本发明专利技术公开了一种适用于深海高压的环形蒸汽冷凝器，包括环形板束体、蒸汽侧环形翅片板束、海水侧环形翅片板束，蒸汽侧环形翅片板束和海水侧环形翅片板束层层叠置构成一个整体置于环形板束体内部，环形板束体的一端面上设有蒸汽入口及海水入口，另一端面上设有海水出口及蒸汽冷凝液出口，蒸汽入口与海水入口、海水出口与蒸汽冷凝液出口分别关于环形板束体的中轴线相对布置，且四者均与环形板束体的内部连通，并提供了其工作方法。本发明专利技术可以适应深海高压环境，不仅传热高效、结构紧凑、耐压可靠，而且特别适用于空间有限、空间布置及接管位置要求严苛的深海设备平台。管位置要求严苛的深海设备平台。管位置要求严苛的深海设备平台。
【技术实现步骤摘要】
一种适用于深海高压的环形蒸汽冷凝器及其工作方法
[0001]本专利技术涉及一种冷凝器，尤其是涉及一种适用于深海高压的环形蒸汽冷凝器及其工作方法。
技术介绍
[0002]目前，板翅式冷凝器根据设计压力不同，分为低压(0.1Mpa～1.6Mpa)、中压(1.6Mpa～10.0Mpa)和高压(10.0Mpa～100.0Mpa)冷凝器。板翅式冷凝器的承压能力取决于翅片材料、类型、规格及钎焊工艺。现有翅片类型有锯齿形、平直形、多孔形等。而传统板翅式冷凝器材料主要包括不锈钢、铝合金及钛合金等。
[0003]目前，中、高压板翅式冷凝器是大型、特大型空分设备中重要一环，也是深海浮潜器、深海空间站等用来实现主机冷却的重要设备。例如在蒸汽动力潜艇中，就需要结构紧凑、耐高压、耐腐蚀、易排液的高压冷凝器实现蒸汽与深海海水的热交换。而在深海设备平台中，由于空间、耐压及管路布置等限制，常不能像在陆基上采用立方体结构的冷凝器，而需要将冷凝器设计布置成内中空环形结构。因此，针对换热空间紧凑且进出口流体接管位置固定、流股压差巨大导致板束间压应力大、海水电化学腐蚀严重等问题，以及蒸汽侧需及时排液防止憋压、控制流体速度及扰动从而避免过大噪音的深海高压环境等要求，急需一款适应性更强的冷凝器。
技术实现思路
[0004]专利技术目的：针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种适用于深海高压的环形蒸汽冷凝器，为在深海高压领域提供一种可靠且稳定的冷凝器，不仅满足现有需求，也更为轻质和高效。并提供了其工作方法。
[0005]技术方案：一种适用于深海高压的环形蒸汽冷凝器，包括环形板束体、蒸汽侧环形翅片板束、海水侧环形翅片板束，蒸汽侧环形翅片板束和海水侧环形翅片板束层层叠置构成一个整体置于环形板束体内部，环形板束体的一端面上设有蒸汽入口及海水入口，另一端面上设有海水出口及蒸汽冷凝液出口，蒸汽入口与海水入口、海水出口与蒸汽冷凝液出口分别关于环形板束体的中轴线相对布置，且四者均与环形板束体的内部连通。
[0006]进一步的，蒸汽入口包括蒸汽入口接管一、蒸汽入口接管二，两者水平间隔设置且一端部分别与环形板束体一端面连通；海水入口包括海水入口接管一、海水入口接管二，两者水平间隔设置且一端部分别与环形板束体一端面连通；海水出口包括海水出口接管一、海水出口接管二，两者水平间隔设置且一端部分别与环形板束体另一端面连通；蒸汽冷凝液出口包括蒸汽冷凝液出口接管，其一端部与环形板束体另一端面连通，蒸汽入口接管一、蒸汽入口接管二、海水出口接管一、海水出口接管二在环形板束体上位于其同一方，海水入口接管一、海水入口接管二、蒸汽冷凝液出口接管在环形板束体上位于其相对同另一方。
[0007]进一步的，蒸汽侧环形翅片板束的板面为对称结构，其上包括对称的一对导流翅片、一对环向波纹翅片一，两个导流翅片一侧边通过厚型金属隔板一连接，相对另一侧边分
