一种新型耦合蒸发冷凝/却系统的制作方法

1.本实用新型属于冷凝冷却设备技术领域，具体涉及可广泛应用于石油、化工、电力、食品、制冷、数据中心等行业的一种新型耦合蒸发冷凝/却系统。


背景技术：

2.蒸发式冷凝系统是利用水喷淋到换热单元上，在换热单元外形成水膜，通过水膜的蒸发带走换热单元内介质的热量，从而对换热单元内介质进行冷凝；通常蒸发式冷凝系统采用敞开式结构，喷淋水在循环使用过程中极易受外界污染，当蒸发式冷凝系统长时间工作时，会在换热单元外部形成结盐、结垢现象，对于换热单元内常规的工作介质来讲，换热单元外部的结垢仅会导致热交换效率的降低，通过常规维护清理即可恢复蒸发式冷凝系统的热交换效率。
3.但对于某些特殊情况下，换热单元内具有高压或（和）腐蚀性、毒性、危险性的工作介质时，对换热单元的材质、壁厚的要求均较高，因此使得蒸发式冷凝系统的成本增加、热交换效率下降；特别是蒸发式冷凝系统的换热单元外表面出现的结盐、结垢会与换热单元内腐蚀性工作介质一起产生原电池反应，造成换热单元出现腐蚀、泄漏，导致蒸发式冷凝系统损坏，使用寿命严重缩短；同时因换热单元内的工作介质还具有高压、腐蚀性、毒性的特点，因此换热单元损坏时还存在重大安全隐患。


技术实现要素：

4.为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种新型耦合蒸发冷凝/却系统，包括降膜蒸发冷凝/却器、蒸发式凝气器，降膜蒸发冷凝/却器中设有液态冷却剂，工作介质通过降膜蒸发冷凝/却器与液态冷却剂进行热交换；降膜蒸发冷凝/却器、蒸发式凝气器通过蒸气管道、冷却剂回流管连接；液态冷却剂在降膜蒸发冷凝/却器中接收热量转换为蒸气，通过蒸气管道进入蒸发式凝气器中；蒸气在蒸发式凝气器冷却重新相变成为液态冷却剂，通过冷却剂回流管重新流回降膜蒸发冷凝/却器中；在本实用新型的新型耦合蒸发冷凝/却系统中，由于降膜蒸发冷凝/却器为纯组分降膜蒸发传热，克服了常规蒸发式冷凝系统换热单元外部液膜蒸发时不凝性气体（空气）对传热系数的影响，因此其传热系数可比常规蒸发式冷凝系统传热系数提高一个数量级以上，即使换热单元内具有高压或（和）腐蚀性、毒性、危险性的工作介质，换热单元的壁厚较厚时，仍具有较高的热交换效率；另外新型耦合蒸发冷凝/却系统中的冷却剂在全封闭的环境中循环运行，因此具有低损耗的优点，同时还使冷却剂避免受到外部环境的污染，避免使降膜蒸发冷凝/却器中的工艺介质换热单元外表面出现结盐、结垢现象，因此解决了换热单元内存在腐蚀性工作介质时容易造成的换热单元腐蚀、泄漏问题，延长了换热单元的使用寿命，同时保证了蒸发式冷却系统的工作安全性。
5.一种新型耦合蒸发冷凝/却系统，包括降膜蒸发冷凝/却器、蒸发式凝气器，降膜蒸发冷凝/却器中设有液态冷却剂，工作介质通过降膜蒸发冷凝/却器与液态冷却剂进行热交
