專利名稱：高效節(jié)能模塊腔式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及換熱器，具體說是一種高效節(jié)能模塊腔式換熱器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有管殼式、板式換熱器通過長(zhǎng)期的實(shí)際使用狀況發(fā)現(xiàn)，都存在一些缺點(diǎn)管殼式換熱器是把換熱管與管板連接，再用殼體固定；其一次熱媒和二次熱媒行程過短，熱媒利用率僅為50％左右，浪費(fèi)了大量的可利用熱量，增加了費(fèi)用，而且管殼式換熱器的工藝比較復(fù)雜、維修費(fèi)用高、設(shè)備不宜拆卸，礦物離子易結(jié)晶，易堵塞、易腐蝕不耐用。
板式換熱器是由板片、壓緊板、膠墊、支架等零件組成，由于板式換熱器一次熱媒和二次熱媒均為單行程，而且一次熱媒和二次熱媒行程短，其熱媒利用率僅為50％左右，浪費(fèi)了大量的可利用熱量，增加了費(fèi)用，對(duì)周圍造成熱污染；而且板式換熱器的工作壓力≤2MPa、工作溫度≤200℃、不適于易堵塞介質(zhì)、水中CL離子含量不能太高、膠墊密封處易泄漏，其結(jié)構(gòu)和材料所限制，使用壽命一般在2-3年。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種模塊式結(jié)構(gòu)的、且能提高效率、降低成本和縮小建筑空間，維修方便的高效節(jié)能模塊腔式換熱器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案高效節(jié)能模塊腔式換熱器，包括一次熱媒出口1，一次熱媒進(jìn)口2，二次熱媒進(jìn)口12，二次熱媒出口6，其分別與換熱器上的換熱管7和殼體內(nèi)的腔體連通，構(gòu)成熱交換裝置26；其特殊之處在于所述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器包括多個(gè)熱交換裝置26，其熱交換裝置內(nèi)的管芯為模塊式結(jié)構(gòu)，管芯通過法蘭4與筒體11連接，在熱交換裝置26之間設(shè)置熱媒開關(guān)23和冷媒開關(guān)24，使其相互連通。
上述的熱媒開關(guān)23設(shè)置在前一個(gè)熱交換裝置的一次熱媒出口1與后一個(gè)熱交換裝置的一次熱媒進(jìn)口20之間；所述的冷媒開關(guān)24設(shè)置在前一個(gè)熱交換裝置的二次熱媒進(jìn)口12與后一個(gè)熱交換裝置的二次熱媒出口21之間。
上述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器的熱交換裝置26為方箱型結(jié)構(gòu)，其由方型筒體11、多根換熱管7、多個(gè)箱體內(nèi)折流板13、多個(gè)箱體內(nèi)導(dǎo)流板14、管板5、方型法蘭封頭3構(gòu)成；所述的多根換熱管7設(shè)置在方型管板5上；所述的方箱型換熱器內(nèi)的多個(gè)箱體內(nèi)導(dǎo)流板14水平設(shè)置方型筒體11上，在方型筒體11內(nèi)構(gòu)成上下多個(gè)腔體，每個(gè)腔體的進(jìn)出口左右依次錯(cuò)位設(shè)置；所述的折流板13前后依次垂直設(shè)置在多根換熱管7上；所述的熱交換裝置26的方型管板5、方型法蘭封頭3構(gòu)成外腔體，其內(nèi)設(shè)置多個(gè)管板折流板27，構(gòu)成回程通道。
上述的管芯由方型管板5和換熱管7和折流板13構(gòu)成，其方型管板5、與方型法蘭封頭3通過法蘭4連接。
上述的方箱型熱交換裝置26內(nèi)的多個(gè)箱體內(nèi)折流板14構(gòu)成上下多個(gè)腔體，每個(gè)腔體內(nèi)的多根換熱管7的數(shù)量從上到下依次遞減。
上述的換熱管7采用U型管。
上述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器的方型筒體11上設(shè)置溫度計(jì)8，壓力表9，安全閥10。
上述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器的熱交換裝置26為圓殼式結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)如下
