一种立式冷凝器的制作方法

本实用新型涉及一种空调和工业制冷技术领域，具体涉及一种立式冷凝器。

背景技术：

现有的立式冷凝器气态制冷剂通常由设置在壳体中部偏上的进气口进入，然后经过热交换后，在换热管外壁凝结为液体，凝结的液体沿管外壁竖直向下流入冷凝器底部，最后由设置在壳体底部的出液口排出，如图1所示。虽然立式冷凝器具有较高效传热效率，但现有常规结构使制冷剂在管外壁换热过程依然有以下技术缺点：

1）进气口设置在壳体中上靠近上管板处，使得进入冷凝器上部的气体流速分布不均匀、流向紊乱，无法利用气流吹扫管壁提高管壁表面凝液的脱离速度，无法削弱液膜对换热管管壁的淹没效应，从而无法提高换热管的传热效率；

2）由于进气口的流速非常高，通常需要在管束与筒体内壁间预留一定的空间用于设置挡气板，以防止进入的气流对靠近进气口换热管管束所造成的振动破坏。设置挡气板占据了筒体内的横向截面积，也即占用了布管面积，使得立式冷凝器的管板布管率降低，换热器体积加大，材料成本增加；

3）在冷凝过程中，筒体内的冷凝液体形成液膜并在换热管外表积聚，同时由于挡液板水平设置，液膜迅速往下堆积，无法控制沿换热管竖直方向迁移的冷凝液体量和控制液膜堆积的程度，从而无法提高换热效率。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是提供一种立式冷凝器，能够在不降低换热管布管率的前提下，降低筒体内液膜在换热管外表的积聚速度，避免液膜在挡液板上的堆积，有效防止进入的气流对靠近进气口换热管管束所造成的振动破坏，使换热管整个都能在吹扫范围内，提高换热管的传热效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种立式冷凝器，冷凝器筒体侧部靠近底部位置设置出液管，其特征在于：在冷凝器筒体外设置一个集气腔，集气腔与冷凝器筒体之间通过均气管贯通连接，集气腔侧壁上设置进气管；冷凝器筒体内相对于水平面向上倾斜一定角度设置至少一个挡液板，挡液板上设置用于固定换热管的换热管孔；挡液板的外边缘与冷凝器筒体内壁之间留有间隙。

进一步的，集气腔的腔体具有沿竖直方向延伸而与冷凝器筒体并列间隔设置的空间。

进一步的，均气管水平设置或由冷凝器筒体向集气腔往上倾斜设置。

进一步的，挡液板设置于冷凝器筒体下部出液管的上方并不超过冷凝器筒体上边缘，只设置一个挡液板时，均气管最高点与冷凝器筒体连接口位于挡液板上方，均气管最低点与冷凝器筒体连接口位于挡液板下方。

进一步的，在冷凝器筒体中间隔平行设置多个挡液板将冷凝器筒体分隔为几个腔室，各均气管均布对接于各腔室和集气腔之间，且进气管与均气管错位设置。

进一步的，各均气管在各腔室和集气腔之间平行间隔设置。

进一步的，集气腔侧壁中部位置设置进气管。

进一步的，挡液板在水平面的投影为小于冷凝器筒体内壁横截面的圆形。

进一步的，换热管孔在水平面的投影为圆孔，换热管为圆管。

进一步的，冷凝器筒体底部与管箱组件上边缘对接，冷凝器筒体顶部由封盖封闭。

相对于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、在不降低布管率的前提下，设置集气腔，让气态冷媒沿冷凝器筒体径向方向进入，将对冷凝器筒体轴向方向的液膜形成吹扫，可有效抑制液膜在换热管外表的积聚，进而提高冷凝器换热效率。

2、挡液板使冷凝器上部冷凝的液态冷媒从冷凝器筒体内壁和挡液板外缘的间隙流出，减少了液态冷媒沿换热管由上向下流动的高度，减少了液膜冷凝厚度，提高了每个腔室的换热效率，进而提高了立式冷凝器整体的换热性能。

3、高温高压的气态冷媒经进气管进入到集气腔中，集气腔相对于进气管是一个大空间容器，进气管中高温高压的气态冷媒进入集气腔后，静压升高流速降低，在压差的作用下沿均气管均匀的分配到各个腔室中，保证了各个腔室气态冷媒的凝结量，使得换热管各段上的吹扫量增大，有效防止进入的气流对靠近进气口换热管管束所造成的振动破坏。

附图说明

下面将结合附图对本实用新型做进一步说明，附图中：

图1是现有技术中立式冷凝器的结构示意图。

图2是本实用新型立式冷凝器的结构示意图。

图3是本实用新型挡液板的结构示意图。

图4是本实用新型另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图2-4对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

根据图2-3实施的立式壳管式冷凝器包括冷凝器筒体4和设置在冷凝器筒体4外、并与冷凝器筒体4内空间通过均气管3贯通的集气腔2，集气腔2的腔体包括至少一端具有沿竖直方向延伸的空间或者是大体上沿高度方向设置的一个空间，也可以是本实施例没有体现出来的不规则空间，能满足沿竖直方向送气即可，集气腔2的侧壁上设置进气管1；冷凝器筒体4内设置与筒体中心线呈夹角设置的挡液板8，挡液板8上设置换热管孔81用于固定换热管。挡液板8的外形尺寸如图3所示，挡液板8相对于水平面向上倾斜一定的角度，挡液板8上的换热管孔81是通过将挡液板8倾斜固定，沿水平面垂直方向切圆孔获得的椭圆孔。挡液板8在水平面的投影为小于冷凝器筒体内壁横截面的圆形。

