CN211084892U

CN211084892U - 一种提高余热回收效率的冷凝器

Info

Publication number: CN211084892U
Application number: CN201921523353.4U
Authority: CN
Inventors: 顾开夫
Original assignee: Hangzhou Mingtian Technology Co ltd
Current assignee: Mintian Technology Ningbo Co ltd; Mintian Technology Zhejiang Co ltd
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2029-09-12

Abstract

本实用新型提供了一种提高余热回收效率的冷凝器，属于能源回收的技术领域。一种提高余热回收效率的冷凝器包括壳体、冷凝管以及U型连接件；本实用新型通过将壳体内的冷凝管分为横向层和竖向层，横向层内的冷凝管通过横置的U型连接件首尾串联，竖向层内的冷凝管通过竖直布置的U型连接件首尾串联，使得在壳体的尺寸被限定的情况下增加了竖向层内的冷凝管的数量，从而增大了热交换面积，延长了热交换时间，提高了热交换效率，实现了对尾气中余热的高效回收，同时也降低了尾气排出时的温度，缩小了尾气与冷凝管的温差，减少了结露现象的发生，有效保护了设备，还使得尾气中产生的氮氧化物减少，减小了污染问题。

Description

一种提高余热回收效率的冷凝器

技术领域

本实用新型涉及能源回收的技术领域，具体是涉及一种提高余热回收效率的冷凝器。

背景技术

在现代工业中，很多使用到蒸汽机的生产方式均需要产生大量的热量，由于蒸汽机是通过燃烧并加热水来产生蒸汽，且燃烧后排出的尾气中还残留有大量的余热，因此，对燃烧后尾气中热量的回收成了目前研究的方向。

目前，市面上的蒸汽机在其排气口上设置有热量回收的冷凝器，使得在燃烧后产生的尾气能从冷凝器的底部进入后在冷凝器内与冷凝管之间发生热交换，并将进行热交换后的尾气从冷凝器的顶部排出，实现对尾气中余热的回收。但是，由于蒸汽机整体的体积有限，因此，冷凝器的体积较小，导致冷凝器中布置的冷凝管的数量有限，从而使得参与热交换的面积较小，并且对热风流动的阻力较小，使得发生热交换的时间较短，降低了热交换的效率，另外，由于现有的冷凝器内的冷凝管的数量较少，在换热不充分的情况下，导致冷凝管表面的温度与蒸汽机尾气的温差较大，极易造成结露的现象，在有腐蚀性气体的工况下，易对蒸汽机产生腐蚀问题，造成机器设备的损坏，且排出的尾气温度较高，更易产生氮氧化物，造成污染等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现旨在提供一种提高余热回收效率的冷凝器，将尺寸被限制的冷凝器内的最下方的冷凝管呈竖直布置，使得最下方的冷凝管在竖直方向上形成两层冷凝结构，有效增加了尺寸被限制的冷凝器内的冷凝管的布置数量，增加了热交换面积，同时也增大了热风流动的阻力，降低了流速，延长了热交换的时间，从而提高了热交换的效率，使得热交换更充分，也缩小了冷凝管与蒸汽机尾气的温差，减少了结露现象的发生，有效保护了设备，同时，也能使得冷凝管中的冷水进入到蒸汽机内的初始温度更高，有效降低了蒸汽机的加热时间和能耗，实现了节能降耗。

具体技术方案如下：

一种提高余热回收效率的冷凝器，具有这样的特征，包括：壳体、冷凝管以及U型连接件，冷凝管设置于壳体内且冷凝管的两端伸出壳体外，壳体的顶部开设有通气孔，壳体的底部为开口，冷凝管设置有若干层，每层设置有若干冷凝管，每层的冷凝管均平行且间隔设置，每层的每一冷凝管均包括入口和出口，上部的若干层为横向层，下部的两层为竖向层；

横向层中，同层的相邻的两冷凝管的入口和出口呈反向设置，同时，沿冷凝器的横向方向上，同层的前一冷凝管的出口与相邻的后一冷凝管的入口之间设置有U型连接件并连通，并且，上一层的冷凝管与下一层的同位置的冷凝管的入口和出口呈反向设置，上一层的最后一冷凝管的出口与下一层的同侧的最前一冷凝管的入口之间设置有U型连接件并连通；

竖向层中，同层的相邻的两冷凝管的入口和出口呈同向设置，且上一层的冷凝管与下一层的同位置的冷凝管的入口和出口呈反向设置，同时，上一层的冷凝管的出口与下一层的同位置的冷凝管的入口之间设置有U型连接件并连通，下一层侧冷凝管的出口与上一层的相邻位置上的冷凝管的入口之间设置有U型连接件并连通；

