CN113566609B - 一种用于气体换热的多级换热设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于气体换热的多级换热设备，包括换热器主体，和两个对气体进行换热的换热装置；换热器主体具有换热腔，两个换热装置沿换热器的长度方向间距设置于换热器内；两个换热装置的上方分别设有第一进气管道和第二进气管道，两个换热装置的下方分别设有与第一进气管道相对应的第一出气管道，以及与第二进气管道相对应的第二出气管道。通过设置的进气口、第一进气管道和第二进气管道，从不同的位置输入不同温度的需换热的气体，最终输出可以得到相同温度的换热完的气体，有效提高不同温度的气体在进入换热腔换热时的换热效率，无需多种不同换热规格的换热器，有效节约成本，以及减少换热器的占地面积。

Description

一种用于气体换热的多级换热设备

技术领域

本发明涉及换热设备领域，具体涉及的是一种用于气体换热的多级换热设备。

背景技术

在管式换热器内进行换热的两种流体,一种在管内流动,其行程称为管程；一种在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。

现有技术中的高温气体通常需要在换热器内经过二级换热才能达到想要的预定温度，但是低温气体需要换热到预定温度时，则无法在该具有二级换热的换热器内进行换热，否则将会把温度降低到比预定温度要低，因此对热交换后需要成为预定温度的不同温度的气体，需要多种不同换热规格的换热器，成本高，设备占地面积广。

有鉴于此，本申请人针对现有技术中的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于气体换热的多级换热设备，以解决背景技术中提到的不同温度的气体换热到相同预定温度需要不同换热规格的换热器，成本高的问题。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种用于气体换热的多级换热设备，包括换热器主体，和两个对气体进行换热的换热装置；所述换热器主体具有换热腔，两个换热装置沿换热器的长度方向间距设置于换热器主体内；所述换热器主体沿所述换热器长度方向的一端设有进气口，换热器主体沿所述换热器长度方向的另一端设有出气口；所述两个换热装置的上方分别设有第一进气管道和第二进气管道，两个换热装置的下方分别设有与第一进气管道相对应的第一出气管道，以及与第二进气管道相对应的第二出气管道；所述第一进气管道、第二进气管道、第一出气管道和第二出气管道均处于换热器主体的外侧且均与换热腔相连通。

进一步，所述第一进气管道、第二进气管道、第一出气管道和第二出气管道分别通过波形连接管和换热器主体柔性连接；所述波形连接管包括与换热器主体相连接的第一柔性连接段，与管道相连接的第二柔性连接段，以及连接于第一柔性连接段和第二柔性连接段之间的位移补偿连接段；所述管道为第一进气管道、第二进气管道、第一出气管道或第二出气管道。

进一步，所述进气口和出气口分别设有气体变径管，所述气体变径管具有细径端和粗径端，所述粗径端连接于进气口或出气口；所述气体变径管包括天圆地方和矩形变径管,所述天圆地方的矩形端和矩形变径管的细径部相连接。

进一步，所述换热装置包括两个与热流体进行热交换的换热芯体，两个换热芯体相连通；所述换热芯体包括换热壳体和弧形密封端板，所述弧形密封端板设于所述换热壳体的一端，所述换热壳体内设有进水管和出水管，所述进水管具有第一进水口和第一出水口，所述出水管具有第二进水口和第二出水口，所述弧形密封端板具有与第一出水口和第二进水口相连通的弧形过渡腔，所述第一出水口和第二进水口处于所述弧形过渡腔内。

