CN106370038A

CN106370038A - 一种换热器及换热机组***

Info

Publication number: CN106370038A
Application number: CN201610950072.1A
Authority: CN
Inventors: 席先军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2017-02-01

Abstract

本发明公开了一种换热器，包括热交换部，其包括多个管件嵌套形成的管件族，相邻的管件之间有间隙，在管件族的两端面各贴合有一条形分隔带，条形分隔带将所在的端面分隔成两个区间；在任一端面的任一区间内，相邻管件的间隙在端面处依次间歇封闭，在该端面的另一区间内，相邻管件的间隙在端面处也依次间歇封闭，且与同一端面的另一区间的间歇封闭方式反向对应；在另一端面，相邻管件的间隙在端面处依次间歇封闭，且封闭方式与管件族的另一端面的间歇封闭方式反向对应；此外，本发明还公开了一种换热机组***。本发明与传统波节管换热器比较，节省了庞大的壳体、管板，通过改变设备结构的方式，减轻了设备重量，可大幅节省生产成本。

Description

一种换热器及换热机组***

技术领域

本发明涉及热交换设备领域，尤其涉及一种模块式全逆流微通道波节管换热器及换热机组***。

背景技术

换热器是用来将热量从热流体传递至冷流体的设备，在化工、石油、食品等行业有广泛的应用，现有的热交换器一般都是在换热元件即换热管方面做了改良设计，如双纹管，浮动盘管等。其作用为增加换热面积，产生紊流，减少结垢，都取得了一定的效果。常规的管壳式换热器通常由壳体、管板、换热管束、管箱及连接法兰等组成。工作介质常用的有水-水介质或汽-水介质，换热运行时换热管内及管外的两种介质逆向运行。主要存在如下问题：

1、所有换热管束，需放置在一个大型罐体内，因大型罐体需满足设计工况所需的压力要求，故相应壁厚较大，且管板、管箱等部件成本高，整台换热器造价昂贵。

2、设计时一用一备，即用户需购买两台昂贵设备，进一步提高了经济成本。

3、换热系数低，水-水换热时为1000w/㎡·k，汽-水换热时为2000w/㎡·k，尤其容易结垢，进一步削弱了换热效果。

4、设备体积庞大、结构复杂，维修清洗不方便。

发明内容

本发明目的在于提供一种模块式全逆流微通道波节管换热器及换热机组***，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明首先提供了一种换热器，包括：

热交换部，所述热交换部包括多个管件嵌套形成的管件族，相邻的所述管件之间有间隙，在所述管件族的两端面各贴合有一条形分隔带，所述条形分隔带将所在的端面分隔成两个区间；在任一端面的任一区间内，相邻所述管件的间隙在端面处依次间歇封闭，在该端面的另一区间内，所述相邻管件的间隙在端面处也依次间歇封闭，且与同一端面的另一区间的间歇封闭方式反向对应；在另一端面，相邻所述管件的间隙在端面处依次间歇封闭，且封闭方式与所述管件族的另一端面的间歇封闭方式反向对应；

管箱部，所述管箱部扣合连接在所述热交换部的两端面上并与所述热交换部形成连通的容腔；

沿所述条形分隔带设置的隔板，所述隔板将所述容腔分隔成不相连通的两部分；以及

在所述管箱部上，位于所述隔板两侧各连接有一法兰，所述法兰两两连通分别形成第一介质入口、第一介质出口以及第二介质入口、第二介质出口。

上述换热器不仅结构简单，其原材料的采购成本和制造成本都很低，所述管件可以直接选用市面上常规的不锈钢管件，选材范围广，包括规则形状的方管、圆管、矩形管甚至不规则的管件均可，整体结构非常的紧凑，占用空间小，换热功率通过调整嵌套管件的数量、长度、数量就可以简单调整，适用于各个场合。

进一步的，所述管件为侧壁为波纹状的波节管，该种结构对于紊流的产生以及结垢作用的削弱有较好的效果。

进一步的，所述波节管的波峰部沿所述波节管的轴向设置有导流凹槽，通过该种微通道的设计，不仅加强了换热器整体的强度和刚度，防止换热通道的压力变形带来的换热效率变化，还能达到优异的紊流产生效果，从而使换热器内几乎不会结垢。

然后，本发明提供了一种换热机组***，其上包括多个任一上述的换热器，多个所述换热器的所述第一介质入口与第一介质输入总管连通，多个所述第一介质出口与第一介质输出总管连通，多个所述第二介质入口与第二介质输入总管连通，多个所述第二介质出口与第二介质输出总管连通。该换热机组***能够实现多区域换热器的同时工作、分别控制，能较好的适应不同类型的换热需求，同时，模块化的设计，使***的更换与安装非常简便。