别与一个环向波纹翅片一的一侧面一体成型连接，两个环向波纹翅片一的另一侧边一体成型连接，一对导流翅片上分别开设有对称的蒸汽入口分配腔、海水出口接管空腔，两个环向波纹翅片一的互连处开设有对称的两个海水入口接管空腔，两者之间还开设有一个蒸汽冷凝液出口分配腔。
[0008]进一步的，海水侧环形翅片板束的板面为对称结构，其上包括对称的两个环向波纹翅片二，两个环向波纹翅片二的一同侧端分别一体成型连接有一个入口导流翅片，另一同侧端分别一体成型连接有一个出口导流翅片，两个入口导流翅片另一侧分别通过一个厚型金属隔板二连接一个蒸汽入口接管空腔，两个蒸汽入口接管空腔之间通过另一个厚型金属隔板二连接，两个出口导流翅片另一侧分别通过另一个厚型金属隔板二连接冷凝液出口接管空腔的相对两侧，两个入口导流翅片上开设有对称的两个海水出口分配腔，两个出口导流翅片上开设有对称的两个海水入口分配腔。
[0009]进一步的，蒸汽侧环形翅片板束和海水侧环形翅片板束层层叠置，使蒸汽入口分配腔与蒸汽入口接管空腔、海水出口接管空腔与海水出口分配腔、海水入口接管空腔与海水入口分配腔、蒸汽冷凝液出口分配腔与冷凝液出口接管空腔分别对应、层层叠加构成通道结构。
[0010]最佳的，环向波纹翅片一为实体性波浪条和波浪型凹槽依次间隔设置构成的波纹结构；环向波纹翅片二为波浪型板状结构，其上开设有多条虚线型波纹孔。
[0011]最佳的，蒸汽侧环形翅片板束和海水侧环形翅片板束单层依次间隔层层叠置，整体的首层和尾层均为蒸汽侧环形翅片板束。
[0012]最佳的，蒸汽侧环形翅片板束和海水侧环形翅片板束叠置方式为每两层蒸汽侧环形翅片板束之间叠置一层海水侧环形翅片板束，整体的首层和尾层均为蒸汽侧环形翅片板束。
[0013]进一步的，环形板束体包括上盖板、下盖板、环形壳，环形壳的相对两侧分别连接上盖板、下盖板，蒸汽入口与海水入口均设置在上盖板上，海水出口与蒸汽冷凝液出口均设置在下盖板上。
[0014]上述的适用于深海高压的环形蒸汽冷凝器的使用方法，包括以下步骤：
[0015]步骤一：蒸汽由蒸汽入口进入环形板束体内部，同时，海水由海水入口流入环形板束体内部；
[0016]步骤二：在步骤一中，蒸汽随后流经蒸汽侧环形翅片板束，均匀地通过导流翅片后进入迎风面布置的环向波纹翅片一，并与海水完成换热；
[0017]步骤三：在步骤一中，海水随后流入海水侧环形翅片板束，在每层海水侧环形翅片板束内海水流经入口导流翅片完成流体横向分布，然后进入迎风面布置的环向波纹翅片二与蒸汽完成换热；
[0018]步骤四：在步骤二中，蒸汽与海水完成换热后形成的冷凝水经流体裹挟及重力沉降作用，通过置底的蒸汽冷凝液出口分配腔从环形板束体后端下方的蒸汽冷凝液出口流出；
[0019]步骤五：在步骤三中，与蒸汽完成换热后的海水流入出口导流翅片，整流后经海水出口分配腔汇合，从环形板束体后端上方的海水出口流出。
[0020]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点是：
[0021](1)本专利技术提供的环形蒸汽冷凝器由于在主换热面积中采用的低肋低阻强化型翅片，具有传热高效、结构紧凑、耐压可靠等诸多优势，特别适用于空间有限、空间布置及接管位置要求严苛的深海设备平台；
[0022](2)针对深海海水压力与设备平台内流体工作压力相差巨大的工况，传统冷凝器难以在其内部实现冷热流体大压差下的高效换热，本专利技术设计出的环形板翅式换热器不仅在板束体内部具有多点支撑的隔板、翅片等结构，而且其基于整体式的真空钎焊工艺，避免了部分区域焊接泄漏的问题，极大提高了蒸汽冷凝器承受内压的能力。