进一步，还包括对换热装置进行除尘的喷淋装置。

进一步，所述喷淋装置包括输入水流的喷淋主管，多个与喷淋主管相连通的喷淋支管，以及设于喷淋支管上的喷淋头；所述喷淋头的输出端朝向换热装置设置。

进一步，所述换热器主体的底端形成向下延伸的排水槽,所述排水槽上形成排水口,所述排水口连接有排水管道。

进一步，所述排水槽的内壁形成将污水导入排水口的导流斜面。

采用上述结构后，本发明涉及的一种用于气体换热的多级换热设备，其至少有以下有益效果：

1.当换热气体的温度较高时，将换热气体从进气口输入，并从出气口输出，途中换热气体经过两个换热器长度方向设置于换热腔内的换热装置，达到二级换热，将高温气体经过二级换热逐渐降温到预定的温度；当换热气体的温度较低时，将换热气体从第一进气管道或第二进气管道输入，经过一个换热装置进行换热后从第一出气管道或第二出气管道输出，将温度较低的气体经过一级换热逐渐降温到预定温度；通过设置的进气口、第一进气管道和第二进气管道，从不同的位置输入不同温度的需换热的气体，最终输出可以得到相同温度的换热完的气体，有效提高不同温度的气体在进入换热腔换热时的换热效率，无需多种不同换热规格的换热器，有效节约成本，以及减少换热器的占地面积。

2.波形连接管的第一柔性连接段、位移补偿连接段和第二柔性连接段，使管道和换热器主体上的管口之间通过波形连接管连接后为柔性连接，有效减少热胀冷缩的影响，在受到水平应力时，位移补偿连接段使管道具有向水平移动预定位移的能力，使管道受到的水平应力减小，使管道不易受损。

3.热气体从换热器主体的进气口连接的气体变径管进入换热器主体内，通过沿气体的输送方向，在天圆地方的尾端连接矩形变径管，矩形变径管的口径沿气体输送方向逐渐变大，降低气体进入时的阻力，有效减少噪音，同时因矩形变径管的口径沿气体输送方向逐渐变大，对气体进行导流，使气体进入后容易导流到换热器主体内部的上部和下部，使换热装置的整体均匀地与输入的热气体接触，达到提高换热效果的目的。

4.矩形变径管上设有检修孔，方便工作人员从气体的入口或者气体的出口进入，对换热器主体的整体进行检查，避免了在换热器主体上开设检修孔导致整体结构强度变低而且检查的时候需要往返，浪费时间，矩形变径管的管径较大，也适合工作人员进出。

5.通过设置于换热壳体一端的弧形密封端板，水流通过弧形过渡腔时与弧形内侧壁接触，弧形内侧壁具有一定的导向作用，降低弧形密封端板受到的冲击力，延长弧形密封端板的使用寿命，同时使进水管的水在进入出水管时更流畅，保持换热芯体的换热效果。

6.通过喷淋装置对换热芯体进行除尘，避免流体经过换热芯体时将灰尘附着在换热芯体的表面，使需要换热的两种流体之间的换热效果更好，保持换热流体之间的换热效果。

附图说明

图1为本发明涉及一种用于气体换热的多级换热设备的正视结构示意图；

图2为图1在A处的局部放大示意图；

图3为本发明换热设备不含有管道的俯视结构示意图；

图4为本发明换热设备的侧视结构示意图；

图5为本发明喷淋装置的结构示意图；

图6为本发明清洁机构的结构示意图；

图7为图6在B处的局部放大示意图。

图中：换热器主体1，换热装置2，进气口11，出气口12，第一进气管道31，第二进气管道32，第一出气管道33，第二出气管道34，波形连接管35，第一柔性连接段351，第二柔性连接段352，位移补偿连接段353，气体变径管13，细径端131，粗径端132，检修孔14，换热芯体21，换热壳体211，弧形密封端板212，进水管22，出水管23，第一进水段221，第二进水段222，第一出水段231，第二出水段232，连通管24，喷淋装置4，喷淋主管41，喷淋支管42，喷淋头43，排水槽15,清洁装置5，清洁机构51，第一清洁部52，第二清洁部53，连接部54，第一连接件541，第二连接件542，第一卡接块5411，第一限位杆5412，第二限位杆5413，第一弹簧5414，第二弹簧5415，限位盖5416，第二卡接块5421，卡接槽5422，卡接凸起54111，导入斜面543。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

