阅读说明：本技术 一种管壳式喷雾冷却换热器 (Pipe shell type spray cooling heat exchanger ) 是由 周年勇 冯浩 郭艺星 刘文博 范婕 彭浩平 邓嵩 雷云 于 2021-05-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及换热器技术领域,尤其是涉及一种管壳式喷雾冷却换热器,包括第一进液管、第一出液管、分液总管和集液总管,所述第一进液管的输出口和分液总管的输入口相连通,所述第一出液管的输入口和集液总管的输出口相连通；所述分液总管上连通有若干分液支管,所述集液总管上连通有若干集液支管,所述分液支管插设在对应的集液支管内,所述分液支管的外周面上设置有喷雾机构,所述集液支管外侧均套设有壳程环管,相邻两个壳程环管之间通过连接管相连通,将管壳式换热器与喷雾冷却技术相结合,提高综合传热系数,采用喷雾冷却技术可以提高换热效率,且换热模块可串联多个,组合装配以适配不同的换热量需求。(The invention relates to the technical field of heat exchangers, in particular to a shell-and-tube spray cooling heat exchanger which comprises a first liquid inlet pipe, a first liquid outlet pipe, a liquid distribution main pipe and a liquid collection main pipe, wherein an output port of the first liquid inlet pipe is communicated with an input port of the liquid distribution main pipe, and an input port of the first liquid outlet pipe is communicated with an output port of the liquid collection main pipe; the device comprises a liquid distribution main pipe, a liquid collection main pipe and a shell side ring pipe, wherein the liquid distribution main pipe is communicated with a plurality of liquid distribution branch pipes, the liquid distribution branch pipes are inserted into the corresponding liquid collection branch pipes, a spraying mechanism is arranged on the outer peripheral surface of each liquid distribution branch pipe, the shell side ring pipes are sleeved on the outer sides of the liquid collection branch pipes, two adjacent shell side ring pipes are communicated through connecting pipes, a shell-and-tube heat exchanger is combined with a spraying cooling technology, the comprehensive heat transfer coefficient is improved, the heat exchange efficiency can be improved by adopting the spraying cooling technology, a plurality of heat exchange modules can be connected in series, and the heat exchange quantity requirements with different adaptations are combined.)

一种管壳式喷雾冷却换热器

技术领域

本发明涉及换热器

技术领域

，尤其是涉及一种管壳式喷雾冷却换热器。

背景技术

管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上，进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。

一般能源工业中，传统管壳式换热器采用间壁式设计，冷热流体通过壁面进行换热，壁面两侧的对流换热系数较小(通常为100-1000W/m²)，导致换热面积大，换热效率低，换热器体积庞大，金属材料用量多造价高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中换热器体积大、换热效率低和成本高的问题，提供一种管壳式喷雾冷却换热器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种管壳式喷雾冷却换热器，包括第一进液管、第一出液管、分液总管和集液总管，所述第一进液管的输出口和分液总管的输入口相连通，所述第一出液管的输入口和集液总管的输出口相连通；

所述分液总管上连通有若干分液支管，所述集液总管上连通有若干集液支管，所述分液支管和集液支管一一对应设置，所述分液支管插设在对应的集液支管内，所述分液支管和集液支管之间形成第一换热腔，所述分液支管的外周面上设置有喷雾机构，所述集液支管外侧均套设有壳程环管，所述壳程环管和集液支管之间形成第二换热腔，相邻两个壳程环管之间通过连接管相连通，位于最右侧的壳程环管上设置有与第二换热腔相连通的第二进液管，位于最后一个的壳程环管上设置有与第二换热腔相连通的第二出液管，将管壳式换热器与喷雾冷却技术相结合，提高综合传热系数，采用喷雾冷却技术可以提高换热效率，且换热模块可串联多个，组合装配以适配不同的换热量需求；本发明的管壳式喷雾冷却换热器体积小能够节省金属材料、减小换热器体积占地空间和减少造价；换热模块可批量化生产，可以依据所需的换热量进行装配式生产，简化生产环节成本。

为了进一步提高换热效率，进一步包括集液支管内周面为换热壁面，所述换热壁面上间隔布置有若干翅片，相邻两个翅片之间形成沿集液支管轴向延伸的泄水沟槽，泄水沟槽导流使液膜减薄降低换热热阻。

为了进一步提高喷出雾状水滴的破碎效果，进一步包括所述翅片呈锯齿状。

为了将第一流体以雾状形式输送至喷雾腔内，进一步包括所述喷雾机构为喷出方向朝向集液支管内周面的喷雾孔或者喷嘴，提供喷孔和喷嘴两种喷雾形成结构生产灵活，喷孔便于生产时加工，喷嘴形成喷雾效果好。