横向层的最上层的最前一冷凝管的入口与冷水供给管连通，竖向层的最下层的最后一冷凝管的出口与蒸汽机内胆连通，并且，横向层中最下层的最后一冷凝管的出口与竖向层的最上层的最前一冷凝管的入口之间设置有U型连接件并连通。

上述的一种提高余热回收效率的冷凝器，其中，壳体包括主体和纵向侧板，主体的横截面呈“几”字形设置，主体的中间凹腔的两端均设置有一纵向侧板。

上述的一种提高余热回收效率的冷凝器，其中，通气孔设置于主体的顶部的中间区域且与中间凹腔连通，中间凹腔通过底部的开口与外界连通。

上述的一种提高余热回收效率的冷凝器，其中，主体包括顶板、横向侧板以及固定板，顶板的两侧分别设置有一横向侧板，且横向侧板同时垂直于顶板和纵向侧板布置，同时，于横向侧板背离顶板的一侧均设置有固定板，且固定板均沿背离中间凹腔的方向伸出。

上述的一种提高余热回收效率的冷凝器，其中，顶板、横向侧板以及固定板为一体式结构。

上述的一种提高余热回收效率的冷凝器，其中，固定板上开设有若干固定孔，且固定孔均为跑道型孔。

上述的一种提高余热回收效率的冷凝器，其中，纵向侧板的四周均设置有折边，且折边分别抵靠于顶板和横向侧板上。

上述的一种提高余热回收效率的冷凝器，其中，折边分别与顶板、横向侧板为固定连接，且固定方式为铆钉连接、卡扣连接、螺纹紧固件连接中的一种或组合。

上述的一种提高余热回收效率的冷凝器，其中，中间凹腔内设置有若干换热翅片，且换热翅片套设于冷凝管上。

上述的一种提高余热回收效率的冷凝器，其中，横向层的最上层的最前一冷凝管的入口以及竖向层的最下层的最后一冷凝管的出口上均设置有快速连接头，快速连接头包括带中心孔的连接管和接头螺帽，连接管的一端固定连接于对应的冷凝管上，连接管的另一端固定连接有接头螺帽，且接头螺帽中部开设有螺纹孔，且螺纹孔与连接管的中心孔连通。

上述技术方案的积极效果是：

上述的提高余热回收效率的冷凝器，通过在壳体内设置有横向层和竖向层，使得竖向层较横向层能在同尺寸的横向范围内多设置冷凝管，有效增加了至少一层冷凝管，并且竖向层内的冷凝管可设置于横向层的相邻冷凝管之间的间隔处，有效防止了冷凝器高度升高的问题，使得在尺寸限制的冷凝器内设置了更多的冷凝管，不仅增加了换热面积，同时也能增大流阻，延长了热交换时间，从而提高了热交换效率，保证了对通过冷凝器的尾气中余热的高效回收，节能降耗效果更好，另外，也有效降低了排出尾气的温度，增高了冷凝管中冷水的温度，缩小了冷凝管与蒸汽机尾气的温差，减少了结露现象的发生，有效保护了设备，还使得尾气中产生的氮氧化物减少，减小了污染问题。

附图说明

图1为本实用新型的一种提高余热回收效率的冷凝器的实施例的结构图；

图2为本实用新型一较佳实施例的一视角的结构图。

附图中：1、壳体；11、主体；12、纵向侧板；13、中间凹腔；14、通气孔；111、顶板；112、横向侧板；113、固定板；121、折边；1131、固定孔；2、冷凝管；21、横向层；22、竖向层；3、U型连接件；4、快速接头；41、连接管；42、接头螺帽。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图1至附图2对本实用新型提供的技术方案作具体阐述，但以下内容不作为本实用新型的限定。

图1为本实用新型的一种提高余热回收效率的冷凝器的实施例的结构图；图2为本实用新型一较佳实施例的一视角的结构图。如图1和图2所示，本实施例提供的提高余热回收效率的冷凝器包括：壳体1、冷凝管2以及U型连接件 3，冷凝管2设置于壳体1内且冷凝管2的两端伸出壳体1外，且相邻的冷凝管 2通过U型连接件3连通后形成串联的结构，壳体1的顶部设置有通气孔14，壳体1的底部设置有开口，使得蒸汽机排出的尾气从底部的开口进入壳体1后能与冷凝管2接触，从而与冷凝管2内通入的冷水进行热交换，且热交换后的尾气能通过顶部的通气孔14排出，实现对尾气中余热的回收。

