CN2309551Y - 用于高粘度流体冷却的热管冷却器 - Google Patents

用于高粘度流体冷却的热管冷却器 Download PDF

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孙全平
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers

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Abstract

一种用于高粘度流体冷却的热管冷却器,包括热流体、冷流体及冷却器,冷却器由管壳式蒸发器及冷凝器、上接管和下接管组成,蒸发器管程及壳程中分别装有工质流体及热流体,冷凝器管程及壳程中分别流有从蒸发器流来的工质蒸汽及冷流体,蒸发器和冷凝器流有工质的管路及上、下接管组成一个封闭的热管管路,使冷却热流体的工质流体的温度通过热力循环保持在高于热流体的凝固点温度之上,既冷却热流体,又使热流体保持良好的流动性能。

Description

用于高粘度流体冷却的热管冷却器
本实用新型涉及一种热管冷却器，尤其是指一种用于高粘度流体冷却的热管冷却器。
在炼油厂中减压塔的渣油和电站中锅炉燃烧器的回流重油等在流回油库前必须进行冷却。冷却过程一般是在常规的间壁式冷油器中进行，冷却的介质为水。渣油和重油都是高粘度流体，凝固点一般为36℃左右，当油温低于90℃时粘度急剧增加。由于流经冷油器的冷却水的水温一般不超过30℃，因此冷油器的金属间壁的温度被降得较低，使靠近间壁的油温低于50℃，离凝固点(36℃)很接近，使油的粘度更高，流动性更差，油侧热阻剧增，热交换性陡减。为了克服这些缺点，以增强被冷却油的流动性，对这种结构的冷油器唯一可采取的措施是提高冷却水温，一般将水温提高到70℃以上，但这样的措施又带来另一不足，由于冷却水与热油流体间的温差大大减少，要达到预定的冷却效果必须要增大热交换的面积，这样做势必浪费能源且增加了冷油器的体积及提高了冷油器的制作成本。
本实用新型的目的是要设计一种在不提高冷却水水温的情况下能大大改善被冷却的高粘度流体的流动性能且结构简单及使用方便的用于高粘度流体冷却的热管冷却器。
本实用新型的目的是这样实现的：用于高粘度流体冷却的热管冷却器包括热流体、冷流体及冷却器，其中，冷却器由蒸发器、冷凝器、接于蒸发器与冷凝器上口之间的上接管及接于蒸发器与冷凝器下口之间的下接管组成，所述的蒸发器是管壳式的，其管程及壳程中封闭的一个装有工质流体而另一个两端有开口端的通有热流体，所述的冷凝器是管壳式的，其管程及壳程内封闭的一个流有从蒸发器流来的工质蒸汽而另一个两端有开口端的通有冷流体，蒸发器内流有工质流体的管路、上接管、冷凝器内流有工质蒸汽的管路及下接管组成一个封闭的热管管路。
本实用新型的冷却器冷却高粘度流体采用的是在一个封闭的热管管路内工质流体与需冷却的热流体(高粘度流体)在蒸发器内热交换后被汽化，再在冷凝器内被冷流体(水)冷凝后液化并流回原处，这样周而复始地继续上述的冷却过程，使热流体的热量源源不断地输送到冷流体之中。由于封闭的热管管路内部的汽、液两相处于饱和状态，因此互相连通的封闭的热管管路内的空间有很好的等温性能，使蒸发器内工质的温度通过自身的热力循环保持在高于热流体的凝固点温度之上，既起到冷却热流体的作用，又使热流体保持良好的流动性能，而不需另外使用热源。因此本冷却器具有节约能源、节省材料、减小体积及制作成本较低的优点。
下面结合本实用新型的实施例对本实用新型的结构详述如下：
图1是本实用新型的实施例之一的剖视结构图；
图2是本实用新型的实施例之二的剖视结构图；
图3是本实用新型的实施例之三的剖视结构图；
图4是本实用新型的实施例之四的剖视结构图；
图5是本实用新型的实施例之五的剖视结构图；
参见图1所示的实施例，用于高粘度流体冷却的热管冷却器包括热流体R、冷流体L及冷却器，其中，冷却器由蒸发器1、冷凝器2、接于蒸发器上口16与冷凝器上口26之间的上接管3及接于蒸发器下口17与冷凝器下口27之间的下接管4组成，所述的蒸发器1是管壳式的，其管程及壳程中封闭的一个装有工质流体5而另一个两端有开口端的通有热流体R，在本实施例中工质流体5装于由蒸发器管束13组成的管程内，热流体R流经于其壳程内，从蒸发器壳程进口14流入，从蒸发器壳程出口15流出，在蒸发器1内工质流体5与热流体R进行热交换后化成的工质蒸汽5′通过上接管3进入冷凝器2，所述的冷凝器2是管壳式的，其管程及壳程内封闭的一个流有工质蒸汽5′而另一个两端有开口端的通有冷流体L，在本实施例中工质蒸汽5′流经于由冷凝器管束23组成的管程内，冷流体L流经于其壳程内，从冷凝器壳程进口24流入，从冷凝器壳程出口25流出，在冷凝器2内工质蒸汽5′与冷流体L进行热交换后又凝结成工质流体5并通过下接管4流回蒸发器1内，由此可见，蒸发器1内流有工质流体5的管路、上接管3、冷凝器2内流有工质蒸汽5′的管路及下接管4组成一个封闭的热管管路。
由于工质流体5的热力循环必须借助重力才能完成，因此冷凝器2的空间位置必须高于蒸发器1的位置。
为了使工质流体5及工质蒸汽5′在所述的封闭的热管管路内能顺利的汽化或液化，热管管路内抽成真空状态；工质流体5采用加有缓蚀剂的纯水，以抑制水与管壳(一般为炭钢)发生电化学反应产生氢气，从而破坏热管管路的等温性能。工质流体5在工作中处于100℃左右，用这样温度的流体冷却高粘度流体时能保证高粘度流体的畅通流动。
所述的蒸发器1还包括壳体11，管板12等；所述的冷却器2还包括壳体21，管板22等。
图1所示的结构中蒸发器和冷凝器内组成的热管管路是由两者的管程及上、下接管组成，实际上根据需要还可以由两者的壳程及上、下接管或一个管程，一个壳程及上、下接管组成。
图2所示的实施例中工质流体5装于蒸发器的壳程内，热流体R流经于其管程内，工质蒸汽5′从蒸发器上口16通过上接管3、冷凝器上口26进入冷凝器2的壳程内，冷流体L流经于其管程内，在冷凝器2凝结成的工质流体5从冷凝器下口27通过下接管4、蒸发器下口17流回蒸发器1的壳程内。
图3所示的实施例中工质流体5装于蒸发器的壳程内，热流体R流经于其管程内，工质蒸汽5′从蒸发器上口16通过上接管3、冷凝器上口26进入冷凝器2的管程内，冷流体L流经于其壳程内，在冷凝器2凝结成的工质流体5从冷凝器下口27通过下接管4、蒸发器下口17流回蒸发器1的壳程内。
图4所示的实施例中工质流体5装于蒸发器的管程内，热流体R流经于其壳程内，工质蒸汽5′从蒸发器上口16通过上接管3、冷凝器上口26进入冷凝器2的壳程内，冷流体L流经于其管程内，在冷凝器2凝结成的工质流体5从冷凝器下口27通过下接管4、蒸发器下口17流回蒸发器1的管程内。
图5所示的实施例可以省略上、下接管，冷凝器52与置于其下面的蒸发器51装于一个壳体53内，冷凝器52包括上管板521、上中管板54及冷凝器管束522，蒸发器51包括下管板512、下中管板57及蒸发器管束511，在壳体53内，上中管板54及下中管板57围成一个连通区56，本实施例中工质流体55置于蒸发器51的管程内，热流体R流经其壳程内，工质流体55蒸发后的蒸汽流到冷凝器52的管程内，冷流体L流经其壳程内，连通区56成为蒸汽上升和凝液下降回流的中间通道。

