连通。
[0026] 由于本发明通过将所述外筒2及内筒1相互套接，使所述内筒1通入高温的汽相， 所述外筒2通入低温的液相流体，并在所述内筒2的外侧壁沿汽相的流动方向依次开设有 无孔区14及开孔区15,所述无孔区14能使所述汽相与所述液相流体通过所述内筒1的外 侧壁进行初步间接接触，从而使液相流体温度得到初步提升，而汽相得到初步冷凝，避免汽 相在高温状态下与液相流体的直接接触而造成对冷凝装置以及各管道的冲击；而所述开孔 区15能使所述汽相及液相流体逐渐地直接接触，从而使所述汽相及液相流体得到充分的 混合冷凝；本发明不需要设置混凝器即可实现混合冷凝，因此，相比现有技术，本发明的结 构十分简单，并且混合冷凝效果非常好。
[0027] 以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范 围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。
【权利要求】
1. 一种汽液两相流体混合冷凝装置，其特征在于：包括内筒及外筒，所述内筒的第一 端与汽相管连通，所述内筒的第二端封闭；所述外筒套接于所述内筒外部，且所述外筒的第 一端封闭，所述外筒的第二端与热水管连通；所述外筒的一侧设有连通所述外筒内部的液 相流体管；所述液相流体管到所述内筒的第二端之间的所述内筒的外壁设有使无孔区及开 孔区，所述无孔区通过所述内筒的侧壁隔离液相流体及汽相而使其初步间接接触，所述开 孔区开设有若干连通所述内筒及所述外筒的通孔，所述通孔使液相流体及汽相直接接触而 混合。
2. 如权利要求1所述的汽液两相流体混合冷凝装置，其特征在于：所述通孔的密度沿 所述内筒的第一端向所述内筒的第二端的方向增大。
3. 如权利要求2所述的汽液两相流体混合冷凝装置，其特征在于：所述开孔区沿所述 内筒的第一端向第所述内筒的第二端的方向依设有第一区、第二区及第三区，所述第一区 的通孔的密度小于所述第二区的通孔的密度，所述第二区的通孔的密度小于所述第三区的 通孔的密度。
4. 如权利要求3所述的汽液两相流体混合冷凝装置，其特征在于：所述通孔分别在所 述第一区、第二区及第三区是均匀布置的。
5. 如权利要求1所述的汽液两相流体混合冷凝装置，其特征在于：所述内筒与所述外 筒之间设有使其相互固定的环棒。
6. 如权利要求1所述的汽液两相流体混合冷凝装置，其特征在于：所述外筒的第一端 设有第一封头组件，所述第一封头组件包括第一螺纹法兰及第一封头，所述第一螺纹法兰 与所述汽相管的法兰连接，所述第一封头的一端与所述第一螺纹法兰固定，所述第一封头 的另一端与所述外筒的侧壁连接，所述第一封头将所述外筒及所述内筒之间封闭。
7. 如权利要求1所述的汽液两相流体混合冷凝装置，其特征在于：所述外筒的第二端 设有第二封头组件，所述第二封头组件包括第二螺纹法兰及第二封头，所述第二螺纹法兰 与所述热水管的法兰连接，所述第二封头的一端与所述第二螺纹法兰固定，所述第二封头 的另一端与所述外筒的侧壁连接，所述第二封头将所述外筒及所述热水管连通。
8. 如权利要求1所述的汽液两相流体混合冷凝装置，其特征在于：所述外筒与内筒均 呈水平设置。
9. 如权利要求1所述的汽液两相流体混合冷凝装置，其特征在于：所述内筒的第二端 的端部设有封闭该端的锥型封头。
10. 如权利要求1所述的汽液两相流体混合冷凝装置，其特征在于：所述汽液两相流体 混合冷凝装置还包括支座组件，所述支座组件支撑于所述外筒的外侧壁。
【文档编号】F28B3/00GK104061796SQ201410269498
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】卢冬华, 文青龙, 张戈, 杨智翔, 吕路路, 刘靖宇, 张炯 申请人:中科华核电技术研究院有限公司, 中国广核集团有限公司