具体的，冷凝管2设置有若干层，每层设置有若干冷凝管2，每一冷凝管2 均为直管，每层的冷凝管2均平行且间隔设置，每层的每一冷凝管2均包括入口和出口，上部的若干层为横向层21，下部的两层为竖向层22，且横向层21 与竖向层22同样通过U型连接件3连通，且冷水从横向层21的最上层的一冷凝管2通入，从竖向层22的最下层的一冷凝管2流出，实现水在冷凝管2内的流动，为热交换提供结构基础。

具体的，在横向层21中，同层的相邻的两冷凝管2的入口和出口呈反向设置，便于相邻的两冷凝管2的串联连接，同时，沿冷凝器的横向方向上，同层的前一冷凝管2的出口与相邻的后一冷凝管2的入口之间设置有U型连接件3 并连通，使得同层的冷凝管2能依次通过U型连接件3串联并连通，实现水能依次在同层的冷凝管2中流动，并且，上一层的冷凝管2与下一层的同位置的冷凝管2的入口和出口呈反向设置，上一层的最后一冷凝管2的出口与下一层的同侧的最前一冷凝管2的入口之间设置有U型连接件3并连通，使得上一层的冷凝管2能与下一层的冷凝管2的串联并连通，实现上一层的冷凝管2中的水能流向下一层的冷凝管2中，实现上一层和下一层的冷凝管2的串联连通，从而延伸冷凝管2的总长度，实现了水能多次进出壳体1，实现与壳体1内的尾气的热交换。

具体的，在竖向层22中，同层的相邻的两冷凝管2的入口和出口呈同向设置，且上一层的冷凝管2与下一层的同位置的冷凝管2的入口和出口呈反向设置，便于上一层的冷凝管2和下一层的冷凝管2的串联和连通，实现了上下层的交替串联，从而使得在不增加横向空间的情况下，能布置更多的冷凝管2，从而延长了冷凝管2的总长度，增大了热交换面积，相较于现有冷凝器可增加热交换面积达33％，同时也能形成较大的风阻，延长尾气在壳体1内的停留时间，延长热交换的时间，提高热交换的效率，使得在常压蒸汽工作的状态下，将预热回收效果增加了41％左右，从而降低了尾气排出时的温度，缩小了水温和尾气温度的差值，减少了结露的问题，保护了设备，另外也能减少氮氧化物的产生，减少污染。同时，上一层的冷凝管2的出口与下一层的同位置的冷凝管2的入口之间设置有U型连接件3并连通，下一层侧冷凝管2的出口与上一层的相邻位置上的冷凝管2的入口之间设置有U型连接件3并连通，实现了上一层的冷凝管2和下一层的冷凝管2的交替串联连接并连通，实现了竖向层22内的冷凝管2的串联连通，便于水在竖向层22内的冷凝管2中的依次流动，为持续换热提供了结构基础。

具体的，横向层21的最上层的最前一冷凝管2的入口与冷水供给管连通，通过冷水供给管持续为冷凝管2提供冷水，同时，竖向层22的最下层的最后一冷凝管2的出口与蒸汽机内胆连通，使得进行热交换后的初始温度较高的水能流向蒸汽机的内胆中，提高了蒸汽机的内胆中水的初始温度，从而使得蒸汽机加热内胆中水的过程耗能更少，时间更短，节能降耗效果更明显。并且，横向层21中最下层的最后一冷凝管2的出口与竖向层22的最上层的最前一冷凝管2 的入口之间设置有U型连接件3并连通，实现了横向层21和竖向层22的连通，从而保证了水能从横向层21的最上层的最前一冷凝管2的入口进入后，依次通过横向层21的若干层的若干冷凝管2后进入到竖向层22的若干冷凝管2内，并从竖向层22的最下层的最后一冷凝管2的出口流出，并在经过冷凝管2的过程中与壳体1内的尾气进行热交换，逐步提升水的温度，并降低尾气的温度，冷凝器越底部的水的温度越高，满足尾气排放过程中温度在进入冷凝器处的温度最高，且在离开冷凝器时的温度最低，从而使得冷凝管2中的水温与尾气的温度差更小，从而有效减少了结露现象的发生，防止了对设备的腐蚀，延长了设备的使用寿命，同时也能使尾气在温度不高的环境中减小氮氧化物的产生，减小了污染。