如图1至图7所示，其为本发明涉及的一种用于气体换热的多级换热设备，包括换热器主体1，和两个对气体进行换热的换热装置2；换热器主体1具有换热腔，两个换热装置2沿换热器的长度方向间距设置于换热器主体1内；换热器主体1沿换热器长度方向的一端设有进气口11，换热器主体1沿换热器长度方向的另一端设有出气口12；两个换热装置2的上方分别设有第一进气管道31和第二进气管道32，两个换热装置2的下方分别设有与第一进气管道31相对应的第一出气管道33，以及与第二进气管道32相对应的第二出气管道34；第一进气管道31、第二进气管道32、第一出气管道33和第二出气管道34均处于换热器主体1的外侧且均与换热腔相连通。

这样，当换热气体的温度较高时，将换热气体从进气口11输入，并从出气口12输出，途中换热气体经过两个换热器长度方向设置于换热腔内的换热装置2，达到二级换热，将高温气体经过二级换热逐渐降温到预定的温度；当换热气体的温度较低时，将换热气体从第一进气管道31或第二进气管道32输入，经过一个换热装置2进行换热后从第一出气管道33或第二出气管道34输出，将温度较低的气体经过一级换热逐渐降温到预定温度；通过设置的进气口11、第一进气管道31和第二进气管道32，从不同的位置输入不同温度的需换热的气体，最终输出可以得到相同温度的换热完的气体，有效提高不同温度的气体在进入换热腔换热时的换热效率，无需多种不同换热规格的换热器，有效节约成本，以及减少换热器的占地面积；如果换热气体的温度较低时，从进气口11输入，并从出气口12输出，该温度较低的气体经过二级换热后所得到的降温后的气体的温度无法达到预定温度；同时从第一进气管道31进入换热腔内进行换热，从第一出气管道33输出，换热距离短，减少换热路程和时间，大幅度提高换热气体温度较低时的换热效率。

优选地，第一进气管道31、第二进气管道32、第一出气管道33和第二出气管道34分别通过波形连接管35和换热器主体1柔性连接；波形连接管35包括与换热器主体1相连接的第一柔性连接段351，与管道相连接的第二柔性连接段352，以及连接于第一柔性连接段351和第二柔性连接段352之间的位移补偿连接段353；管道为第一进气管道31、第二进气管道32、第一出气管道33或第二出气管道34。波形连接管35的第一柔性连接段351、位移补偿连接段353和第二柔性连接段352，使管道和换热器主体1上的管口之间通过波形连接管35连接后为柔性连接，有效减少热胀冷缩的影响，在受到水平应力时，位移补偿连接段353使管道具有向水平移动预定位移的能力，使管道受到的水平应力减小，使管道不易受损。具体地，管道包括与管口连接的接管，接管用于通入气体或输出气体；管口具有多个，分别通过波形连接管35连接对应的第一进气管道31、第二进气管道32、第一出气管道33和第二出气管道34。在受到热胀冷缩作用时，波形连接管35可以通过位移补偿连接段353，在水平方向具有一定收缩和膨胀的能力，降低热胀冷缩的影响，使管道与管口之间的连接强度更高。

优选地，第一柔性连接段351的直径从下至上逐渐缩小；第一柔性连接段351具有与换热器主体1相连接的第一连接端，以及与位移补偿连接段353相连接的第二连接端，从第一连接端到第二连接端为向内弯折的第一弧形段。优选地，第二柔性连接段352的直径从下至上逐渐缩小；第二柔性连接段352具有与位移补偿连接段353相连接的第三连接端，以及与管道相连接的第四连接端，从第三连接端到第四连接端为向外弯折的第二弧形段。第一柔性连接段351为向内弯折的第一弧形段、第二柔性连接段352为向外弯折的第二弧形段，使波形连接管35在受到水平应力和热胀冷缩的影响时，第一柔性连接段351和第二柔性连接段352在水平方向上发生位移，形变流畅同时容易恢复原状；同时，在将热气体输入波形连接管35后，第一弧形段和第二弧形段还具有导流的作用，使换热腔内的换热装置2与热气体的接触更均匀，提高换热效果；优选地，第二柔性连接段352的第四连接端具有向管道的外周面延伸的连接面。连接面形成供接管穿过的连接孔，使连接面和接管相连接。

