一種管殼式熱交換系統(tǒng)及換熱器的制造方法
【專利摘要】一種管殼式換熱器，包括筒體、位于筒體一端的封蓋，筒體中設置內(nèi)膽，內(nèi)膽上下兩側(cè)設有冷卻液入口與冷卻液出口，內(nèi)膽與筒體之間經(jīng)由內(nèi)膽蓋板密封，封蓋與蓋板同側(cè)設置，內(nèi)膽中設有包括至少一根異型W狀換熱管的換熱管束結(jié)構(gòu)，異型W狀換熱管由同一直管段折彎而成，包括位于不同平面同向開口的第一U型管與第二U型管，第一U型管與第二U型管的各自一直管經(jīng)由一折彎管相連以形成反向開口的第三U型管，異型W狀換熱管沿換熱器的徑向均勻錯列排布設置，第一U型管與第二U型管的另一直管作為開口管分別穿過換熱器內(nèi)膽的蓋板，不同異型W狀換熱管之間的開口管經(jīng)由管接件相互串接設置，本發(fā)明所示的管殼式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊、且使用安全、高效。
【專利說明】一種管殼式熱交換系統(tǒng)及換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種應用于新能源領(lǐng)域的熱交換技術(shù)，尤其適用于高壓、高流量、高流 速氣體的冷卻應用。
【背景技術(shù)】
[0002] 各種類型的換熱器已廣泛應用于加工、動力、運輸、空調(diào)、制冷、低溫、熱量回收、替 代燃料和制造領(lǐng)域，其中管殼式換熱器因可適用于任何容量及從低溫到高溫、從高真空到 超高壓以及任意溫度和壓差的流體間等優(yōu)點，廣泛應用于節(jié)能、能量轉(zhuǎn)換、能量回收以及新 能源等領(lǐng)域。
[0003] 燃料電池汽車是近年發(fā)展起來的一種有望徹底解決長期困擾人類的汽車尾氣排 放污染和化石燃料枯竭兩大難題的終極方案。燃料電池汽車以氫為燃料，通過與空氣中的 氧發(fā)生電化學反應產(chǎn)生電能以作為汽車的動力源，由于不需要機械傳動部件，整個汽車行 駛過程安靜而環(huán)保，燃料電池在工作中除了輸出電，僅排出純凈水。目前燃料電池汽車的車 載儲氫方法仍以高壓儲氫為主，為確保其續(xù)駛里程與傳統(tǒng)燃油汽車相當，需采用70MPa儲 氫技術(shù)，而考慮到重量和耐壓因素，車載儲氫容器則采用復合材料儲氫瓶。由于復合材料儲 氫瓶的使用溫度范圍為-40至85°C，而不采取控溫措施的70MPa氫氣快速加注，會因氫加注 過程的壓縮熱和焦耳-湯普森效應，將使瓶內(nèi)溫度升至120°C以上，遠超儲氫瓶的許可使用 溫度范圍，帶來極大的安全隱患。因此氫氣加注前，必須采取氫氣預冷處理。由于氫氣的加 注壓力高達70MPa，氫氣易泄漏及加注瞬間的高流量和高流速等特點，目前市場上眾多的換 熱器中并無合適的類型可供選用，而需要按燃料電池汽車氫加注的實際情況，開發(fā)一款新 穎的換熱系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、安全、高效的管殼式熱交換系統(tǒng)及換熱器， 較好地解決燃料電池汽車加注高壓、高流量、高流速氫氣過程的氫氣預冷問題。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明的解決方案是：
[0006] -種換熱管束結(jié)構(gòu)，包括至少一根異型W狀換熱管，所述異型W狀換熱管由同一直 管段折彎而成，包括位于不同平面同向開口的第一 U型管與第二U型管，所述第一 U型管與 所述第二U型管的各自一直管經(jīng)由一折彎管相連以形成反向開口的第三U型管，所述異型 W狀換熱管沿換熱器的徑向均勻錯列排布設置，且異型W狀換熱管之間分別連通。
[0007] 所述第一 U型管與第二U型管的另一直管作為開口管，不同異型W狀換熱管之間 的開口管之間經(jīng)由管接件相互串接設置。
[0008] 所述開口管分別穿過換熱器內(nèi)膽的蓋板；
[0009] 進一步的，所述穿過換熱器內(nèi)膽蓋板的其中兩開口管作為被換熱介質(zhì)的入口管與 出口管分別穿過換熱器筒體的封蓋設置。
