本發(fā)明涉及換熱器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙管程換熱器。
背景技術(shù)：
換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備。換熱能力由換熱流體性質(zhì)、換熱流體溫差、流體的流速、換熱面的幾何形狀等諸多因素決定。換熱流體性質(zhì)是流體自身特性，很難改變，同時(shí)，換熱溫差是換熱流體在特定工況下的技術(shù)條件，也很難改變。因此，提高換熱能力，需要在換熱設(shè)備的幾何形狀上和流體流速上進(jìn)行適當(dāng)改變。正常工作中，由于管殼式換熱器的殼程流體的流通面積較大，流速很難提高，制約了換熱能力提高；板式換熱器的流通夾縫寬度有限，液體在1mm～3mm的空間流動(dòng)，阻力呈指數(shù)變化，消耗外加動(dòng)力較大，經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)遜于管內(nèi)流動(dòng)，流速與換熱系數(shù)呈現(xiàn)指數(shù)變化。當(dāng)前，寬流道板式換熱器得以應(yīng)用，換熱膜層增厚，不利于提高換熱效率；特別對于污水的換熱，液體流速的降低，不利于清除污垢。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供了一種節(jié)能、高效的雙管程換熱器。
本發(fā)明所述技術(shù)方案如下：
一種雙管程換熱器，包括冷凝腔，所述的冷凝腔下方通過上升下降管連通蒸發(fā)腔，所述的蒸發(fā)腔、冷凝腔與上升下降管之間的空腔形成一個(gè)封閉高真空度空腔，所述的封閉高真空度空腔內(nèi)充裝低沸點(diǎn)工作介質(zhì)，所述的冷凝腔內(nèi)安裝有冷媒管束，所述的蒸發(fā)腔內(nèi)安裝有熱媒管束。
所述的冷媒管束和熱媒管束在用于污水的換熱是為直管束，能夠?qū)崿F(xiàn)反沖洗，來提高設(shè)備的使用壽命。
一種雙管程換熱器使用時(shí)，可以多組串聯(lián)，來提高換熱溫差，也可以進(jìn)行多組并聯(lián)，來適應(yīng)大流量換熱系統(tǒng)，在多組串聯(lián)或多組并聯(lián)工況下，可以根據(jù)需要再封閉高真空度的空腔內(nèi)充裝不同的低沸點(diǎn)工作介質(zhì)。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：
通過將換熱流體的冷媒和熱媒都設(shè)計(jì)在管程內(nèi)流動(dòng)，冷熱管束外形成空腔，空腔內(nèi)抽成一定程度的真空，并充低沸點(diǎn)工作介質(zhì)，且可實(shí)現(xiàn)分段，有效提高換熱溫差。在流通阻力提高有限前提下，有效提高流速，且換熱溫差得以提高，使得換熱系數(shù)得以提高，換熱面積減小，設(shè)備重量減少，造價(jià)降低。
在封閉高真空度空腔內(nèi)形成趨于零熱阻的導(dǎo)體，低熱阻換熱使得換熱損失減少。流速的有效增加，大幅度提高換熱系數(shù)，使得換熱系數(shù)比管殼式換熱器的增加3～5倍，但多出一個(gè)管壁換熱過程，綜合對比，結(jié)合與實(shí)際測量數(shù)據(jù)，完成相同換熱量的設(shè)備，重量僅為管殼式換熱器的35～66％。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
如圖1所示，一種雙管程換熱器，包括冷凝腔2，所述的冷凝腔2下方通過上升下降管1連通蒸發(fā)腔4，所述的蒸發(fā)腔4、冷凝腔2與上升下降管1之間的空腔形成一個(gè)封閉高真空度空腔，所述的封閉高真空度空腔內(nèi)充裝低沸點(diǎn)工作介質(zhì)，所述的冷凝腔2內(nèi)設(shè)有冷媒管束3，所述的蒸發(fā)腔4內(nèi)設(shè)有熱媒管束5。
所述的冷媒管束3和熱媒管束5在用于污水的換熱是為直管束，能夠?qū)崿F(xiàn)反沖洗，來提高設(shè)備的使用壽命。
一種雙管程換熱器使用時(shí)，可以多組串聯(lián)，來提高換熱溫差，也可以進(jìn)行多組并聯(lián)，來適應(yīng)大流量換熱系統(tǒng)，在多組串聯(lián)或多組并聯(lián)工況下，可以根據(jù)需要再封閉高真空度的空腔內(nèi)充裝不同的低沸點(diǎn)工作介質(zhì)。
工作時(shí)，熱媒流體(水)進(jìn)入熱媒管束5，熱媒流體在流動(dòng)過程中，熱媒管束5的管壁溫度提高，使得蒸發(fā)腔4內(nèi)的低沸點(diǎn)工作介質(zhì)成為高溫高壓氣液混合物后，進(jìn)入冷凝腔2，在冷凝腔2內(nèi)，高溫高壓氣液混合物在冷媒管束3的外壁冷凝放熱，通過冷媒管束3對冷媒管束3內(nèi)冷媒流體進(jìn)行加熱。當(dāng)蒸發(fā)腔4與冷凝腔2內(nèi)氣液混合物溫度相等時(shí)，實(shí)現(xiàn)熱量傳遞過程中趨于零熱阻。冷媒流體與熱媒流體分別在冷媒管束2和熱媒管束4內(nèi)，冷熱流體混合的幾率減少，有利于危險(xiǎn)性流體的換熱。冷媒流體與熱媒流體分別在冷媒管3束和熱媒管束4內(nèi)，由于單管直徑較小，承壓能力強(qiáng)，能用于相對高壓液體的換熱。單組裝置可對冷熱流體的流量進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得裝置便于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，有利于設(shè)備的串聯(lián)和并聯(lián)使用。
對本發(fā)明設(shè)備做以下測試：
以進(jìn)行10m3洗浴污水余熱回收利用為例進(jìn)行測試，其中洗浴污水進(jìn)口溫度35℃，水流量為40m3/h，通過本發(fā)明換熱器進(jìn)行加熱10m3清水，清水進(jìn)口溫度為10℃，水流量為40m3/h，選擇直徑25mm，壁厚為2.5mm，且內(nèi)壁進(jìn)行搪瓷處理的中低壓鍋爐管作為換熱管，冷熱管束數(shù)量均為24根，長度2m。對比管殼換熱器選擇管程選擇48根，長度2m，且在殼程進(jìn)行四次折流，設(shè)備重量基本一致。
經(jīng)過1小時(shí)循環(huán)降溫，本發(fā)明換熱器洗浴污水溫度降低至24.6℃，污水放熱量為4.186×10×1000×(35-24.6)/3600＝120.92kw；總換熱面積(25-2×2.5)×10-3×0.02×3.14×2×48＝6.0228㎡；清水溫度升高至20℃，換熱對數(shù)溫差為
而管殼換熱器洗浴污水溫度降低至30℃，污水放熱量為4.186×10×1000×(35-30)/3600＝58.14kw；總換熱面積(25-2×2.5)×10-3×0.02×3.14×2×48＝6.0228㎡；清水升高至14.8℃，換熱對數(shù)溫差為
綜上，在總換熱面積一致，工程邊界一致前提下，雙管程換熱器的換熱系數(shù)明顯大于管殼換熱器。利用數(shù)值模擬分析，在管程0.5～2m/s的流速區(qū)間內(nèi)，雙管程管熱器優(yōu)勢明顯，在管程流速低于0.1m/s時(shí)，兩者差別很小。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。