更加具体的，壳体1包括主体11和纵向侧板12，主体11的横截面呈“几”字形设置，主体11的中间凹腔13的两端均设置有一纵向侧板12，使得主体11 和纵向侧板12能围成一底部带开口的空间，通过主体11的中间凹腔13为冷凝管2提供了布置空间，同时便于尾气进入到壳体1后聚集在中间凹腔13内，不仅结构布置合理，同时也能提升热交换效率。

更加具体的，通气孔14设置于主体11的顶部的中间区域且与中间凹腔13 连通，中间凹腔13通过底部的开口与外界连通，优选的，位于主体11的顶部上的通气孔13的横截面小于壳体1的底部的开口的横截面，使得尾气从底部的开口进入到中间凹腔13中与冷凝管2内的水进行热交换，并在通过顶部的通气孔14排出的过程中，由于尾气的进口的横截面大于出口的横截面，有效延长了尾气在中间凹腔13中的停留时间，使得热交换过程能更充分，从而提高了热交换效率。

更加具体的，壳体1的主体11又包括顶板111、横向侧板112以及固定板 113，顶板111的两侧分别设置有一横向侧板112，且横向侧板112同时垂直于顶板111和纵向侧板12布置，同时，于横向侧板112背离顶板111的一侧均设置有固定板113，且固定板113均沿背离中间凹腔13的方向伸出，使得壳体1 的主体11也为一围合而成的结构，为中间凹腔13的设置提供了结构基础，结构设计更合理。

更加具体的，主体11的顶板111、横向侧板112以及固定板113为一体式结构，使得主体11为一整体结构，即可通过板状结构多次折叠后形成，方便了结构的制作，同时也能提高结构的密封性，结构设计更合理。

更加具体的，固定板113上开设有若干固定孔1131，且固定孔1131均为跑道型孔，便于冷凝器整体能通过固定板113上的固定孔1131固定于蒸汽机的尾气排放结构上，同时跑道型的固定孔1131能适应不同位置的固定，实现对不同型号的蒸汽机的适应，结构设计更合理。

更加具体的，纵向侧板12的四周均设置有折边121，且折边121分别抵靠于顶板111和横向侧板112 3上。另外，折边121分别与顶板111和横向侧板112为固定连接，且固定方式为铆钉连接、卡扣连接、螺纹紧固件连接中的一种或组合，使得纵向侧板12能作为整个冷凝器的固定连接结构，使得主体11纵向侧边12能通过折边121固定，不仅提高了连接固定的稳定性，同时也能方便拆装，另外，多种不同的固定连接方式也提高了冷凝器的适应性，能适应更多不同的应用场合，结构设计更合理。

更加具体的，中间凹腔13内设置有若干换热翅片，且换热翅片套设于冷凝管2上，进一步增大了冷凝管2与尾气的接触面积，进一步提升了热交换效率。

更加具体的，于横向层21的最上层的最前一冷凝管2的入口以及竖向层22 的最下层的最后一冷凝管2的出口上均设置有快速连接头，方便与冷水供给管以及蒸汽机内胆的管道拆解，安装维护方便。另外，快速连接头又包括带中心孔的连接管41和接头螺帽42，连接管41的一端固定连接于对应的冷凝管2上，连接管41的另一端固定连接有接头螺帽42，且接头螺帽42中部开设有螺纹孔，且螺纹孔与连接管41的中心孔连通，通过接头螺帽42能便于借助工具来连接冷水供给管和蒸汽机内胆的管道，使得连接更紧，防止连接失效的问题。

另外，横向层21内的上一层的冷凝管2和下一层的冷凝管2可在竖直方向上错开设置，同样的，竖向层22内的上一层的冷暖管和下一层的冷凝管2同样可在竖直方向上错开设置，从而可在多设置一层冷凝管2的情况下不会造成冷凝器高度的增高，从而满足了尺寸被限制的冷凝器内的冷凝管2数量的增加，从而增大了热交换面积，延长了热交换时间，提高了热交换效率，实现了对尾气中余热的充分回收。