(1)、本發(fā)明應(yīng)用了模塊式結(jié)構(gòu)，容易拆卸更換維修。
(2)、本發(fā)明的承壓能力高，被壓壓降損失小，區(qū)域加熱效率高，耐溫性能好，制造工藝成熟，容量大，是其它換熱器的一至三倍，成本較低，比其它換熱器減少了1/3成本，檢修維護(hù)簡(jiǎn)便性能，使用壽命長(zhǎng)。
(3)、本發(fā)明傳熱系數(shù)高，節(jié)省換熱面積，一般板式換熱器的傳熱系數(shù)(K值)，汽-水換熱傳熱系數(shù)(K值)為3000-5000W/(m2.k)，水-水換熱傳熱系數(shù)(K值)為800-1800W/(m2.k)，本發(fā)明的汽-水換熱傳熱系數(shù)(K值)比板式換熱器大1.8倍多，是管殼式換熱器的1.4倍多，換熱面積可減少40-60％；水-水換熱傳熱系數(shù)(K值)比一般板式換熱器高30-48％，比一般管殼式換熱器高25-45％。
(4)、本發(fā)明的工藝科學(xué)，便于檢修，工藝管道便于安裝，且使用壽命長(zhǎng)，使用壽命為15-20年。


圖1是現(xiàn)有的管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有的板式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式汽-水換熱式的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式汽-水換熱式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的俯視剖面示意圖；圖6是圖4中法蘭蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖4中前板管前面的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖4中前板管后面的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖4中后法蘭及筒體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是圖4中上管芯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是圖4中下管芯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是圖4中上管芯的俯視圖；
圖中標(biāo)號(hào)說明1-一次熱媒出口2-一次熱媒進(jìn)口3-封頭4-法蘭5-上管板6-二次熱媒出口7-換熱管8-溫度計(jì)9-壓力表10-安全閥11-筒體 12-二次熱媒進(jìn)口13-折流板 14-導(dǎo)流板15-排污口16-支腿17-下管板 18-閥門 19-下一個(gè)換熱裝置的一次熱媒出口20-下一個(gè)換熱裝置的一次熱媒進(jìn)口21-下一個(gè)換熱裝置的二次熱媒出口22-下一個(gè)換熱裝置的二次熱媒進(jìn)口23-熱媒開關(guān)24-冷媒開關(guān)25-后封頭26-熱交換裝置27-管板折流板
具體實(shí)施例方式參見圖1，管殼式換熱器是把換熱管與管板連接，再用殼體固定，因管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)，其一、二次熱媒在同一箱體，無隔離，內(nèi)管阻力大，被壓溫度過高，被壓壓降損失大，耐溫性能差，只能加疏水閥才能正常工作，所以其工藝比較復(fù)雜、成本高、不耐用。
參見圖2，現(xiàn)有的板式換熱器，由于板式換熱器是依靠板片與板片相互擠壓密封、利用板片沖壓的倒槽作為流道，流道間隙小，經(jīng)常因細(xì)小的污物堵塞流道或由水中的氯離子腐蝕，因此需要經(jīng)常對(duì)設(shè)備進(jìn)行清理，影響設(shè)備的換熱效果及正常使用，給用戶造成了諸多不便。而且其為單行程、單流道，設(shè)備熱效率低，浪費(fèi)能源，運(yùn)行費(fèi)用高，使用年限短。