优选地，进气口11和出气口12分别设有气体变径管13，气体变径管13具有细径端131和粗径端132，粗径端132连接于进气口11或出气口12；气体变径管13包括天圆地方和矩形变径管,天圆地方的矩形端和矩形变径管的细径部相连接，矩形变径管的外圆周面形成有供人穿过的检修孔14。热气体从换热器主体1的进气口11连接的气体变径管13进入换热器主体1内，通过沿气体的输送方向，在天圆地方的尾端连接矩形变径管，矩形变径管的口径沿气体输送方向逐渐变大，降低气体进入时的阻力，有效减少噪音，同时因矩形变径管的口径沿气体输送方向逐渐变大，对气体进行导流，使气体进入后容易导流到换热器主体1内部的上部和下部，使换热装置2的整体均匀地与输入的热气体接触，达到提高换热效果的目的。矩形变径管上设有检修孔14，方便工作人员从气体的入口或者气体的出口进入，对换热器主体1的整体进行检查，避免了在换热器主体1上开设检修孔14导致整体结构强度变低而且检查的时候需要往返，浪费时间，矩形变径管的管径较大，也适合工作人员进出。

优选地，换热装置2包括两个与热流体进行热交换的换热芯体21，两个换热芯体21相连通；换热芯体21包括换热壳体211和弧形密封端板212，弧形密封端板212设于换热壳体211的一端，换热壳体211内设有进水管22和出水管23，进水管22具有第一进水口和第一出水口，出水管23具有第二进水口和第二出水口，弧形密封端板212具有与第一出水口和第二进水口相连通的弧形过渡腔，第一出水口和第二进水口处于弧形过渡腔内。通过设置于换热壳体211一端的弧形密封端板212，水流通过弧形过渡腔时与弧形内侧壁接触，弧形内侧壁具有一定的导向作用，降低弧形密封端板212受到的冲击力，延长弧形密封端板212的使用寿命，同时使进水管22的水在进入出水管23时更流畅，保持换热芯体21的换热效果。

优选地，进水管22包括第一进水段221和第二进水段222，出水管23包括第一出水段231和第二出水段232；第一进水段221、第一出水段231、第二进水段222和第二出水段232从下到上依次设置，第一进水段221和第一出水段231相连通，第二进水段222和第二出水段232相连通。为了增加换热面积，设有第一进水段221、第二进水段222、第一出水段231和第二出水段232，使流体在经过进水管22和出水管23后换热面积增大，提高换热效率。优选地，为了使流体通过相邻的换热芯体21之间，进行多级换热，使水流与气体的接触时间延长，提高换热效果，出水管23和相邻换热芯体21的进水管22通过连通管24相连通。

优选地，还包括对换热装置2进行除尘的喷淋装置4。通过喷淋装置4对换热芯体21进行除尘，避免流体经过换热芯体21时将灰尘附着在换热芯体21的表面，使需要换热的两种流体之间的换热效果更好，保持换热流体之间的换热效果。具体地，在各换热芯体21的一侧均设有喷淋装置4。

优选地，为了使喷淋装置4的喷淋范围更广，除尘效果更好，喷淋装置4包括输入水流的喷淋主管41，多个与喷淋主管41相连通的喷淋支管42，以及设于喷淋支管42上的喷淋头43；喷淋头43的输出端朝向换热装置2设置。通过将水流输入喷淋主管41内，由喷淋主管41分别输入到各喷淋支管42内，各喷淋支管42输入到各喷淋头43上，再由喷淋头43将水流输出到换热芯体21的进水管22和出水管23上，对进水管22和出水管23进行清洗。优选地，为了提高喷淋效果，减少喷淋死角，减少灰尘附着在换热芯体21上，多个喷淋支管42与喷淋主管41相垂直并从上到下间距设置，喷淋头43包括呈矩形排布于多个喷淋支管42上的螺旋喷嘴，相邻的螺旋喷嘴之间具有重叠的喷淋区域。优选地，换热器主体1的底端形成向下延伸的排水槽15,排水槽15上形成排水口,排水口连接有排水管道。优选地，排水槽15的内壁形成将污水导入排水口的导流斜面。通过排水槽15的导流斜面将水倒入排水口内再通过排水管排出，高效排出污水，保持换热器主体1内部的换热过程。