[0010] -種管殼式換熱器，包括筒體、位于筒體一端的封蓋，所述筒體中設置內(nèi)膽，所述 內(nèi)膽上下兩側(cè)設有冷卻液入口與冷卻液出口，所述內(nèi)膽與所述筒體之間經(jīng)由內(nèi)膽蓋板密 封，所述封蓋與所述蓋板同側(cè)設置，所述內(nèi)膽中設有前述的換熱管束結(jié)構(gòu)。
[0011] 所述換熱管束之間還布置至少一塊導流板，所述導流板為復疊結(jié)構(gòu)并沿換熱器軸 向設置，包括一主隔板以及疊加對稱設置于所述主隔板上的兩從隔板，所述主隔板為一端 缺失的圓板截體，所述從隔板為圓環(huán)截體，所述復疊結(jié)構(gòu)導流板的外徑與所述內(nèi)膽的內(nèi)徑 相等，所述主隔板與所述從隔板上分別對應所述異型W狀換熱管設置多個開孔以使得所述 異型W狀換熱管穿過所述導流板設置，且所述主隔板與所述從隔板重疊部分還設有多個固 定孔，便于相鄰的導流板之間固定連接。
[0012] 所述主隔板的開孔包括位于主隔板中的多個大圓孔以及位于主隔板外邊緣處的 多個第一 U型孔，所述從隔板的開孔包括位于從隔板內(nèi)邊緣的多個第二U型孔，所述第一 U 型孔與所述第二U型孔疊加以形成多個大圓孔，所述大圓孔的位置對應該導流板所固定的 異型W狀換熱管的位置設置。
[0013] 優(yōu)選的，所述主隔板與所述從隔板同心設置且二者的外徑與所述內(nèi)膽的內(nèi)徑相 等。
[0014] 所述導流板的缺口為上下交錯布置以強制導流。
[0015] 所述內(nèi)膽與筒體之間為真空隔熱層。
[0016] 優(yōu)選的，所述筒體外側(cè)還設有外保溫層。
[0017] 所述真空隔熱層和封蓋內(nèi)均采用抽真空方式隔熱。
[0018] 進一步的，所述封蓋內(nèi)接出管路并接入第二真空球閥以抽真空，所述真空隔熱層 內(nèi)接出管路并接入第一真空球閥以抽真空。
[0019] -種管殼式熱交換系統(tǒng)，包括前述的管殼式換熱器以及分別與所述管殼式換熱器 相連的內(nèi)膽壓力監(jiān)控與保護模塊、封蓋壓力監(jiān)控與保護模塊以及換熱器真空隔熱層壓力監(jiān) 控模塊；
[0020] 所述內(nèi)膽壓力監(jiān)控與保護模塊包括PLC、分別與所述PLC相連的電磁閥和內(nèi)膽壓 力傳感器、內(nèi)膽爆破片，所述電磁閥位于被換熱介質(zhì)的入口管路上，所述內(nèi)膽壓力傳感器與 內(nèi)膽爆破片分別安裝在換熱器內(nèi)膽冷卻液出口回路上，所述PLC接受并處理所述內(nèi)膽壓力 傳感器傳輸?shù)男盘栆詧缶?或驅(qū)動所述電磁閥開閉所述被換熱氣體入口管路；
[0021] 所述封蓋壓力監(jiān)控與保護模塊包括所述PLC、分別與所述PLC相連的電磁閥和封 蓋壓力傳感器、封蓋爆破片，所述封蓋壓力傳感器與封蓋爆破片分別安裝在換熱器封蓋的 接出管路上以監(jiān)控換熱管束接頭的泄漏情況，所述PLC接受并處理所述封蓋壓力傳感器的 信號以報警并/或驅(qū)動所述電磁閥開閉被換熱氣體入口；
[0022] 所述換熱器內(nèi)膽真空隔熱層壓力監(jiān)控模塊包括PLC、與所述PLC相連的真空隔熱 層壓力傳感器，所述真空隔熱層壓力傳感器安裝在真空隔熱層接出管路上以監(jiān)測所述真空 隔熱層真空度，所述真空隔熱層壓力傳感器將真空隔熱層壓力信號送至PLC處理，若判斷 壓力升高，所述PLC發(fā)出壓力升高報警信號。
[0023] 由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是：
[0024] (1)本發(fā)明所示的換熱管束采用錯列疊排布置方式，換熱器布管密度高，緊湊性 好：換熱管束的開口管錯列排布，折彎管交叉疊排，以最大限度利用換熱筒體內(nèi)的空間，提 高布管密度，使換熱器更緊湊。
[0025] (2)本發(fā)明所示的管殼式換熱器：(a)由于換熱器內(nèi)膽內(nèi)沒有任何管接頭，管子連 接泄漏的概率為零，安全性好；(b)復疊組合式導流板安裝、拆卸方便，對每一根換熱管逐 段起到固定作用，防止氣液流動引起管束抖動，且導流板的缺口為上下交錯布置，起到強制 導流作用，以增加換熱效果；（c)內(nèi)膽真空隔熱層疊加保溫材料的方式，隔熱效果好，熱損 失??；（d)封蓋真空設計，既提高了管束接頭的隔熱效果，又使接頭的拆裝和維護更方便； (e)筒體的外表面再包裹外保溫層，確保換熱器換熱介質(zhì)熱損失最小。
