本發(fā)明涉及熱交換，具體為一種夾層式冷凝器。

背景技術(shù)：

1、冷凝器作為制冷系統(tǒng)中關(guān)鍵的熱交換設(shè)備，能將高溫高壓的氣態(tài)制冷劑冷卻并冷凝成液態(tài)，廣泛應(yīng)用于空調(diào)、制冷設(shè)備、汽車空調(diào)及工業(yè)化學(xué)程序等領(lǐng)域。在當(dāng)前能源緊張與環(huán)保要求趨嚴(yán)的背景下，提高冷凝器熱效率意義重大，這不僅能降低能耗、減少運(yùn)行成本，還能提升整個(gè)系統(tǒng)的性能與可靠性，進(jìn)而推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2、公開號為cn114705061a的中國專利，公開了一種夾層式冷凝器，在傳統(tǒng)冷凝腔的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)全包圍的冷凝腔外腔，使冷凝器內(nèi)外腔之間形成一個(gè)冷卻夾層，螺旋冷凝管中的冷卻水第一次給冷凝腔內(nèi)的蒸汽降溫后流經(jīng)冷卻夾層，并第二次給冷凝腔內(nèi)的蒸汽降溫，由于冷凝外腔的全包圍式結(jié)構(gòu)極大的增加了冷卻水和蒸汽的接觸面積，使熱交換效率、冷凝效率、蒸汽回收率都得到了顯著提高。

3、該夾層式冷凝器相對于傳統(tǒng)的單層結(jié)構(gòu)冷凝器，冷卻水從內(nèi)、外兩層空間同時(shí)冷卻高溫蒸汽，使冷凝效率得到極大提高。然而該夾層式冷凝器在熱交換面積、減少流動死區(qū)等方面存在優(yōu)化空間，以進(jìn)一步提高冷凝效率。針對此種情況，我們提出了一種夾層式冷凝器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種夾層式冷凝器，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種夾層式冷凝器，包括外殼，所述外殼內(nèi)部固定設(shè)置有冷凝管束組，所述外殼頂部固定安裝有冷凝劑進(jìn)出口機(jī)構(gòu)，所述外殼左側(cè)固定設(shè)置有蒸汽進(jìn)口機(jī)構(gòu)和蒸汽出口機(jī)構(gòu)，所述蒸汽出口機(jī)構(gòu)頂部固定連通有第一連接管和第二連接管，所述第一連接管另一端與外殼左側(cè)底部固定連通，所述第二連接管另一端與外殼左側(cè)頂部固定連通；

3、所述冷凝管束組包括多個(gè)冷凝管，多個(gè)所述冷凝管采用三角形排列，所述冷凝管表面進(jìn)行粗糙處理，其表面套設(shè)有四個(gè)第一波紋板和四個(gè)第二波紋板，四個(gè)所述第一波紋板與四個(gè)所述第二波紋板從上至下依次等間距間隔布置。

4、優(yōu)選的，所述第一波紋板整體呈圓形，所述第一波紋板的波紋形狀為正弦波，其表面進(jìn)行粗糙處理，所述第一波紋板表面開設(shè)有多個(gè)第一圓孔，所述第一圓孔與所述冷凝管一一對應(yīng)，所述第一圓孔直徑大于冷凝管外徑，所述第一波紋板外徑與外殼內(nèi)徑大小一致。

5、優(yōu)選的，所述第二波紋板整體呈圓形，所述第二波紋板的波紋形狀為正弦波，其表面進(jìn)行粗糙處理，所述第二波紋板表面開設(shè)有多個(gè)第二圓孔，所述第二圓孔與冷凝管一一對應(yīng)，所述第二圓孔直徑與冷凝管外徑大小一致，所述第二波紋板外徑小于外殼內(nèi)徑。