进一步的，还包括多个水泵、流量控制阀和控制柜，所述水泵分别设置在所述第一介质输入总管和第二介质输入总管的输入端，所述流量阀设置在各管路上调节流量大小，所述控制柜连接控制所述水泵和流量阀。

进一步的，还包括换热器控制阀，所述换热器控制阀连接在所述换热器的入口和出口处。通过该控制阀可以选择性地开关各个换热器，以适应不同需求和工况。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、两种介质换热运行时，介质通道分隔的小，换热效果优良，本发明可根据不同介质，调节介质通道，调节空间很大。

2、介质逆向流动，换热效果最好，本发明两种换热介质，完全逆向流动，在某些特殊场合，有必要时可做到接近等温交换，现场试用换热效率提高了3倍左右。

3、在集中采暖领域，二次水温设定后，采用本换热器，可以降低一次水温，这样既减少了一次水的沿程热损失，也提高了主机的工作效率，节能效果显著。

4、由于换热效率高，降低了一次水温的要求，从而大幅减缓了设备和管道的结垢。

5、本发明与传统换热器比较，节省了庞大的壳体、管板，通过改变设备结构的方式，减轻了设备重量，同时，可以实现模块化的设计与安装，可大幅节省生产成本。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例公开的换热器主视图的示意图；

图2是本发明优选实施例公开的换热器左视图的示意图；

图3是图2中A—A剖视图的示意图；

图4是图2中A—A剖视的轴测图示意图；

图5是本发明优选实施例公开的换热器波节管嵌套结构示意图；

图6是图5中D—D剖视图的示意图；

图7是本发明优选实施例公开的换热器的热交换部端面密封方式的示意图；

图8是本发明优选实施例公开的换热器工作原理示意图；

图9是本发明优选实施例公开的换热机组***的结构示意图。

图例说明：

1、热交换部；11、管件；111、导流凹槽；112、波谷部；113、波峰部；12、条形分隔带；13、封闭片；2、管箱部；21、容腔；3、隔板；4、法兰；41、第一介质入口；42、第一介质出口；43、第二介质入口；44、第二介质出口；5、第一介质；6、第二介质；15、换热器控制阀；16、流量阀；17、水泵；110、控制柜；100、第二介质输出总管；120、第一介质输入总管；130、第一介质输出总管；140、第二介质输入总管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1-图7所示，本发明实施例首先公开了一种换热器，包括如下组成部件：

热交换部1，该热交换部1为实现两种不同介质热能交换的主要场所，其包括多个管件11层层嵌套形成的管件族，相邻的管件11之间有间隙，在管件族的两端各形成平面，各贴合有一条形分隔带12，条形分隔带12为金属带，通过焊接将各管件11固定，焊接后将所在的端面分隔成两个区间；在任一端面的任一区间内，相邻管件11的间隙在端面处依次间歇封闭，如图7所示，即从外到内或者从内到外，用封闭片13依次焊接封闭一段间隙，然后留空一段间隙的方式。在该端面的另一区间内，相邻管件11的间隙在端面处也依次间歇封闭，且与同一端面的另一区间的间歇封闭方式反向对应；在另一端面，相邻管件11的间隙在端面处依次间歇封闭，且封闭方式与管件族的对应另一端面的间歇封闭方式反向对应，在实际应用中，管件11可以为方管、矩形管或者其他截面形状的管件，采用同轴或者非同轴嵌套方式均可。在本实施例中，管件11为同轴的圆管，圆管可以采用普通不锈钢、铝等金属材料以及导热效果较好的非金属材料，在实际应用中，为减少结垢，让介质流动时产生紊流，同时防止嵌套的管件因内部压力变形，对圆管采取压制工艺，成形为波纹状的波节管，进一步增强了散热器内部的抗压强度和整体的刚性。如图5所示，波节管包括凸起的波峰部113和凹下的波谷部112，波峰部113沿波节管的轴向压制有导流凹槽111，导流凹槽111沿波节管周向均匀设置为多个，通过该种的微通道设置，不仅能更好的形成紊流，同时在相邻波节管发生变形或者其他情况贴合时，介质还能相互逆向流动。

进一步还包括管箱部2，管箱部2扣合连接在热交换部1的两端面上并与热交换部1形成连通的容腔21，在实际的密封连接过程中，在热交换部1的两端部和管箱部2的开口扣合处设置连接法兰，采用螺栓密封连接，并用橡胶密封圈加强密封作用。