[0026] (3)本發(fā)明所示的管殼式換熱系統(tǒng)，通過多點壓力監(jiān)控并聯(lián)動氣體入口閥門開關(guān) 及爆破片設計，最大化的保證了系統(tǒng)的安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明換熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明換熱器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖3 (a)為異形W狀換熱管一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖3(b)為圖3(a)所示實施例中異形ff狀換熱管的折彎角度示意圖；
[0031] 圖3(c)為圖3(a)所示實施例中異形W狀換熱管的左視圖；
[0032] 圖4為疊排布置的換熱管束開口管（上部）布置示意圖；
[0033] 圖5為疊排布置的換熱管束的折彎管（底部）布置示意圖；
[0034] 圖6為換熱管束開口端穿出筒體法蘭蓋示意圖；
[0035] 圖7為換熱管束開口端相互連接示意圖；
[0036] 圖8為導流板組合前的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖9為復疊式導流板組合后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖10為本發(fā)明導流板固定安裝示意圖；
[0039] 圖11為換熱管束開口端穿出筒體封蓋示意圖；
[0040] 圖中標號：
[0041] 101PLC，103第一真空球閥，104真空隔熱層壓力傳感器，105內(nèi)膽（殼層）壓力傳 感器，106內(nèi)膽爆破片，107電磁閥，108封蓋爆破片，109第二真空球閥，111封蓋壓力傳感 器；
[0042] 200換熱器，201封蓋，202管束接頭，203內(nèi)膽蓋板，204內(nèi)膽，205真空隔熱層，206 筒體，207外保溫層，208導流板，209主隔板，210從隔板，211大圓孔，212U形孔，213小圓 孔，214冷卻液出口，215冷卻液入口，216長螺栓；
[0043] 300換熱管束結(jié)構(gòu)，301第一 U型管，302第二U型管，304折彎管，305第三U型管， 306管接件、307開口管。
【具體實施方式】
[0044] 以下結(jié)合附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0045] 如圖1所不，本發(fā)明公開了一種管殼式熱交換系統(tǒng)，包括如管殼式換熱器200、分 別與管殼式換熱器200相連的內(nèi)膽壓力監(jiān)控與保護模塊、封蓋壓力監(jiān)控與保護模塊以及換 熱器200內(nèi)膽真空隔熱層壓力監(jiān)控模塊，內(nèi)膽壓力監(jiān)控與保護模塊、封蓋壓力監(jiān)控與保護 模塊以及換熱器內(nèi)膽真空隔熱層壓力監(jiān)控模塊共用PLC101和電磁閥107。
[0046] 其中，內(nèi)膽壓力監(jiān)控與保護模塊由安裝在換熱器200內(nèi)膽冷卻液出口 214回 路上的內(nèi)膽壓力傳感器105、內(nèi)膽爆破片106、電磁閥107和PLC(Programmable Logic Controller) 101組成。內(nèi)膽壓力傳感器105安裝在換熱器內(nèi)膽冷卻液出口 214回路，電磁 閥107位于被換熱氣體入口，PLC接受并處理內(nèi)膽壓力傳感器105傳輸?shù)男盘栆则?qū)動電磁 閥107開、閉被換熱氣體入口。當意外因素導致殼層內(nèi)壓力升高，內(nèi)膽壓力傳感器105將信 號送至PLC101，PLC101則發(fā)出報警信號；若壓力進一步升高，PLC101將發(fā)出切斷換熱管束 氣源指令即關(guān)閉被換熱氣體入口電磁閥107 ;如果壓力繼續(xù)升高至內(nèi)膽爆破片106的設定 限值，內(nèi)膽爆破片106將泄放殼程內(nèi)壓力，從而保護系統(tǒng)安全。