[0023](3)针对深海环境中冷凝器极易遭受海水电化学腐蚀，本专利技术提出的环形蒸汽冷凝器基底材料可采用耐盐雾腐蚀的钛合金材料加工制造，或采用重量轻、换热高效的铝合金材料制造，必要时可在后处理工艺中置于电镀池进行电镀防腐处理。
[0024](4)针对因蒸汽侧流速快而导致过分的振动噪音的情况，本专利技术扩大蒸汽侧流道的迎风面积，并采用复叠布置形式的蒸汽侧环形翅片板束和海水侧环形翅片板束，从而能有效降低蒸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于深海高压的环形蒸汽冷凝器，其特征在于：包括环形板束体(1)、蒸汽侧环形翅片板束(2)、海水侧环形翅片板束(3)，蒸汽侧环形翅片板束(2)和海水侧环形翅片板束(3)层层叠置构成一个整体置于环形板束体(1)内部，环形板束体(1)的一端面上设有蒸汽入口及海水入口，另一端面上设有海水出口及蒸汽冷凝液出口，蒸汽入口与海水入口、海水出口与蒸汽冷凝液出口分别关于环形板束体(1)的中轴线相对布置，且四者均与环形板束体(1)的内部连通。2.根据权利要求1所述的一种适用于深海高压的环形蒸汽冷凝器，其特征在于：蒸汽入口包括蒸汽入口接管一(6)、蒸汽入口接管二(7)，两者水平间隔设置且一端部分别与环形板束体(1)一端面连通；海水入口包括海水入口接管一(8)、海水入口接管二(9)，两者水平间隔设置且一端部分别与环形板束体(1)一端面连通；海水出口包括海水出口接管一(10)、海水出口接管二(11)，两者水平间隔设置且一端部分别与环形板束体(1)另一端面连通；蒸汽冷凝液出口包括蒸汽冷凝液出口接管(12)，其一端部与环形板束体(1)另一端面连通，蒸汽入口接管一(6)、蒸汽入口接管二(7)、海水出口接管一(10)、海水出口接管二(11)在环形板束体(1)上位于其同一方，海水入口接管一(8)、海水入口接管二(9)、蒸汽冷凝液出口接管(12)在环形板束体(1)上位于其相对同另一方。3.根据权利要求1所述的一种适用于深海高压的环形蒸汽冷凝器，其特征在于：蒸汽侧环形翅片板束(2)的板面为对称结构，其上包括对称的一对导流翅片(2b)、一对环向波纹翅片一(2d)，两个导流翅片(2b)一侧边通过厚型金属隔板一(2g)连接，相对另一侧边分别与一个环向波纹翅片一(2d)的一侧面一体成型连接，两个环向波纹翅片一(2d)的另一侧边一体成型连接，一对导流翅片(2b)上分别开设有对称的蒸汽入口分配腔(2a)、海水出口接管空腔(2c)，两个环向波纹翅片一(2d)的互连处开设有对称的两个海水入口接管空腔(2e)，两者之间还开设有一个蒸汽冷凝液出口分配腔(2f)。4.根据权利要求3所述的一种适用于深海高压的环形蒸汽冷凝器，其特征在于：海水侧环形翅片板束(3)的板面为对称结构，其上包括对称的两个环向波纹翅片二(3d)，两个环向波纹翅片二(3d)的一同侧端分别一体成型连接有一个入口导流翅片(3c)，另一同侧端分别一体成型连接有一个出口导流翅片(3e)，两个入口导流翅片(3c)另一侧分别通过一个厚型金属隔板二(3h)连接一个蒸汽入口接管空腔(3a)，两个蒸汽入口接管空腔(3a)之间通过另一个厚型金属隔板二(3h)连接，两个出口导流翅片(3e)另一侧分别通过另一个厚型金属隔板二(3h)连接冷...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋庆峰，朱秋，郭霆，杨飞，田剑锋，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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