一种防涡流气液分离的化工用管壳式冷凝器的制作方法

本发明涉及冷凝器，尤其是一种防涡流气液分离的化工用管壳式冷凝器。

背景技术：

1、管壳式冷凝器是化工生产中应用最为广泛的换热设备之一，主要用于化工工艺中气态介质的冷凝冷却，实现气液两相的相变换热。在化工冷凝工艺中，待冷凝介质通常为气液混合态，流动状态复杂，直接影响设备的冷凝效率与气液分离效果。

2、现有管壳式冷凝器多采用传统弓形折流板结构，壳程流体在折流板引导下呈曲折折返流动，实际运行中由于换热筒入口处流体流速快、分布不均，极易形成局部涡流，导致换热面冲刷不均，同时涡流死区易造成污垢沉积，持续降低换热效率。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中所存在的上述缺陷，本发明提供了一种防涡流气液分离的化工用管壳式冷凝器。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种防涡流气液分离的化工用管壳式冷凝器，包括换热筒，还包括防涡组件，所述防涡组件安装固定于换热筒一端，所述防涡组件包括防涡结构、收集结构和换热结构，所述防涡结构安装固定于换热筒一端，所述收集结构安装固定于换热筒下端，所述换热结构安装固定于换热筒内部；所述防涡结构包括安装框、回旋槽、导流轨、调节件和引导件，所述安装框安装固定于换热筒一端，所述回旋槽呈对称结构开设于安装框内，所述导流轨呈对称结构安装固定于安装框底面两端，所述导流轨与回旋槽间隙配合，所述回旋槽和导流轨均呈弧形结构。

3、导流轨和回旋槽对称设计，可以使上方进入的流体经过导流轨和回旋槽后分流并撞击，如此可以消除流体的动能，避免产生涡流。

4、进一步，所述调节件包括伸缩杆、配合片和复位弹簧，所述伸缩杆与安装框滑动连接，所述配合片两端分别与回旋槽和安装框内壁连接固定，所述配合片中部与安装框内壁滑动配合，所述伸缩杆下端和配合片滑动配合，所述复位弹簧两端分别与伸缩杆和安装框内壁连接固定。

5、伸缩杆与配合片的设计，可以在进入流体的流速发生变化时，通过伸缩杆的伸缩调节流道的宽度，而配合片流线结构可以避免流体流道产生卫生死角堆积污渍以及增加流道的稳定性。

6、进一步，所述伸缩杆上连接固定有弹压弹簧和定位块，所述定位块一端与安装框内壁开设的定位槽卡接配合，所述弹压弹簧两端分别与定位块和伸缩杆上端内壁连接固定，所述定位块与伸缩杆上端滑动连接。

7、弹压弹簧带动定位块与定位槽卡接，可以使流体流速在不同流速区间时保持稳定状态。

8、进一步，所述定位槽设置有多个，所述定位槽深度向上递增，所述弹压弹簧和定位块均设置有多个。

9、定位槽深度向上递增可以随着流体速度增加，增加定位块与定位槽卡接深度，从而可以适应流速增加的流体压力。

10、进一步，所述调节件还包括紧固板、抵接板和滚柱，所述紧固板和抵接板连接固定，所述滚柱与抵接板转动连接，所述滚柱与配合片滑动配合，所述紧固板一端与伸缩杆下端转动连接，所述紧固板另一端与安装框内壁滑动连接。

11、紧固板上的抵接板，可以随着伸缩杆的移动，带动滚柱挤压配合片，保持配合片的紧张状态。

12、进一步，所述引导件包括引导板和配合板，所述引导板和配合板转动连接，所述引导板另一端和安装框转动连接，所述配合板另一端与安装框滑动连接。

13、引导板和配合板的设计，可以引导流体向不同的方向流动。

14、进一步，所述引导件还包括推杆、齿轮和齿条，所述推杆与其中一个齿条连接固定，所述齿轮和齿条啮合连接，所述齿轮和安装框转动连接，所述齿条和安装框滑动限位，另一个所述齿条与伸缩杆连接固定。

15、齿轮和齿条的设计，可以借助伸缩杆移动的动力，带动引导板和配合板进行同步移动。

16、进一步，所述收集结构包括收集筒、阀门和隔板，所述收集筒安装固定于换热筒下端，所述阀门安装固定于收集筒下端，所述隔板安装固定于收集筒一端，所述隔板呈半圆结构。

17、由于外界流体进入到换热筒内部速度骤减，所以流体内部的杂质会沉积下落，这些下落的杂质会跟随流体的移动落入到收集筒内部，而隔板可以避免落入收集筒内部的杂质翻涌出，长时间使用后可以打开阀门送出杂质。

18、进一步，所述换热结构包括管箱、管板、u型管束、折流板和管道，所述管箱和管板通过法兰连接固定于换热筒一端，所述u型管束端部与管板连接固定，所述折流板交错连接固定于换热筒内壁，所述u型管束贯穿折流板，所述管道安装固定于换热筒、管箱和安装框上。

19、进一步，所述安装框两端内壁呈弧形结构，其中一个所述折流板安装固定于收集筒一端。

20、安装框两端内壁呈弧形结构可以便于流体带动安装框上端边角的流动，避免出现污渍堆积在角落的问题。

21、本发明的有益效果是：

22、本发明设计方案通过在安装框内设置回旋槽与导流轨，利用二者间隙的狭管效应使入口流体加速，再经导流轨底面附壁效应引导高速流体向内汇流，配合对称分流结构使流体相互撞击以耗散动能，有效消除入口处因流速快、分布不均形成的局部涡流，使壳程流体均匀冲刷换热面，避免涡流死区污垢沉积，保障换热效率稳定。同时，配合片与伸缩杆构成的自适应机构可随流速变化自动调整引导板开度，改变流体撞击距离与角度，在不同工况下均能维持良好的均流抑涡效果。