6、優(yōu)選的，所述冷凝劑進(jìn)出口機(jī)構(gòu)包括外錐形殼，所述外錐形殼內(nèi)部中心位置固定設(shè)置有內(nèi)錐形殼，所述外錐形殼內(nèi)壁固定連接有三個(gè)連接桿，三個(gè)所述連接桿關(guān)于外錐形殼軸線均勻布置，三個(gè)所述連接桿遠(yuǎn)離外錐形殼的一端與內(nèi)錐形殼外表面固定連接，所述內(nèi)錐形殼內(nèi)部開設(shè)有錐孔，所述內(nèi)錐形殼內(nèi)部中心位置固定設(shè)置有擾流組件，所述內(nèi)錐形殼內(nèi)壁固定連接有三個(gè)固定桿，三個(gè)所述固定桿關(guān)于內(nèi)錐形殼軸線對稱布置，三個(gè)所述固定桿遠(yuǎn)離內(nèi)錐形殼的一端與擾流組件底部固定連接，所述內(nèi)錐形殼底部固定連接有上孔板，所述冷凝管貫穿上孔板，其頂端與上孔板頂端齊平。

7、優(yōu)選的，所述擾流組件包括固定柱和多個(gè)螺旋擾流片，所述固定柱頂部呈錐形底部呈圓柱形，多個(gè)所述螺旋擾流片沿固定柱的圓柱形表面不均勻布置。

8、優(yōu)選的，所述外殼包括外筒，所述外筒內(nèi)部中間位置固定設(shè)置有內(nèi)筒，所述內(nèi)筒外表面頂部固定連接有三個(gè)支撐桿，三個(gè)所述支撐桿遠(yuǎn)離內(nèi)筒的一端與外筒內(nèi)壁固定連接，所述內(nèi)筒頂端與所述外筒頂端齊平，所述內(nèi)筒底端高于外筒內(nèi)部底端面，所述第一連接管右端貫穿外筒和內(nèi)筒與內(nèi)筒內(nèi)部連通，所述第二連接管右端貫穿外筒和內(nèi)筒與內(nèi)筒內(nèi)部連通，所述內(nèi)筒內(nèi)部靠近底部位置固定連接有下孔板，所述冷凝管下端貫穿下孔板，其底端與下孔板底端齊平。

9、優(yōu)選的，所述內(nèi)筒內(nèi)部靠近底部位置滑動連接有擋板，所述擋板頂部呈圓錐形，底部呈圓柱形，所述擋板位于下孔板正下方，所述擋板底部與外筒內(nèi)部底端面之間固定設(shè)置有彈性元件，所述彈性元件頂部與擋板底部固定連接，所述彈性元件底部與外筒內(nèi)部底端面固定連接，所述彈性元件處于自由狀態(tài)下，擋板的底部高于內(nèi)筒底部。

10、優(yōu)選的，所述蒸汽進(jìn)口機(jī)構(gòu)包括進(jìn)口接頭，所述進(jìn)口接頭右端貫穿外筒和內(nèi)筒，所述進(jìn)口接頭高于頂部的第一波紋板，所述進(jìn)口接頭右端固定連通有均流板，所述進(jìn)口接頭內(nèi)部開設(shè)有截面逐漸變小的變截面孔，所述均流板上開設(shè)有多個(gè)安裝孔，所述安裝孔內(nèi)壁與冷凝管外表面固定安裝，所述安裝孔與冷凝管一一對應(yīng)，所述均流板底部開設(shè)有多個(gè)噴孔，多個(gè)所述噴孔與變截面孔連通。

11、優(yōu)選的，所述蒸汽出口機(jī)構(gòu)包括安裝筒，所述安裝筒頂部從左至右依次開設(shè)有蒸汽出口和蒸汽進(jìn)口，所述蒸汽進(jìn)口與第一連接管遠(yuǎn)離外筒的一端連通，所述蒸汽出口與第二連接管遠(yuǎn)離外筒的一端連通，所述安裝筒內(nèi)部中間位置固定設(shè)置有分離筒，所述分離筒頂部與安裝筒內(nèi)部頂端固定連接，所述分離筒底部固定連接有金屬絲網(wǎng)，所述安裝筒內(nèi)壁固定連接有第一錐形導(dǎo)流板，所述安裝筒內(nèi)部底端固定連接有第二錐形導(dǎo)流板，所述第一錐形導(dǎo)流板位于分離筒下方，所述第二錐形導(dǎo)流板頂端高于第一錐形導(dǎo)流板底端，所述安裝筒固定連接有液體出口，所述液體出口貫穿安裝筒與安裝筒內(nèi)部連通，所述液體出口位于第二錐形導(dǎo)流板左端。