本发明的有益效果是：本发明将管壳式换热器与喷雾冷却技术相结合，提高综合传热系数，采用喷雾冷却技术可以提高换热效率，且换热模块可串联多个，组合装配以适配不同的换热量需求；本发明的管壳式喷雾冷却换热器体积小能够节省金属材料、减小换热器体积占地空间和减少造价；换热模块可批量化生产，可以依据所需的换热量进行装配式生产，简化生产环节成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明最佳实施例的主视结构示意图；

图2是本发明最佳实施例的剖视结构示意图；

图3是本发明换热区域的截面结构示意图。

图中：1、第一进液管，2、第一出液管，3、分液总管，31、分液支管，4、集液总管，41、集液支管，411、换热壁面，412、翅片，413、泄水沟槽，5、第一换热腔，6、壳程环管，7、第二换热腔，8、喷雾机构，9、连接管，10、第二进液管，11、第二出液管。

具体实施方式

现在结合附图对本发明做进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1是本发明的结构示意图，一种管壳式喷雾冷却换热器，包括第一进液管1、第一出液管2、分液总管3和集液总管4，所述第一进液管1的输出口和分液总管3的输入口相连通，所述第一出液管2的输入口和集液总管4的输出口相连通；

如图2所示，所述分液总管3上连通有若干分液支管31，所述集液总管4上连通有若干集液支管41，所述分液支管31和集液支管41一一对应设置，所述分液支管31插设在对应的集液支管41内，所述分液支管31和集液支管41之间形成第一换热腔5，所述分液支管31的外周面上设置有喷雾机构8，所述集液支管41外侧均套设有壳程环管6，所述壳程环管6和集液支管41之间形成第二换热腔7，相邻两个壳程环管6之间通过连接管9相连通，位于最右侧的壳程环管6上设置有与第二换热腔相连通的第二进液管10，位于最后一个的壳程环管6上设置有与第二换热腔相连通的第二出液管11，壳程环管6的一端密封至分液支管31处，壳程环管6的另一端密封至集液支管41处，本发明将管壳式换热器与喷雾冷却技术相结合，提高综合传热系数，采用喷雾冷却技术可以提高换热效率，且换热模块可串联多个，组合装配以适配不同的换热量需求；本发明的管壳式喷雾冷却换热器体积小能够节省金属材料、减小换热器体积占地空间和减少造价；换热模块可批量化生产，可以依据所需的换热量进行装配式生产，简化生产环节成本。

如图3所示，所述集液支管41内周面为换热壁面411，所述换热壁面411上间隔布置有若干翅片412，相邻两个翅片412之间形成沿集液支管41轴向延伸的泄水沟槽413，所述翅片412呈锯齿状，泄水沟槽413导流使液膜减薄降低换热热阻。

所述喷雾机构8为喷出方向朝向集液支管41内周面的喷雾孔或者喷嘴，提供喷孔和喷嘴两种喷雾形成结构生产灵活，喷孔便于生产时加工，喷嘴形成喷雾效果好。

所述壳程环管6为一个时，所述第二进液管10和第二出液管11分别位于两端且间隔180度；所述壳程环管6为两个及两个以上时，所述第二进液管10和连接管9分别位于两端且间隔180度，相邻两个连接管9分别位于两端且间隔180度，所述连接管9和第二出液管11分别位于两端且间隔180度，使得第二流体流过第二换热腔7的流程最大化从而提高换热效率。

如图1和图2结合所示，图中空心箭头为第一流体的流动方向示意，实心箭头为第二流体的流动方向示意，第一流体依次经过第一进液管1、分液总管3上、分液支管31，分液支管31内的第一流体受到压力通过喷雾机构8变为雾状的高速运动的小液滴喷射至环形第一换热腔5内，并撞击到强化换热壁面411，由于翅片412的存在雾状液滴的液膜不断破碎减薄降低换热热阻，使得换热壁面53表面对流换热系数高达上万W/m²，接触到换热壁面411的液滴沿翅片412之间的轴向泄水沟槽413直至从集液支管41流入集液总管4，最后从第一出液管2流出；

第二流体从第二进液管10流入第二换热腔7内，通过连接管8进入下一个第二换热腔7内，以此类推直至第二流体从第二出液管11流出；

在流动过程中，第一流体和第二流体两种冷热流体通过强化换热壁面411进行换热，热流体随之降温，冷流体随之升温。

根据不同的换热量由不同个数换热模块通过管程并联和壳程串联形成的管壳式换热器主体。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。