本發(fā)明的高效模塊腔式換熱器是一種實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備，在采暖、空調(diào)石油、化工、石油化工、冶金、電力、輕工、食品、醫(yī)藥等行業(yè)普遍應(yīng)用的一種工藝設(shè)備。本發(fā)明為了減少維修成本采用了模塊式管板，法蘭連接方式；所以易拆裝、維修，管子損壞或堵塞，只需抽出模塊更換管子；如果整個(gè)模塊出了問題，只需更換同系列模塊，這樣就減少了設(shè)備的維修費(fèi)用及人工費(fèi)用。
參見圖3、圖4、圖5、本發(fā)明高效節(jié)能模塊腔式換熱器，其結(jié)構(gòu)包括一次熱媒出口1，一次熱媒進(jìn)口2，二次熱媒進(jìn)口12，二次熱媒出口6等，其分別與換熱器上的換熱管7和殼體內(nèi)的腔體連通，構(gòu)成熱交換裝置26；本發(fā)明的高效節(jié)能模塊腔式換熱器包括多個(gè)熱交換裝置26，其熱交換裝置內(nèi)的管芯為模塊式結(jié)構(gòu)，管芯通過法蘭與筒體11連接，在熱交換裝置26之間設(shè)置熱媒開關(guān)23和冷媒開關(guān)24，熱媒開關(guān)23設(shè)置在前一個(gè)熱交換裝置的一次熱媒出口1與后一個(gè)熱交換裝置的一次熱媒進(jìn)口20之間，使一次熱媒相互連通；冷媒開關(guān)24設(shè)置在前一個(gè)熱交換裝置的二次熱媒進(jìn)口12與后一個(gè)熱交換裝置的二次熱媒出口21之間，使二次熱媒相互連通。
參見圖10、圖11、圖12、管芯由方型管板5和換熱管7和折流板13構(gòu)成，其方型管板5、與方型法蘭封頭3通過法蘭4連接。
為了檢修方便，在每個(gè)熱交換裝置26上都設(shè)有獨(dú)立的冷熱媒進(jìn)出口管道及閥門18，從而使每個(gè)模塊可以獨(dú)立工作，如果其他模塊檢修了，其余的模塊仍然繼續(xù)工作，不影響換熱器的整體效率，使用方便、安全可靠。
為了提高設(shè)備熱效率，有效利用能源；本發(fā)明采用了水包汽逆流加熱，(水還為其它被加熱介質(zhì)，汽可以為高溫蒸汽或高溫水)，而且采用多行程、多流道、多折流，形成了各個(gè)換熱空間區(qū)域加熱，模塊區(qū)域加熱依次分低溫(低)區(qū)加熱、中溫低區(qū)加熱、中溫高區(qū)加熱、高溫低區(qū)加熱、高溫高區(qū)加熱，完全利用了一次熱媒，熱效率高、加熱充分，溫差只有5℃左右。
參見圖4、圖5、所述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器的熱交換裝置26為方箱型結(jié)構(gòu)，其由方型筒體11、多根換熱管7、多個(gè)箱體內(nèi)折流板13、多個(gè)箱體內(nèi)導(dǎo)流板14、管板5、方型法蘭封頭3構(gòu)成；所述的多根換熱管7設(shè)置在方型管板5上；所述的方箱型換熱器內(nèi)的多個(gè)箱體內(nèi)導(dǎo)流板14水平設(shè)置方型筒體11上，在方型筒體11內(nèi)構(gòu)成上下多個(gè)腔體，根據(jù)液體逆流加熱原理，在每個(gè)腔體的進(jìn)出口左右依次錯(cuò)位設(shè)置，構(gòu)成流體通道；所述的折流板13前后依次垂直設(shè)置在多根換熱管7上；所述的熱交換裝置26的方型管板5、方型法蘭封頭3構(gòu)成外腔體，其內(nèi)設(shè)置多個(gè)管板折流板27，構(gòu)成回程通道。本發(fā)明的熱交換裝置26還可以為圓殼式結(jié)構(gòu)；殼體采用低合金鋼板制作。
參見圖10、圖11、為了克服板式換熱器流道間隙小易堵塞，我們采用了細(xì)小的有色金屬或合金U型管為流道，換熱管束為19×1.5(2.0)mm或25×1.5(2.3)mm的雙波紋或無波紋的紫銅管、錳合金、錳鈦合金管或其他合金管。
參見圖6、圖7、圖8、圖9，針對(duì)板式換熱器流速、流量不穩(wěn)定，本發(fā)明采用了換熱管數(shù)量、流量遞減的回程式管板，形成了強(qiáng)制湍流，保證了流速，不用加疏水閥。其在方箱型熱交換裝置26內(nèi)的多個(gè)箱體內(nèi)折流板14構(gòu)成上下多個(gè)腔體，每個(gè)腔體內(nèi)的多根換熱管7的數(shù)量從上到下依次遞減，從而形成了強(qiáng)制湍流，保證了流速及壓降。
