CN103712489A - 空气压缩机余热回收换热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空气压缩机余热回收换热器，包括壳体,多个换热翅片面相对地设置于壳体内，换热管穿设多个换热翅片，换热翅片间设置有折流板，折流板位于两相邻的换热翅片之间，折流板将壳体内腔划分成多个区域，壳体外侧壁上还设置有风道，风道连通多个区域。相较于现有技术，本发明的有益技术效果在于，高温气体与低温水流形成逆流，高温气体与换热翅片完成热交换后，加热后的换热翅片再将热量传递给低温水流，使空气压缩机在工作过程中释放的热量得到充分回收，可以解决空气压缩机因热能回收不完全，从而影响空气压缩机正常运行，或者使用冷却器导致污染环境、热能浪费的问题，也可以提高空气压缩机压缩气体的余热回收率和能源利用率。

Description

空气压缩机余热回收换热器

技术领域

本发明涉及一种换热器，尤其涉及一种用于空气压缩机余热回收的换热器。

背景技术

一般空气压缩机在运行时，在总耗电量中只有约15%的电能真正用于增加空气势能，大约85%的电能转化为热量，其中大部分热能排放到空气中。对于空气压缩机，设计压缩气体出口温度在40-50℃，,供油温度一般在50-60度，实际运行时的排气温度往往在90-120度之间，高的排气温度会导致更多的滑润油处于气相，增加油气分离的难度，降低润滑油的使用寿命，传统的使用过程中，尤其对于多级空气压缩机，必须配备冷却塔、循环水管等设备对压缩空气进行热交换来保证压缩机正常运行，产生的热量直接被排放到大气中去。不仅造成能源的浪费，还冷却水环境产生二次污染。空气压缩机余热回收利用是能有效保证空气压缩机正常运行的，而热能回收换热器的性能直接影响到余热回收利用***的设计与效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够可以解决空气压缩机因热能回收不完全，从而影响空气压缩机正常运行，或者使用冷却器导致污染环境、热能浪费的问题，也可以提高空气压缩机压缩气体的余热回收率的余热回收换热器。

本发明提供了一种空气压缩机余热回收换热器，包括壳体,片面相对地设置于壳体内的多个换热翅片，穿设于多个换热翅片的换热管，壳体内设置有折流板，折流板将壳体内腔划分成多个区域，壳体还包括连通多个区域的风道。

在一些实施方式中，风道的内壁为平滑曲面过渡。具有优良的引流效果，能够平衡换热管外高温换热流体流动的阻力，并平衡各处气压，防止死角的出现，保证了空气压缩机在经过换热器时的压差符合要求

在一些实施方式中，风道内设置有弧形引流板。在换热管外流体的流动方向上，弧形引流板与平滑曲面过渡的壳体内壁配合，形成了先均匀变细，再均匀加粗的流动截面，进一步形成了风道内风速先升高后降低的流动特性，有利于风道内流体的充分混合以及温度的再平衡，有利于提高下一换热区域内各处的换热效果。

在一些实施方式中，折流板的数目为多个。均匀布置换热管外流体，进一步提高换热效果。

在一些实施方式中，壳体设有进风口和出风口，进风口和出风口连通壳体内腔被折流板划分开的多个区域，进风口和出风口为喇叭形

相较于现有技术，本发明的有益技术效果在于，高温气体与低温水流形成逆流，高温气体与换热翅片完成热交换后，加热后的换热翅片再将热量传递给低温水流，使空气压缩机在工作过程中释放的热量得到充分回收，可以解决空气压缩机空气温度较高造成的润滑油的使用寿命问题，也可以减少热能损失，提高能源利用效率。本发明的最大特点是考虑到压缩空气压力很大，流速较大，通过挡流板和风道的设计保证压缩空气在换热器内的换热时间，大大提高了换热效率。并减小了压缩空气经过换热器后压降。

附图说明

图1为本发明实施例一中空气压缩机余热回收换热器的结构示意图;

图2为本发明实施例二中空气压缩机余热回收换热器的结构示意图;

图3为本发明实施例三中空气压缩机余热回收换热器的结构示意图；

图4为本发明实施例四中空气压缩机余热回收换热器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述说明。

实施例一

图1示意性地显示了根据本发明一种实施方式中的空气压缩机余热回收换热器。如图1所示，空气压缩机余热回收换热器包括壳体10，壳体10壁两相对的侧面上分别开设有出风口13与进风口11。壳体10中空，其中空部分定义为内腔。壳体10内腔中，壳体10内壁上固定设置有多个换热翅片20，多个换热翅片20均匀且片面相对地设置于壳体10内。多个换热管40穿设于多个换热翅片20，并贯穿壳体10的顶面和底面上的密封端板30。工作时，高温气体自壳体10的进风口11进入壳体10内腔，并与换热管40内的低温流体在换热翅片20上进行热交换。本发明可进一步优选逆流换热方式，温度较低的管内流体自远离进风口11的一端进入换热器内部，即图1中位于壳体10底面位置的一端进入换热管40内部，流向换热管40位于壳体10顶面上的一端，进行热交换，使得水流温度升高，最终加热后的水流从壳体10顶面排出。加温过后的水流可用于工厂其他工艺生产以及工厂员工淋浴需要。