优选地，为了进一步提高对进水管22和出水管23外圆周面灰尘的清洁效果，还包括对进水管22和出水管23的外圆周面进行清洁的清洁装置5；清洁装置5包括套设于进水管22或出水管23外圆周面的清洁机构51，以及驱动清洁机构51沿进水管22或出水管23的长度方向移动的移动驱动装置；清洁机构51包括包裹进水管22或出水管23一侧的第一清洁部52，包裹进水管22或出水管23另一侧的第二清洁部53，以及连接第一清洁部52和第二清洁部53的连接部54；第一清洁部52和第二清洁部53连接包裹进水管22或出水管23；第一清洁部52靠近进水管22或出水管23的一侧形成第一容置槽，第一容置槽内可拆装设有第一清洁海绵，第二清洁部53靠近进水管22或出水管23的一侧形成第二容置槽，第二容置槽内可拆装设有第二清洁海绵；连接部54包括设于第一清洁部52内的第一连接件541，以及设于第二清洁部53内并与第一连接件541卡扣连接的第二连接件542；第一连接件541包括第一卡接块5411，限制第一卡接块5411水平位移的第一限位杆5412和第二限位杆5413，以及第一卡接块5411在纵向位移进行弹性支撑的第一弹簧5414、第二弹簧5415和限位盖5416；第一限位杆5412和第二限位杆5413从上至下穿过第一清洁部52的上表面并连接于第一卡接块5411的上表面，限位盖5416连接于第一限位杆5412和第二限位杆5413的上端，第一弹簧5414套设于第一限位杆5412上并处于上清洁部上表面和限位盖5416之间，第二弹簧5415套设于第二限位杆5413上并处于上清洁部上表面和限位盖5416之间；第二连接件542包括第二卡接块5421，第二卡接块5421具有卡接槽5422，第一卡接块5411的一端具有卡接于卡接槽5422内的卡接凸起54111，第二卡接块5421和第一卡接块5411相对的接触面形成导入斜面543。将第一清洁部52和第二清洁部53通过连接部54套设于进水管22或者出水管23上，第一清洁部52和第二清洁部53在相互连接在一起后，设于第一清洁部52内的第一清洁海绵和设于第二清洁部53内的第二清洁海绵与进水管22或出水管23的外圆周面接触，移动驱动装置驱动清洁机构51移动，将喷淋装置4初步除尘喷淋后的进水管22和出水管23进一步擦洗干净，使换热气体与进水管22、出水管23接触时换热效果更好，同时，在需要更换第一清洁海绵或第二清洁海绵时，按压限位盖5416，使第一卡接块5411向下运动后与第二卡接块5421解除卡扣状态，松开限位盖5416后第一卡接块5411复位，在需要将第一清洁部52和第二清洁部53连接时，第一清洁部52和第二清洁部53相向移动，第一卡接块5411和第二卡接块5421的导入斜面543相接处后，第一卡接块5411向下移动，使第一卡接块5411的卡接凸起54111在第一弹簧5414和第二弹簧5415对第一卡接块5411复位后卡接于卡接槽5422内，实现第一清洁部52和第二清洁部53连接的目的；具体的，在第一清洁部52和第二清洁部53的上部和下部分别通过连接部54连接在一起，提高连接结构强度；每个进水管22或出水管23上分别设有清洁装置5；移动驱动装置为气缸驱动。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (4)

1.一种用于气体换热的多级换热设备，其特征在于：包括换热器主体，和两个对气体进行换热的换热装置；所述换热器主体具有换热腔，两个换热装置沿换热器的长度方向间距设置于换热器主体内；所述换热器主体沿所述换热器长度方向的一端设有进气口，换热器主体沿所述换热器长度方向的另一端设有出气口；所述两个换热装置的上方分别设有第一进气管道和第二进气管道，两个换热装置的下方分别设有与第一进气管道相对应的第一出气管道，以及与第二进气管道相对应的第二出气管道；所述第一进气管道、第二进气管道、第一出气管道和第二出气管道均处于换热器主体的外侧且均与换热腔相连通；