换冷却；降膜蒸发冷凝/却器、蒸发式凝气器通过蒸气管道、冷却剂回流管连接；液态冷却剂在降膜蒸发冷凝/却器中接收热量转换为蒸气，通过蒸气管道进入蒸发式凝气器中；蒸气在蒸发式凝气器冷却重新相变成为液态冷却剂，通过冷却剂回流管重新流回降膜蒸发冷凝/却器中；在本实用新型的新型耦合蒸发冷凝/却系统中，冷却剂在全封闭的环境中循环运行，因此具有低损耗的优点；同时还使冷却剂避免受到外部环境的污染，避免使降膜蒸发冷凝/却器中的工艺介质换热单元外表面出现结盐、结垢现象，因此解决了换热单元内存在腐蚀性工作介质时容易造成的换热单元腐蚀、泄漏问题，延长了换热单元的使用寿命，保证了蒸发式冷凝系统的工作安全性。
6.进一步的，降膜蒸发冷凝/却器包括冷却器闭式壳体、工艺介质换热单元、冷却剂喷淋装置，工艺介质换热单元、冷却剂喷淋装置固定设置在冷却器闭式壳体内部；工艺介质换热单元设置在冷却器闭式壳体的中部，冷却剂喷淋装置设置在冷却器闭式壳体上部，液态冷却剂充填在冷却器闭式壳体内下部；工艺介质换热单元设有工艺介质换热单元入口、工艺介质换热单元出口；冷却器闭式壳体靠近下部设置有冷却剂抽取口，冷却剂抽取口设有冷却剂抽取泵，冷却剂抽取泵的出液口连接至冷却剂喷淋装置（正常运行以后也可以采用液相冷却剂自重喷淋，不用冷却剂抽取泵，该泵仅仅在系统启动时使用）；冷却器闭式壳体靠近下部设置有冷却剂排出口、冷却剂液位传感器；冷却器闭式壳体上部设置有压力传感器、冷却剂补充口、降膜蒸发冷凝/却器安全阀、蒸气出口、人口、冷却剂回流口；其中蒸气出口设置有若干个，若干个蒸气出口与蒸气管道固定连接；其中冷却剂回流口与冷却剂回流管固定连接；
7.降膜蒸发冷凝/却器工作时，工艺介质经工艺介质换热单元入口进入工艺介质换热单元，从工艺介质换热单元出口流出工艺介质换热单元，在此过程进行热交换冷凝；液态冷却剂通过冷却剂抽取泵从冷却剂抽取口抽出，输送至冷却剂喷淋装置，冷却剂喷淋装置上阵列设置有若干个喷淋头，液态冷却剂从喷淋头中喷出，在工艺介质换热单元外部形成降液膜，降液膜吸收工艺介质换热单元中流过的工艺介质携带的热能后，液态冷却剂蒸发为蒸气，蒸气通过若干个蒸气出口、蒸气管道输送至蒸发式凝气器中；蒸气在蒸发式凝气器冷却重新相变成为液态冷却剂，然后经冷却剂回流管、冷却剂回流口重新流回冷却器闭式壳体中。
8.进一步的，液态冷却剂为脱盐水、超纯水、co2、氨或氟利昂；冷却剂的循环为自然循环或由流体输送机械强制驱动循环。
9.进一步的，工艺介质换热单元为列管式、螺旋管式、板式或翅片管式。
10.进一步的，蒸发式凝气器包括凝气器开式壳体、凝气器进风窗、凝气器水箱，凝气器开式壳体、凝气器进风窗、凝气器水箱从上至下依次设置固定连接；凝气器开式壳体顶部固定设置有引风机，引风机下部依次固定设置有收水器、蒸发冷凝喷淋装置、蒸气换热单元；蒸气换热单元倾斜设置，其高端与蒸气管道连接，低端与冷却剂回流管连接；凝气器水箱靠近下部设置有冷却水抽取口，冷却水抽取口设有冷却水抽取泵，冷却水抽取泵的出液口连接至蒸发冷凝喷淋装置；
11.蒸发式凝气器工作时，冷却水抽取泵抽取冷却水，从蒸发冷凝喷淋装置中喷出，一部分直接回到凝气器水箱中，另一部分喷淋到蒸气换热单元上，喷淋到蒸气换热单元上的冷却水蒸发带走蒸气换热单元中蒸气的热量，蒸气冷凝相变成为成为液态冷却剂，液态冷