23、本发明设计方案通过将安装框两端内壁设计为弧形结构，配合从回旋槽与导流轨间隙流入的高速流体，会产生压差会引导安装框边角的流体流动，消除了传统直角内壁在边角处形成的流动死区，使流体流经安装框两端时能够沿弧形壁面顺畅转向并带动边角区域流动，避免流体在角落滞留形成涡流，从而有效防止污垢在边角堆积，保持换热面清洁，保障换热效率稳定。同时，弧形壁面的导流作用使壳程流体分布更加均匀，减少因边角滞留导致的局部流速差异，进一步改善换热面冲刷不均的问题。

24、本发明设计方案通过流体进入换热筒后流速骤减的特性，使流体中夹带的杂质在重力作用下自然沉降，并随壳程流动汇入收集筒，实现杂质与换热流体的在线分离，从源头减少杂质在换热面及涡流死区的沉积，避免污垢持续堆积降低换热效率。收集筒入口处的隔板形成挡流结构，可防止已收集杂质受流体扰动翻涌回流，保证收集效果稳定。设备长期运行后，可通过开启收集筒底部阀门定期排出积存杂质，无需停机拆解即可完成清理。

1.一种防涡流气液分离的化工用管壳式冷凝器，包括换热筒（1），其特征在于：还包括

2.根据权利要求1所述的一种防涡流气液分离的化工用管壳式冷凝器，其特征在于，所述调节件（24）包括伸缩杆（241）、配合片（242）和复位弹簧（243），所述伸缩杆（241）与安装框（21）滑动连接，所述配合片（242）两端分别与回旋槽（22）和安装框（21）内壁连接固定，所述配合片（242）中部与安装框（21）内壁滑动配合，所述伸缩杆（241）下端和配合片（242）滑动配合，所述复位弹簧（243）两端分别与伸缩杆（241）和安装框（21）内壁连接固定。

3.根据权利要求2所述的一种防涡流气液分离的化工用管壳式冷凝器，其特征在于，所述伸缩杆（241）上连接固定有弹压弹簧（244）和定位块（245），所述定位块（245）一端与安装框（21）内壁开设的定位槽（246）卡接配合，所述弹压弹簧（244）两端分别与定位块（245）和伸缩杆（241）上端内壁连接固定，所述定位块（245）与伸缩杆（241）上端滑动连接。

4.根据权利要求3所述的一种防涡流气液分离的化工用管壳式冷凝器，其特征在于，所述定位槽（246）设置有多个，所述定位槽（246）深度向上递增，所述弹压弹簧（244）和定位块（245）均设置有多个。

5.根据权利要求2所述的一种防涡流气液分离的化工用管壳式冷凝器，其特征在于，所述调节件（24）还包括紧固板（247）、抵接板（248）和滚柱（249），所述紧固板（247）和抵接板（248）连接固定，所述滚柱（249）与抵接板（248）转动连接，所述滚柱（249）与配合片（242）滑动配合，所述紧固板（247）一端与伸缩杆（241）下端转动连接，所述紧固板（247）另一端与安装框（21）内壁滑动连接。

6.根据权利要求5所述的一种防涡流气液分离的化工用管壳式冷凝器，其特征在于，所述引导件（25）包括引导板（251）和配合板（252），所述引导板（251）和配合板（252）转动连接，所述引导板（251）另一端和安装框（21）转动连接，所述配合板（252）另一端与安装框（21）滑动连接。

7.根据权利要求5所述的一种防涡流气液分离的化工用管壳式冷凝器，其特征在于，所述引导件（25）还包括推杆（253）、齿轮（254）和齿条（255），所述推杆（253）与其中一个齿条（255）连接固定，所述齿轮（254）和齿条（255）啮合连接，所述齿轮（254）和安装框（21）转动连接，所述齿条（255）和安装框（21）滑动限位，另一个所述齿条（255）与伸缩杆（241）连接固定。

8.根据权利要求1所述的一种防涡流气液分离的化工用管壳式冷凝器，其特征在于，所述收集结构（3）包括收集筒（31）、阀门（32）和隔板（33），所述收集筒（31）安装固定于换热筒（1）下端，所述阀门（32）安装固定于收集筒（31）下端，所述隔板（33）安装固定于收集筒（31）一端，所述隔板（33）呈半圆结构。

9.根据权利要求8所述的一种防涡流气液分离的化工用管壳式冷凝器，其特征在于，所述换热结构（4）包括管箱（41）、管板（42）、u型管束（43）、折流板（44）和管道（45），所述管箱（41）和管板（42）通过法兰连接固定于换热筒（1）一端，所述u型管束（43）端部与管板（42）连接固定，所述折流板（44）交错连接固定于换热筒（1）内壁，所述u型管束（43）贯穿折流板（44），所述管道（45）安装固定于换热筒（1）、管箱（41）和安装框（21）上。

10.根据权利要求9所述的一种防涡流气液分离的化工用管壳式冷凝器，其特征在于，所述安装框（21）两端内壁呈弧形结构，其中一个所述折流板（44）安装固定于收集筒（31）一端。