优选，挡液板8设置于筒体下部出液管7的上方并不超过筒体4上边缘。只设置一个挡液板8时，均气管3最高点与冷凝器筒体4连接口位于挡液板8上方，均气管3最低点与冷凝器筒体4连接口位于挡液板8下方，此时，均气管3可以呈板管式整片设置，或在挡液板8上下方各设置一个均气管3。

作为优选，冷凝器筒体4侧壁上设置贯通口，并通过均气管3与集气腔2连通，使得冷凝器筒体4与集气腔2的筒体间隔设置。

作为优选，挡液板8通过筋板9悬置固定于冷凝器筒体4内壁上且与内部壁之间留有周向间隙。在冷凝器筒体4内间隔平行设置多个挡液板8，在各挡液板8之间的冷凝器筒体侧壁上设置贯通口，贯通口通过均气管3与集气腔2连通。为保证各段的气流速度一致，各均气管3的长度一致且均沿水平方向平行设置，且各均气管3之间间隔距离均匀设置。在本实施例中优选设置三个挡液板8，对应设置四个均气管3，其中两个均气管3设置在中间挡液板8的上方和下方，另外两个均气管3分别位于最上层挡液板8的上方和最下层挡液板8的下方。

如图2所示，冷却水沿筒体4轴向方向向下流动，高温高压的气态冷媒从进气管1处进入集气腔2后，再沿均气管3进入冷凝器筒体4，在换热管表面凝结换热由气态变为液态，液态冷媒在粘性力的作用下在换热管外表面形成一层液膜，又在重力的作用下沿筒体轴向方向向下流动；液膜在粘性力和重力的共同作用下沿着换热管外壁由上向下流动，并且液膜厚度有增加的趋势。液膜的存在相当于冷凝器的传热过程增加了一层导热热阻，液膜越厚导热热阻越大，冷凝器的换热效率越差，因此要尽量减小液膜的厚度。因为气态冷媒沿筒体4径向方向进入，将对筒体轴向方向的液膜形成吹扫可有效抑制液膜在换热管外表的积聚，进而提高冷凝器换热效率。

另外，挡液板8将立式壳管式冷凝器的筒体4分为多个腔体（不限于图2中的四个，仅是一个示例），挡液板8在筒体4内倾斜放置起到导流的作用，挡液板8外缘和筒体4内壁存在一定的缝隙，挡液板8和筒体4内壁的连接通过筋板9连接，筋板9分别焊接在筒体内壁和挡液板上。挡液板8两侧的凹槽和筋板9相连接，起到固定挡液板8的作用。在筒体4内由气态凝结为液态的冷媒在重力及吹扫力的作用下流到挡液板8上，并顺着挡液板倾斜的方向沿着挡液板外缘和筒体内壁的缝隙由上向下流动到立式冷凝器的底部。挡液板8使冷凝器上部冷凝的液态冷媒从筒体4内壁和挡液板8外缘的间隙流出，减少了液态冷媒沿换热管（安装于换热管孔81处未示出）由上向下流动的高度，减少了液膜冷凝厚度，提高了每个腔室的换热效率，进而提高了立式冷凝器整体的换热性能。高温高压的气态冷媒经进气管1进入到集气腔2中，集气腔2相对于进气管1是一个大空间容器，在集气腔2中气态冷媒的流速降低静压升高，在压差的作用下沿均其管均匀的分配到筒体4中的各个腔室中，保证了各个腔室气态冷媒的凝结量，同时由于集气腔2中的气态冷媒流速降低，并通过多个均气管3经多个腔室均匀分送，有效防止进入的气流对靠近进气口换热管管束所造成的振动破坏，同时对换热管及挡液板8进行吹扫，加速液滴的下落，避免液态冷媒在换热管表面挡液板表面的堆积。

与常规立式冷凝器相同，本实用新型的冷凝器筒体4顶部由封盖6封闭，底部与管箱组件10上边缘对接，管箱组件10上设置进出液循环管口。

图4为本实用新型又一实施例。该实施例与图2实施例不同的是，均气管3不是保持水平方向而是与水平方向呈夹角的相对于水平面向上倾斜一定的角度设置在集气腔2和筒体4之间。均气管3的倾斜方向与挡液板8保持一致或有差别均可。

这种方式从集气腔出来的气态冷媒经均气管3斜向下方向进入冷凝器筒体4，气体在流动过程中对气体冷凝凝结出的液体有沿挡液板8倾斜方向的力，推动液体沿挡液板8倾斜方向流动。挡液板8在冷凝器中一方面起挡液防止液体竖直向下流动，另一方面起导流作用，其导流是通过将挡液板倾斜一定角度，利用液体重力在沿倾斜面上的分力使液体沿倾斜面向下流动，挡液板8倾斜角度越大导流作用越明显。但是，挡液板8倾斜角度越大，换热管穿过挡液板8形成的实际椭圆孔所占面积越大，布管率降低，将降低冷凝器的换热面积。本实施例，通过倾斜设置均气管3，采用斜向下吹扫换热管外壁的方式，相较于气体经均气管3沿水平方向进入筒体4方式，在保证挡液板8上累积的液体顺利向下流动的同时降低挡液板8的倾斜角度，增大挡液板8的布管数进而增大冷凝器中气态冷媒和换热管外壁的接触面积，提高冷凝器的换热能力。