所述换热装置包括两个与热流体进行热交换的换热芯体，两个换热芯体相连通；所述换热芯体包括换热壳体和弧形密封端板，所述弧形密封端板设于所述换热壳体的一端，所述换热壳体内设有进水管和出水管，所述进水管具有第一进水口和第一出水口，所述出水管具有第二进水口和第二出水口，所述弧形密封端板具有与第一出水口和第二进水口相连通的弧形过渡腔，所述第一出水口和第二进水口处于所述弧形过渡腔内；

还包括对换热装置进行除尘的喷淋装置和对进水管和出水管的外圆周面进行清洁的清洁装置；所述喷淋装置包括输入水流的喷淋主管、多个与喷淋主管相连通的喷淋支管、以及设于喷淋支管上的喷淋头，所述喷淋头的输出端朝向换热装置设置，多个喷淋支管与喷淋主管相垂直并从上到下间距设置，喷淋头包括呈矩形排布于多个喷淋支管上的螺旋喷嘴，相邻的螺旋喷嘴之间具有重叠的喷淋区域；所述换热器主体的底端形成向下延伸的排水槽,所述排水槽上形成排水口,所述排水口连接有排水管道；所述清洁装置包括套设于进水管或出水管外圆周面的清洁机构，以及驱动清洁机构沿进水管或出水管的长度方向移动的移动驱动装置；所述清洁机构包括包裹进水管或出水管一侧的第一清洁部、包裹进水管或出水管另一侧的第二清洁部以及连接第一清洁部和第二清洁部的连接部，第一清洁部和第二清洁部连接包裹进水管或出水管；所述第一清洁部靠近进水管或出水管的一侧形成第一容置槽，第一容置槽内可拆装设有第一清洁海绵，第二清洁部靠近进水管或出水管的一侧形成第二容置槽，第二容置槽内可拆装设有第二清洁海绵；

所述连接部包括设于第一清洁部内的第一连接件以及设于第二清洁部内并与第一连接件卡扣连接的第二连接件；第一连接件包括第一卡接块、限制第一卡接块水平位移的第一限位杆和第二限位杆以及第一卡接块在纵向位移进行弹性支撑的第一弹簧、第二弹簧和限位盖；第一限位杆和第二限位杆从上至下穿过第一清洁部的上表面并连接于第一卡接块的上表面，限位盖连接于第一限位杆和第二限位杆的上端，第一弹簧套设于第一限位杆上并处于第一清洁部上表面和限位盖之间，第二弹簧套设于第二限位杆上并处于第一清洁部上表面和限位盖之间；第二连接件包括第二卡接块，第二卡接块具有卡接槽，第一卡接块的一端具有卡接于卡接槽内的卡接凸起，第二卡接块和第一卡接块相对的接触面形成导入斜面。

2.根据权利要求1所述的一种用于气体换热的多级换热设备，其特征在于：所述第一进气管道、第二进气管道、第一出气管道和第二出气管道分别通过波形连接管和换热器主体柔性连接；所述波形连接管包括与换热器主体相连接的第一柔性连接段，与管道相连接的第二柔性连接段，以及连接于第一柔性连接段和第二柔性连接段之间的位移补偿连接段；所述管道为第一进气管道、第二进气管道、第一出气管道或第二出气管道。

3.根据权利要求1所述的一种用于气体换热的多级换热设备，其特征在于：所述进气口和出气口分别设有气体变径管，所述气体变径管具有细径端和粗径端，所述粗径端连接于进气口或出气口；所述气体变径管包括天圆地方和矩形变径管,所述天圆地方的矩形端和矩形变径管的细径部相连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于气体换热的多级换热设备，其特征在于：所述排水槽的内壁形成将污水导入排水口的导流斜面。