本实施例提供的提高余热回收效率的冷凝器，包括壳体1、冷凝管2以及U 型连接件3；壳体1内的冷凝管2分为横向层21和竖向层22，横向层21内的冷凝管2通过横置的U型连接件3首尾串联，竖向层22内的冷凝管2通过竖直布置的U型连接件3首尾串联，使得在壳体1的尺寸被限定的情况下增加了竖向层22内的冷凝管2的数量，从而增大了热交换面积，延长了热交换时间，提高了热交换效率，实现了对尾气中余热的高效回收，同时也降低了尾气排出时的温度，缩小了尾气与冷凝管2的温差，减少了结露现象的发生，有效保护了设备，还使得尾气中产生的氮氧化物减少，减小了污染问题。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种提高余热回收效率的冷凝器，其特征在于，包括：壳体、冷凝管以及U型连接件，所述冷凝管设置于所述壳体内且所述冷凝管的两端伸出所述壳体外，所述壳体的顶部开设有通气孔，所述壳体的底部为开口，所述冷凝管设置有若干层，每层设置有若干所述冷凝管，每层的所述冷凝管均平行且间隔设置，每层的每一所述冷凝管均设置有入口和出口，上部的若干层为横向层，下部的两层为竖向层；

所述横向层中，同层的相邻的两所述冷凝管的所述入口和所述出口呈反向设置，同时，沿所述冷凝器的横向方向上，同层的前一所述冷凝管的所述出口与相邻的后一所述冷凝管的所述入口之间设置有所述U型连接件并连通，并且，上一层的所述冷凝管与下一层的同位置的所述冷凝管的所述入口和所述出口呈反向设置，上一层的最后一所述冷凝管的所述出口与下一层的同侧的最前一所述冷凝管的所述入口之间设置有所述U型连接件并连通；

所述竖向层中，同层的相邻的两所述冷凝管的所述入口和所述出口呈同向设置，且上一层的所述冷凝管与下一层的同位置的所述冷凝管的所述入口和所述出口呈反向设置，同时，上一层的所述冷凝管的所述出口与下一层的同位置的所述冷凝管的所述入口之间设置有所述U型连接件并连通，下一层的所述冷凝管的所述出口与上一层的相邻位置上的所述冷凝管的所述入口之间设置有所述U型连接件并连通；

所述横向层的最上层的最前一所述冷凝管的所述入口与冷水供给管连通，所述竖向层的最下层的最后一所述冷凝管的所述出口与蒸汽机内胆连通，并且，所述横向层中最下层的最后一所述冷凝管的所述出口与所述竖向层的最上层的最前一所述冷凝管的所述入口之间设置有所述U型连接件并连通。

2.根据权利要求1所述的提高余热回收效率的冷凝器，其特征在于，所述壳体包括主体和纵向侧板，所述主体的横截面呈“几”字形设置，所述主体的中间凹腔的两端均设置有一所述纵向侧板。

3.根据权利要求2所述的提高余热回收效率的冷凝器，其特征在于，所述通气孔设置于所述主体的顶部的中间区域且与所述中间凹腔连通，所述中间凹腔通过底部的开口与外界连通。

4.根据权利要求2所述的提高余热回收效率的冷凝器，其特征在于，所述主体包括顶板、横向侧板以及固定板，所述顶板的两侧分别设置有一所述横向侧板，且所述横向侧板同时垂直于所述顶板和所述纵向侧板布置，同时，于所述横向侧板背离所述顶板的一侧均设置有所述固定板，且所述固定板均沿背离所述中间凹腔的方向伸出。

5.根据权利要求4所述的提高余热回收效率的冷凝器，其特征在于，所述顶板、所述横向侧板以及所述固定板为一体式结构。

6.根据权利要求4或5所述的提高余热回收效率的冷凝器，其特征在于，所述固定板上开设有若干固定孔，且所述固定孔均为跑道型孔。

7.根据权利要求4所述的提高余热回收效率的冷凝器，其特征在于，所述纵向侧板的四周均设置有折边，且所述折边分别抵靠于所述顶板和所述横向侧板上。

8.根据权利要求7所述的提高余热回收效率的冷凝器，其特征在于，所述折边分别与所述顶板和所述横向侧板为固定连接，且固定方式为铆钉连接、卡扣连接、螺纹紧固件连接中的一种或组合。

9.根据权利要求2所述的提高余热回收效率的冷凝器，其特征在于，所述中间凹腔内设置有若干换热翅片，且所述换热翅片套设于所述冷凝管上。

10.根据权利要求9所述的提高余热回收效率的冷凝器，其特征在于，所述横向层的最上层的最前一所述冷凝管的所述入口以及所述竖向层的最下层的最后一所述冷凝管的所述出口上均设置有快速连接头，所述快速连接头包括带中心孔的连接管和接头螺帽，所述连接管的一端固定连接于对应的所述冷凝管上，所述连接管的另一端固定连接有所述接头螺帽，且所述接头螺帽中部开设有螺纹孔，且所述螺纹孔与所述连接管的所述中心孔连通。