同时，沿条形分隔带12设置一金属隔板3，隔板3采用焊接方式固定在管箱部2内，隔板3将容腔21分隔成不相连通的两部分；为了使换热器连接到其他***中，在管箱部2上位于的隔板3两侧各焊接有一法兰4，在本实施例中，法兰4相对于隔板3左右对称，两个相互连通的法兰4分别形成第一介质入口41、第一介质出口42以及第二介质入口43、第二介质出口44。在本实施例中，换热器的外侧可以覆盖隔热层，从而减少热量的散失，提高热转化率。

该换热器的工作过程如图8所示：第一介质5（可以为气态或者液态）从第一介质入口41进入换热器的左侧的管箱部2的容腔21的上部腔室，流经热交换部1左侧未封闭处理的间隙，通过该圆周间隙，经过热交换部1右侧下端未封闭处理的间隙流入左侧的管箱部2的容腔21的下部腔室，进而从第一介质出口42流出，同理，不难得知，第二介质6（可以为气态或者液态）同样可以从第二介质入口43流经热交换部1从第二介质出口44流出，两种介质在热交换部1的逆向流动过程中，通过管件11的管壁热传导实现热量的快速转移。

两种介质换热运行时，介质通道分隔的小，换热效果优良，本发明可根据不同介质，调节介质通道，调节空间很大。同时，介质逆向流动，换热效果最好，在某些特殊场合，有必要时可做到接近等温交换，现场试用换热效率提高了3倍左右。在集中采暖领域，二次水温设定后，采用本换热器，可以降低一次水温，这样既减少了一次水的沿程热损失，也提高了主机的工作效率，节能效果显著。由于换热效率高，降低了一次水温的要求，同时大幅减缓了设备和管道的结垢。

然后本发明进一步公开了一种换热机组***，如图9所示，其上包括多个的换热器的连接组合，多个换热器的第一介质入口41与第一介质输入总管120连通，第一介质出口42与第一介质输出总管130连通，第二介质入口43与第二介质输入总管140连通，第二介质出口44与第二介质输出总管100连通，从而形成整个高效换热***，与传统换热器比较，节省了庞大的壳体、管板，通过改变设备结构的方式，减轻了设备重量，同时，可以实现模块化的设计与安装，可大幅节省生产成本。

除此之外，该***还包括水泵17、流量阀16和控制柜110，水泵17分别设置在第一介质输入总管120和第二介质输入总管140的输入端，为介质的流动提供动力，流量阀16设置在各管路上调节流量大小，控制柜110连接控制水泵17和流量阀16。

在本实施例中，该换热机组***还包括换热器控制阀15，换热器控制阀15连接在换热器的入口和出口处，换热器控制阀15可以采用普通的蝶阀或者球阀手动控制，通过打开或者关闭选择换热器。同时，换热器控制阀15也可以采用电磁控制阀，通过其与控制柜110连接，实现对各个换热器控制阀15的自动打开和关闭，即可以选择一个或者多个换热器模块的工作，满足不同的需求、不同工况。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种换热器，其特征在于，包括：

热交换部，所述热交换部包括多个管件嵌套形成的管件族，相邻的所述管件之间有间隙，在所述管件族的两端面各贴合有一条形分隔带，所述条形分隔带将所在的端面分隔成两个区间；在任一端面的任一区间内，相邻所述管件的间隙在端面处依次间歇封闭，在该端面的另一区间内，相邻所述管件的间隙在端面处也依次间歇封闭，且与同一端面的另一区间的间歇封闭方式反向对应；在另一端面，所述相邻管件的间隙在端面处依次间歇封闭，且封闭方式与所述管件族的另一端面的间歇封闭方式反向对应；

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述管件为波纹状的波节管。

3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述波节管的波峰部沿所述波节管的轴向设置有导流凹槽。

4.一种换热机组***，其特征在于，其上包括多个如权利要求1-3任一所述的换热器，多个所述换热器的所述第一介质入口与第一介质输入总管连通，多个所述第一介质出口与第一介质输出总管连通，多个所述第二介质入口与第二介质输入总管连通，多个所述第二介质出口与第二介质输出总管连通。

5.根据权利要求4所述的换热机组***，其特征在于，还包括多个水泵、流量控制阀和控制柜，所述水泵分别设置在所述第一介质输入总管和所述第二介质输入总管的输入端，所述流量阀设置在各管路上调节流量大小，所述控制柜连接控制所述水泵和所述流量阀。

6.根据权利要求5所述的换热机组***，其特征在于，还包括换热器控制阀，所述换热器控制阀连接在所述换热器的入口和出口处。