却剂从冷却剂回流管重新输送回冷却器降膜蒸发冷凝/却器的冷却器闭式壳体中；蒸发式凝气器工作时，引风机持续旋转，空气经凝气器进风窗进入蒸发式凝气器中，自下而上依次经过蒸气换热单元、蒸发冷凝喷淋装置、收水器，最后从引风机排至大气中；空气流经蒸气换热单元、蒸发冷凝喷淋装置时，从干燥、温度较低的空气变为湿润、温度较高的空气，再流经收水器时，大部分湿润空气的水蒸汽经收水器凝结成液态水，从新流入蒸发式凝气器的凝气器水箱中；蒸发式凝气器工作时，需定期补充冷却水。
12.进一步的，蒸气换热单元上设有抽真空口；抽真空口连接抽真空泵，用以维持冷却器闭式壳体、蒸气换热单元中的负压。
13.进一步的，收水器为pvc、玻璃钢或铝合金材质。
14.由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型公开的一种新型耦合蒸发冷凝/却系统，包括降膜蒸发冷凝/却器、蒸发式凝气器，降膜蒸发冷凝/却器中设有液态冷却剂，工作介质通过降膜蒸发冷凝/却器与液态冷却剂进行热交换；降膜蒸发冷凝/却器、凝气器蒸发式凝气器通过蒸气管道、冷却剂回流管连接；液态冷却剂在降膜蒸发冷凝/却器中接收热量转换为蒸气，通过蒸气管道进入凝气器蒸发式凝气器中；蒸气在蒸发式凝气器冷却重新相变成为液态冷却剂，通过冷却剂回流管重新流回降膜蒸发冷凝/却器中；在本实用新型的新型耦合蒸发冷凝/却系统中，由于降膜蒸发冷凝/却器为负压降膜蒸发，其传热系数可比常规蒸发式冷凝系统传热系数提高一个数量级以上，即使换热单元内具有高压或（和）腐蚀性、毒性、危险性的工作介质，换热单元的壁厚较厚时，仍具有极高的热交换效率；另外新型耦合蒸发冷凝/却系统中的冷却剂在全封闭的环境中循环运行，因此具有低损耗的优点；同时还使冷却剂避免受到外部环境的污染，避免使降膜蒸发冷凝/却器中的工艺介质换热单元外表面出现结盐、结垢现象，因此解决了与换热单元内腐蚀性工作介质一起产生原电池反应所造成的换热单元腐蚀、泄漏问题，延长了换热单元的使用寿命，同时保证了蒸发式冷凝/却系统的工作安全性。
附图说明
15.图1为新型耦合蒸发冷凝/却系统结构示意图；
16.图2为降膜蒸发冷凝/却器结构示意图；
17.图3为蒸发式凝气器结构示意图。
18.图中：1、降膜蒸发冷凝/却器；1.1、冷却器闭式壳体；1.2、工艺介质换热单元；1.2.1、工艺介质换热单元入口；1.2.2、工艺介质换热单元出口；1.3、冷却剂喷淋装置；1.4、冷却剂抽取口；1.5、冷却剂排出口；1.6、冷却剂液位传感器；1.7、压力传感器；1.8、冷却剂补充口；1.9、降膜蒸发冷凝/却器安全阀；1.10、蒸气出口；1.11、人口；1.12、冷却剂回流口；2、蒸发式凝气器；2.1、凝气器开式壳体；2.2、凝气器进风窗；2.3、凝气器水箱；2.4、蒸气换热单元；2.5、蒸发冷凝喷淋装置；2.6、收水器；2.7、引风机；2.8、冷却水抽取口；2.9、抽真空口；3、蒸气管道；4、冷却剂回流管。
具体实施方式
19.通过下面的实施例可以详细的解释本实用新型，公开本实用新型的目的旨在保护本实用新型范围内的一切技术改进。