12、優(yōu)選的，所述分離筒內(nèi)壁開設(shè)有多個(gè)微槽，所述微槽深度50μm，間距0.5mm，所述微槽沿分離筒軸線延伸并貫穿分離筒，多個(gè)所述微槽關(guān)于微槽軸線均勻布置。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

14、1.該夾層式冷凝器，通過設(shè)置第一波紋板和第二波紋板，蒸汽于第一波紋板和第二波紋板之間流動，有效延長了蒸汽的流動路徑，與冷凝管的接觸時(shí)間大幅增加，從而為熱量交換創(chuàng)造了更為充分的條件，進(jìn)而提高了冷凝效率。同時(shí)由于第一波紋板與第二波紋板的特殊形狀，蒸汽在其間流動時(shí)呈現(xiàn)出波浪狀的運(yùn)動軌跡，這種獨(dú)特的流動方式引發(fā)了周期性擾動，蒸汽形成湍流狀態(tài)，破壞了層流邊界層，進(jìn)一步提升冷凝效率。

15、2.該夾層式冷凝器，通過設(shè)置冷凝管，冷凝管在內(nèi)筒內(nèi)采用三角形排列，在相同的空間尺寸下，三角形排列能夠容納更多數(shù)量的冷凝管，極大地增加了傳熱面積，不僅節(jié)省了空間，而且進(jìn)一步提高了裝置的冷凝效率。

16、3.該夾層式冷凝器，通過設(shè)置擋板和彈性元件，擋板與彈性元件協(xié)同作用，致使冷凝液呈現(xiàn)出間歇性流動的狀態(tài)，進(jìn)而在冷凝管內(nèi)以及外筒與內(nèi)筒的夾層空間中形成脈沖式流動模式，有效打破了邊界層的穩(wěn)定性，強(qiáng)化了冷凝液與管壁之間的熱量交換效率，從而進(jìn)一步提升了冷凝器的冷凝效果。此外，脈沖流動還可以減少冷凝液在冷凝管內(nèi)及外筒及內(nèi)筒的夾層中的流動阻力，降低能耗。

17、4.該夾層式冷凝器，通過設(shè)置冷凝劑進(jìn)出口機(jī)構(gòu)，內(nèi)錐形殼內(nèi)部開設(shè)有錐孔，錐孔可以將進(jìn)入內(nèi)錐形殼內(nèi)的冷凝液進(jìn)行初步的分配和導(dǎo)向，使冷凝液能夠更均勻地進(jìn)入后續(xù)的冷凝管內(nèi)，提高了冷凝效率。螺旋擾流片會對冷凝液進(jìn)行導(dǎo)流擾動，打破了冷凝液的層流狀態(tài)，增強(qiáng)了冷凝液與蒸汽之間的熱量傳遞效果，進(jìn)一步提升了冷凝效率。

18、5.該夾層式冷凝器，通過設(shè)置蒸汽出口機(jī)構(gòu)，液化的蒸汽附著在分離筒內(nèi)壁和金屬絲網(wǎng)上，因重力落下從液體出口流出，未冷凝完成的蒸汽經(jīng)第一錐形導(dǎo)流板導(dǎo)向從第二連接管流回冷凝管束組頂部進(jìn)行二次冷凝，進(jìn)一步提高了冷凝效率。

19、6.該夾層式冷凝器，通過設(shè)置蒸汽進(jìn)口機(jī)構(gòu)，蒸汽經(jīng)過變截面孔流入均流板內(nèi)，蒸汽流速加快、壓力降低，根據(jù)熱力學(xué)原理，這種狀態(tài)促使蒸汽快速釋放潛熱，進(jìn)而觸發(fā)冷凝核的形成，加速冷凝，蒸汽通過噴孔均勻噴出，流速減慢，蒸汽在冷凝管之間均勻分布，避免形成死區(qū)，提高了冷凝效率?？s頸段加速蒸汽流動促進(jìn)初始冷凝，擴(kuò)徑段降低流速延長熱交換時(shí)間，整體提升冷凝效率。