片面相对是指多个换热翅片20顺次排列，相邻两个换热翅片20之间面面相对地设置。

壳体10内还包括折流板50。壳体10内还设置有两折流板50，两折流板50将壳体10内部划成三个换热区域，分别定义为第一区域501、第二区域502以及第三区域503。此外，还具有多个风道60顺次连通上述多个换热区域。更为具体，本实施例的风道60包括第一风道601、第二风道602。第一区域501与第二区域502的同一侧通过第一风道601保持连通。第二区域502上未设置有第一风道601的一侧与第三区域503的同侧通过第二风道602保持连通。本发明通过在多个折流板50将壳体10内部划成多个换热区域，延长了换热程长，有利于装置的小型化和高效换热。

进风口11开设在第一区域501未设置有第一风道601的一侧，出风口13开设在第三区域503未设置有第一风道601的一侧。气体从进风口11进入壳体10内腔后，先进入第一区域501，再从第一区域501流至第一风道601，经过第一风道601改变路径流至第二区域502，穿过第二区域502后到达第二风道602，经过第二风道602改变路径后到达第三区域503，穿过第三区域503后最终从出风口13流出壳体10内腔。

值得一提的是，在本发明的该实施方式中，第一风道601与第二风道602内的轨道为直线形。风道60可以是通过在折流板50上开孔制成，这种设计，制造较为方便，不用特意开模，大大节省了制造成本。

此外，进风口11和出风口13连通壳体10内腔被折流板50划分开的多个区域，进风口11和出风口13为喇叭形，

实施例二

图2示意性地显示了根据本发明实施例二中的空气压缩机余热回收换热器。在本发明的该实施方式中，如图2所示，第一风道601与第二风道602的内壁为平滑曲面过渡，并优选弧面形风道60的设计，其具有优良的引流效果，能够平衡换热管40外高温换热流体流动的阻力，并平衡各处气压，防止死角的出现，保证了空气压缩机在经过换热器时的压差符合要求。

风道60平滑曲面过渡的方案中，不用在折流板50上开孔，一般通过轧制一定形状的壳体10形成。均匀布置换热管40外流体，进一步提高换热效果。

其他技术方案与实施例一相同，本实施例不在赘述。

实施例三

如图3所示，在上述实施例2的弧面形风道60的基础上，本发明的风道60内可进一步设置有弧形引流板70。弧形引流板70焊接在折流板50靠近弧面形风道60的端处，并与弧面形风道60内壁配合设置，优选弧形引流板70的曲率大于弧面形风道60内壁的曲率，并且两者的弧面同向弯曲，可以形成平滑气流通道，可进一步引流，平衡各处气压。具体的说，弧面形风道60内增加的弧形引流板70，在换热管40外流体的流动方向上，弧形引流板70与平滑曲面过渡的壳体10内壁配合，形成了先均匀变细，再均匀加粗的流动截面，进一步形成了风道内风速先升高后降低的流动特性，有利于风道内流体的充分混合以及温度的再平衡，有利于提高下一换热区域内各处的换热效果。在本发明的立意内，弧形引流板70也可以与折流板50一体设置。

实施例四

图4示意性地显示了上述实施例三的一种变形。多个换热翅片20间固定设置有四块折流板50，四块折流板50将壳体10内腔划分成五个换热区域，4个风道60顺次连接上述换热区域。具体的，五个换热区域分别定义为一区701、二区702、三区703、四区704以及五区705。一区701一侧设置进风口11，一区701未设置进风口11的一侧通过第三风道603连通于二区702的同侧位置。二区702未设置有第三风道603的一侧通过第四风道604连通于三区703的同侧位置。三区703未设置有第四风道604的一侧通过第五风道605连通于四区704的同侧位置。四区704上未设置有第五风道605的一侧通过第六风道606连通于五区705。

上述多个折流板50将壳体10内腔中的换热翅片20划分成了更多区域，大大提高了换热程长。高温气体在进入壳体10内后，经过多个换热区域的换热，可以保证高温气体的热量能够充分的与换热翅片20完成热交换，进一步地提高热量回收率。

相较于现有技术，本发明的有益技术效果在于，高温气体与低温水流形成逆流，即低温水流流向是从换热器中最后一个换热区域指向第一个换热区域，高温气体与换热翅片发生热交换后，加热后的换热翅片再将热量传递给换热管40内低温水流，使空气压缩机在工作过程中释放的热量得到充分回收，并且调节低温水流进入换热器的温度就能控制压缩空气的空气的出口温度，低温水流在流向第一个换热区间时吸收的热量不断递增，可以解决空气压缩机因热能回收不完全，从而影响空气压缩机正常运行，或者使用冷却器导致污染环境、热能浪费的问题，也可以提高空气压缩机压缩气体的余热回收率和能源利用率。

应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施例。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.空气压缩机余热回收换热器，其特征在于，包括壳体（10）,片面相对地设置于所述壳体（10）内的多个换热翅片（20），穿设于多个换热翅片（20）的换热管（40），所述壳体（10）内设置有折流板（50），所述折流板（50）将所述壳体（10）内腔划分成多个区域，所述壳体（10）还包括连通所述多个区域的风道（60）。

2.根据权利要求1所述的空气压缩机余热回收换热器，其特征在于，所述风道（60）的内壁为平滑曲面过渡。

3.根据权利要求2所述的空气压缩机余热回收换热器，其特征在于，所述风道（60）内设置有弧形引流板（70）。

4.根据权利要求1所述的空气压缩机余热回收换热器，其特征在于，所述折流板（50）的数目为多个。

5.根据权利要求1所述的空气压缩机余热回收换热器，其特征在于，所述壳体（10）设有进风口（11）和出风口（13），所述进风口（11）和出风口（13）连通壳体（10）内腔被折流板（50）划分开的多个区域，所述进风口（11）和出风口（13）为喇叭形。

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