[发明专利]分液芯及带有分液芯的多级冷却换热器

说明书

【技术领域】

本发明涉及换热器领域，尤其是一种分液芯及带有分液芯的多级冷却换热器。

【背景技术】

换热器作为实现不同温度介质热交换的重要单元设备，广泛应用于能源系统、动力工程、化工（包括石油化工）、食品以及制冷等行业。如火力电站空气冷凝器、空调工程及制冷系统风冷冷凝器等，其换热效率直接影响设备能耗水平，企业生产效率和生产成本，以及设备体积和重量。公开号为CN101025340A的中国专利申请提出一种新型换热器，其通过中间分液式多级冷却，具有高效冷凝能力、高传热系数、高效利用空间等特点。其中分液芯作为其中核心部件，分液芯为中心开有单孔或多孔的隔板6，如图1和图2所示，通过小孔毛细作用形成液膜，实现“气封”和“排液”，最终实现气液分离功能。

然而，在工程应用中会出现不同气液含量的工况，上述结构虽简单可靠，但适应工况范围有限。当来流液相较少时，要求孔径小，以利于在小孔处形成稳定液膜，实现气封，若孔径不够小，气流会沿着隔板上的小孔直接进入下一个换热器管程，形成“击穿”，使来流不能沿着设定管程流动，大大降低换热器换热效率；当来流液相较多时，小孔径又不能排液的需要，使联箱内隔板上部液膜高度增加，当高度增加到超过联箱出口支管的面时，又会出现液相沿支管流出的现象，同样会降低换热器换热效率。另外，在工程应用中，两相来流又分为气泡流、层流、波状流、塞状流、弹状流等流型，通过简单的在隔板上开孔的方式即使能在某种流型下实现分液功能，在其他工况下却可能因来流扰动不同而失效。

【发明内容】

本发明的目的在于针对以上所述现有技术存在的不足，提供一种可根据气液含量不同自动调节实现气封和排液、结构简单的分液芯。

本发明的另一个目的是提供一种带有分液芯的多级冷却换热器。

为了实现上述目的，本发明是这样实现的：分液芯，其包括用于安装在联箱内的设置有若干个排液孔的分液隔板和用于配置在所述分液隔板上的堵头。

其中所述排液孔的直径为1-2mm，当应用于体积较大换热设备时，该孔孔径可以调整更大，而且方孔和圆孔均能达到较好的效果，只是工艺成本不一样。

所述堵头圆形凸台状，且其密度小于换热器内液相应工质密度，其底圆外径小于联箱内径，当堵头的小圆柱段底面与分液隔板接触时，小圆柱段端面可完全覆盖分液隔板上排液孔所在区域。

在所述分液隔板上设置有导向柱，所述堵头中部设置有通孔，所述导向柱穿过所述通孔，堵头可以沿导向柱在液相浮力的作用下做上下浮动。

所述导向柱上固定均流装置，用于抑制液相在流动中的湍动。

所述均流装置可以是均流柱，在所述导向柱上设置有均流柱安装部，所述均流柱安装部上设置有用于安装均流柱的插孔，若干均流柱插接于所述插孔上。

所述均流柱可以为圆柱销，在其表面为粗糙状，用于改善凝结成核条件，以利于微小液体颗粒凝结并从气相中分离。

所述分液隔板的中心处设置有安装孔，用于连接导向柱，所述排液孔布置在所述安装孔的周围，用于将来流液相排入下一管程。

带有分液芯的多级冷却换热器，其包括的联箱、设置在所述联箱用于与换热排管连接的进口支管和出口支管，在所述出口支管下方的联箱内安装所述分液芯。

本发明设置了可浮动的堵头，利用气液两相流体本身特性（密度）差异，使其根据工况不同而自动调节，实现气封和排液功能；其中，所述堵头为凸台形状，大圆柱段外径小于联箱内径；装配时小圆段朝下，大圆段朝上；需要实现气封功能时，堵头受到自身重力和气流冲击，滑向导向柱底部与分液隔板紧密接触时，由于小圆柱顶面能够完全覆盖分液隔板开孔区域，联箱内气流流入排液孔的通道被阻断，有效实现气封；需要实现排液功能时，堵头受到自身重力和浮力作用向上滑动，打开液流流入排液孔的通道，有效实现排液。在联箱内设置了均流柱，并在均流柱圆柱面上进行压花等表面处理，提高表面粗糙度，改善液相微粒凝结成核的条件，在对来流进行扰动实现均流作用时，进一步提高出口支管的干度，增强出口段换热管换热效率。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：设置了可浮动的堵头，利用气液两相流体本身特性（密度）差异，使其根据工况不同而自动调节，实现气封和排液功能；设置均流柱，并在均流柱圆柱面上进行压花等表面处理，提高表面粗糙度，改善液相微粒凝结成核的条件，在对来流进行扰动实现均流作用时，进一步提高出口支管的干度，增强出口段换热管换热效率；通过利用分液隔板、导向柱、浮动堵头和均流柱的简单组合，具有自适应、自动调节的功能。