20.一种新型耦合蒸发冷凝/却系统，包括降膜蒸发冷凝/却器1、蒸发式凝气器2，降膜蒸发冷凝/却器1中设有脱盐水，工作介质通过降膜蒸发冷凝/却器1与脱盐水进行热交换；降膜蒸发冷凝/却器1、蒸发式凝气器2通过蒸气管道3、冷却剂回流管4连接；脱盐水在降膜蒸发冷凝/却器1中接收热量转换为蒸气，通过蒸气管道3进入蒸发式凝气器2中；蒸气在蒸发式凝气器2冷却重新相变成为脱盐水，通过冷却剂回流管4重新流回降膜蒸发冷凝/却器1中；
21.降膜蒸发冷凝/却器1包括冷却器闭式壳体1.1、工艺介质换热单元1.2、冷却剂喷淋装置1.3，工艺介质换热单元1.2、冷却剂喷淋装置1.3固定设置在冷却器闭式壳体1.1内部；工艺介质换热单元1.2为翅片管式，壳程为负压，固定设置在冷却器闭式壳体1.1的中部，冷却剂喷淋装置1.3设置在冷却器闭式壳体1.1上部，脱盐水充填在冷却器闭式壳体1.1内下部；工艺介质换热单元1.2设有工艺介质换热单元入口1.2.1、工艺介质换热单元出口1.2.2；冷却器闭式壳体1.1靠近下部设置有冷却剂抽取口1.4，冷却剂抽取口1.4设有冷却剂抽取泵，冷却剂抽取泵的出液口连接至冷却剂喷淋装置1.3；
22.冷却器闭式壳体1.1靠近下部设置有冷却剂排出口1.5、冷却剂液位传感器1.6；冷却器闭式壳体1.1上部设置有压力传感器1.7、冷却剂补充口1.8、降膜蒸发冷凝/却器安全阀1.9、蒸气出口1.10、人口1.11、冷却剂回流口1.12；其中蒸气出口1.10设置有若干个，若干个蒸气出口1.10与蒸气管道3固定连接；其中冷却剂回流口1.12与冷却剂回流管4固定连接；
23.蒸发式凝气器2包括凝气器开式壳体2.1、凝气器进风窗2.2、凝气器水箱2.3，凝气器开式壳体2.1、凝气器进风窗2.2、凝气器水箱2.3从上至下依次设置固定连接；凝气器开式壳体2.1顶部固定设置有引风机2.7，引风机2.7下部依次固定设置有收水器2.6、蒸发冷凝喷淋装置2.5、蒸气换热单元2.4；蒸气换热单元2.4倾斜设置，其高端与蒸气管道3连接，低端与冷却剂回流管4连接，其高端还设有设有抽真空口2.9，抽真空口2.9连接有抽真空泵，当冷却器闭式壳体1.1、蒸气换热单元2.4中的负压小于设定值，抽真空泵启动用以维持冷却器闭式壳体1.1、蒸气换热单元2.4中的负压，使冷却器闭式壳体1.1、蒸气换热单元2.4中的负压保持在设定范围内；凝气器水箱2.3靠近下部设置有冷却水抽取口2.8，冷却水抽取口2.8设有冷却水抽取泵，冷却水抽取泵的出液口连接至蒸发冷凝喷淋装置2.5；收水器2.6为铝合金材质。
24.冷却器闭式壳体1.1上设置有冷却剂排出口1.5、冷却剂液位传感器1.6、压力传感器1.7、冷却剂补充口1.8、降膜蒸发冷凝/却器安全阀1.9、人口1.11，是用于降膜蒸发冷凝/却器1的定期维护、检修、排水和补充跑冒滴漏等原因造成的脱盐水的损耗，冷却剂液位传感器1.6、压力传感器1.7可实现远程在线水位和压力监测，能及时发现、排除系统隐患。
25.蒸发式凝气器2设置在钢制或混凝土构架上。
26.降膜蒸发冷凝/却器1和蒸发式凝气器2可以根据使用现场情况远距离分离布置，也可以作为一个整体布置。
27.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
28.本实用新型未详述部分为现有技术。