為保證安全，本發(fā)明的高效節(jié)能模塊腔式換熱器的每個(gè)加熱裝置26上設(shè)置溫度計(jì)8，壓力表9，安全閥10；為檢修、使用方便，在換熱器的方型筒體上設(shè)置支腿16，在筒體下設(shè)置排污口15。
具體工作過程為參見圖5、圖6、圖7、圖8、圖9；一次熱媒的流程為高溫蒸汽或高溫水通過一次熱媒進(jìn)口2流入封頭3內(nèi)，高溫蒸汽或高溫水通過封頭內(nèi)的管板折流板27導(dǎo)流，高溫蒸汽進(jìn)入換熱管7，U型換熱管7內(nèi)高溫蒸汽或高溫水順流回封頭內(nèi)，進(jìn)入第二回程內(nèi)(即從高溫高區(qū)流入高溫底區(qū))，管板的管數(shù)與流量按比例依次遞減，形成了強(qiáng)制湍流，保證了流速及壓降。然后通過U型換熱管逆流回封頭內(nèi)，再通過封頭內(nèi)的管板折流板27導(dǎo)流，使高溫蒸汽或高溫水從高溫底區(qū)流入中溫高區(qū)即第三回程，然后通過U型換熱管順流回封頭內(nèi)，通過封頭內(nèi)管板折流板27導(dǎo)流，進(jìn)入第四回程(即從中溫高區(qū)流入中溫底區(qū))，管板的管數(shù)與流量按比例遞減，形成了強(qiáng)制湍流，保證了流速及壓降。然后通過U型換熱管逆流回封頭內(nèi)，再次通過封頭內(nèi)管板折流板27導(dǎo)流，流量再次遞減，保證了流速及壓降。使高溫蒸汽或高溫水從中溫底區(qū)流入底溫區(qū)即第五回程，然后通過換熱管順流到左封頭內(nèi)，最后的凝結(jié)水由一次熱媒出口1或19排出。
二次熱媒的流程為殼內(nèi)是被加熱熱媒，被加熱熱媒通過底部管道進(jìn)入殼體，然后通過前后導(dǎo)流和左右折流，通過加熱管區(qū)域加熱，逐漸從底溫區(qū)預(yù)熱到高溫高區(qū)高溫加熱，然后通過頂部管道從殼體流出用于供熱。從底溫區(qū)預(yù)熱到高溫高區(qū)高溫加熱，換熱充分，主要表現(xiàn)在一次熱媒的第五行程加熱二次熱媒的第一行程，一次熱媒的第四行程加熱二次熱媒的第二行程，一次熱媒的第三行程加熱二次熱媒的第三行程，一次熱媒的第二行程加熱二次熱媒的第四行程，一次熱媒的第一行程加熱二次熱媒的第五行程，然后二次熱媒從頂部的熱媒出口流出用于供熱。高溫蒸汽或水從高區(qū)進(jìn)入，然后通過管板和導(dǎo)流板逐漸向低區(qū)遞減，然后從底區(qū)流出。被加熱熱媒從低區(qū)進(jìn)入，然后通過管子之間的導(dǎo)流板和折流板逐漸向高區(qū)遞加，然后從高區(qū)流出。高效模塊腔式換熱器是用高溫蒸汽或水通過換熱管加熱殼內(nèi)的熱媒，它是一種實(shí)現(xiàn)物料之間的熱量傳遞過程。
高效模塊腔式換熱器既采用方箱型結(jié)構(gòu)，還可以是圓殼式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊美觀，體型小，容積大是一般換熱器的三倍，成本卻降低了1/3倍多，節(jié)省用地面積和建筑高度，節(jié)省建筑投資，便于設(shè)計(jì)布置，同時(shí)運(yùn)行方便。采用低合金鋼板和有色合金制作有效防止了腐蝕。承壓能力高，被壓壓降損失小，區(qū)域加熱效率高，耐溫性能好，制造工藝好，成本較低，維護(hù)管理簡(jiǎn)便等性能，使用壽命長(zhǎng)，有效的防止了其他換熱器的一些弊病。
權(quán)利要求
1.高效節(jié)能模塊腔式換熱器，包括一次熱媒出口(1)，一次熱媒進(jìn)口(2)，二次熱媒進(jìn)口(12)，二次熱媒出口(6)，其分別與換熱器上的換熱管(7)和殼體內(nèi)的腔體連通，構(gòu)成熱交換裝置(26)；其特征在于所述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器包括多個(gè)熱交換裝置(26)，其熱交換裝置內(nèi)的管芯為模塊式結(jié)構(gòu)，管芯通過法蘭(4)與筒體(11)連接，在熱交換裝置(26)之間設(shè)置熱媒開關(guān)(23)和冷媒開關(guān)(24)，使其相互連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器，其特征在于所述的熱媒開關(guān)(23)設(shè)置在前一個(gè)熱交換裝置的一次熱媒出口(1)與后一個(gè)熱交換裝置的一次熱媒進(