Claims (6)

1．一种用于高粘度流体冷却的热管冷却器，包括热流体、冷流体及冷却器，其特征在于，所述的冷却器由蒸发器、冷凝器、接于蒸发器与冷凝器上口之间的上接管及接于蒸发器与冷凝器下口之间的下接管组成，所述的蒸发器是管壳式的，其管程及壳程中封闭的一个装有工质流体而另一个两端有开口端的通有热流体，所述的冷凝器是管壳式的，其管程及壳程内封闭的一个流有从蒸发器流来的工质蒸汽而另一个两端有开口端的通有冷流体，蒸发器内流有工质流体的管路、上接管、冷凝器内流有工质蒸汽的管路及下接管组成一个封闭的热管管路。
2．根据权利要求1所述的用于高粘度流体冷却的热管冷却器，其特征在于所述的冷凝器的空间位置高于蒸发器的位置。
3．根据权利要求1所述的用于高粘度流体冷却的热管冷却器，其特征在于所述的热管管路内抽成真空状态。
4．根据权利要求1所述的用于高粘度流体冷却的热管冷却器，其特征在于所述的工质流体是一种加有缓蚀剂的纯水。
5．根据权利要求1所述的用于高粘度流体冷却的热管冷却器，其特征在于所述的上、下接管省略，用处于蒸发器与冷凝器之间的连通区替代。
6．根据权利要求5所述的用于高粘度流体冷却的热管冷却器，其特征在于所述的连通区的结构为：冷凝器与置于其下面的蒸发器装于一个壳体内，冷凝器包括上管板、上中管板及冷凝器管束，蒸发器包括下管板、下中管板及蒸发器管束，在壳体内，上中管板及下中管板围成一个连通区。
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