jìn)口(20)之間；所述的冷媒開關(guān)(24)設(shè)置在前一個(gè)熱交換裝置的二次熱媒進(jìn)口(12)與后一個(gè)熱交換裝置的二次熱媒出口(21)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器，其特征在于所述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器的熱交換裝置(26)為方箱型結(jié)構(gòu)，其由方型筒體(11)、多根換熱管(7)、多個(gè)箱體內(nèi)折流板(13)、多個(gè)箱體內(nèi)導(dǎo)流板(14)、管板(5)、方型法蘭封頭(3)構(gòu)成；所述的多根換熱管(7)設(shè)置在方型管板(5)上；所述的方箱型換熱器內(nèi)的多個(gè)箱體內(nèi)導(dǎo)流板(14)水平設(shè)置方型筒體(11)上，在方型筒體(11)內(nèi)構(gòu)成上下多個(gè)腔體，每個(gè)腔體的進(jìn)出口左右依次錯(cuò)位設(shè)置；所述的折流板(13)前后依次垂直設(shè)置在多根換熱管(7)上；所述的熱交換裝置(26)的方型管板(5)、方型法蘭封頭(3)構(gòu)成外腔體，其內(nèi)設(shè)置多個(gè)管板折流板(27)，構(gòu)成回程通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器，其特征在于所述的管芯由方型管板(5)和換熱管(7)和折流板(13)構(gòu)成，其方型管板(5)、與方型法蘭封頭(3)通過法蘭(4)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器，其特征在于所述的方箱型熱交換裝置(26)內(nèi)的多個(gè)箱體內(nèi)折流板(14)構(gòu)成上下多個(gè)腔體，每個(gè)腔體內(nèi)的多根換熱管(7)的數(shù)量從上到下依次遞減。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器，其特征在于所述的換熱管(7)采用U型管。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器，其特征在于所述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器的方型筒體(11)上設(shè)置溫度計(jì)(8)，壓力表(9)，安全閥(10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器，其特征在于所述的高效節(jié)能模塊腔式換熱器的熱交換裝置(26)為圓殼式結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及換熱器，具體說是一種高效節(jié)能模塊腔式換熱器。現(xiàn)有管殼式、板式換熱器通過長(zhǎng)期的實(shí)際使用狀況發(fā)現(xiàn)，都存在工藝比較復(fù)雜、維修費(fèi)用高、設(shè)備不宜拆卸等缺點(diǎn)；而且使用壽命一般在2－3年。本發(fā)明包括多個(gè)熱交換裝置，其熱交換裝置內(nèi)的管芯為模塊式結(jié)構(gòu)，管芯通過法蘭與筒體連接，在熱交換裝置之間設(shè)置熱媒開關(guān)和冷媒開關(guān)，使其相互連通。本發(fā)明應(yīng)用了模塊式結(jié)構(gòu)，容易拆卸更換維修；其的承壓能力高，被壓壓降損失小，區(qū)域加熱效率高，耐溫性能好，制造工藝成熟，容量大，是其他換熱器的一至三倍，成本較低，檢修維護(hù)簡(jiǎn)便性能，使用壽命長(zhǎng)；本發(fā)明的工藝科學(xué)，便于檢修，工藝管道便于安裝，且使用壽命長(zhǎng)，使用壽命為15－20年。
文檔編號(hào)F28D1/04GK1800765SQ20051002277
公開日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2005年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月31日
發(fā)明者冉昭杰, 汪元春, 賀宗仁 申請(qǐng)人:西安華廣電站鍋爐有限公司