[0047] 封蓋壓力監(jiān)控與保護模塊由安裝在換熱器封蓋201接出管路上的封蓋壓力傳感 器111、封蓋爆破片108、第二真空球閥109、電磁閥107和PLC101組成。封蓋壓力傳感器111 安裝在換熱器封蓋201接出管路上以監(jiān)控換熱管束接頭202的泄漏情況，PLC101接受并處 理所述封蓋壓力傳感器111的信號以驅(qū)動電磁閥107開閉被換熱氣體入口。封蓋201內(nèi)通 過第二真空球閥109抽真空來保證換熱管束接頭202及相應連接管件的隔熱，提高換熱效 率，同時便于監(jiān)控換熱管束接頭202的泄漏情況，一旦封蓋201內(nèi)真空度下降，壓力升高，封 蓋壓力傳感器111將信號送至PLC101，PLC101發(fā)出報警信號；壓力進一步升高，PLC101將 發(fā)出切斷換熱管束氣源指令即關(guān)閉被換熱氣體入口電磁閥107 ;如果壓力繼續(xù)升高至封蓋 爆破片108的設定限值，封蓋爆破片108將泄放封蓋201內(nèi)的壓力，從而保護系統(tǒng)安全。 [0048] 換熱器內(nèi)膽真空隔熱層壓力監(jiān)控模塊由安裝在真空隔熱層接出管路上的真空隔 熱層壓力傳感器104和PLC101組成。真空隔熱層通過第一真空球閥103抽真空來保證換 熱器真空隔熱層的隔熱，提高換熱效率。一旦真空隔熱層真空度下降，壓力升高，真空隔熱 層壓力傳感器104將信號送至PLC101，發(fā)出壓力升高報警信號。
[0049] 管殼式換熱器200,如圖2所不，包括筒體206、位于筒體206 -端的封蓋201，筒 體206中設置內(nèi)膽204,內(nèi)膽204上下兩側(cè)設有冷卻液入口 215與冷卻液出口 214,內(nèi)膽204 與筒體206之間經(jīng)由內(nèi)膽蓋板203 (本實施例中，其為法蘭蓋203)密封，封蓋201與蓋板 203同側(cè)設置，換熱器內(nèi)膽204中通入換熱介質(zhì)（冷卻液），內(nèi)膽204中設有的換熱管束結(jié) 構(gòu)300,被換熱介質(zhì)（氫氣）通入換熱管束結(jié)構(gòu)300中。
[0050] 內(nèi)膽204與筒體206之間為真空隔熱層205,筒體206外表面再包裹保溫材料層 207,確保換熱器200換熱介質(zhì)熱損失最小，換熱器封蓋201內(nèi)同樣真空設置。本實施例中， 內(nèi)膽隔熱層205和封蓋201內(nèi)均采用抽真空方式隔熱：封蓋201、蓋板203所圍成的空間內(nèi) 接出管路，并在該管路上接入第二真空球閥109,封蓋201內(nèi)經(jīng)由第二真空球閥109抽真空 來保證換熱管束接頭202及相應連接管件的隔熱，提高換熱效率，同時便于監(jiān)控換熱管束 接頭202的泄漏情況；真空隔熱層205也是接出管路并在該管路上接入第一真空球閥103， 通過第一真空球閥103抽真空來保證換熱器內(nèi)膽的隔熱，提高換熱效率。
[0051] 換熱管束結(jié)構(gòu)300包括至少一根異型W狀換熱管，如圖3所示，為了保證換熱管束 結(jié)構(gòu)300位于內(nèi)膽204中的部分處于不漏氣狀態(tài)，防止由于管段間的連接縫隙導致漏氣情 況的產(chǎn)生，整個異型W狀換熱管是由一直管段到折彎而成，其包括位于不同平面同向開口 的第一 U型管301與第二U型管302,第一 U型管301的一直管與第二U型管302的一直管 經(jīng)由一折彎管304相連以形成反向開口的第三U型管305。每根異型W狀換熱管的開口管 307 (即第一 U型管301與第二U形管302的二者各自不構(gòu)成第三U形管305的另一直管） 穿過換熱器筒體法蘭蓋203 (見附圖6)，并經(jīng)管接件306相互連接以形成管束接頭202 (見 附圖7)，本實施例中，管接件306為直角彎加U形短管連接結(jié)構(gòu)，其既可卡套連接，也可以用 焊接連接。管束的其余部分則在換熱器內(nèi)膽204內(nèi)，確保筒體內(nèi)膽204中沒有管束連接點， 杜絕了筒體內(nèi)管束向殼層泄漏氣體的可能，且如圖1所示，穿過換熱器內(nèi)膽蓋板203的其中 兩直管作為被換熱介質(zhì)的入口管與出口管分別穿過換熱器筒體的封蓋201設置以方便被 換熱介質(zhì)的引入與引出。
[0052] 多根異型W狀換熱管沿換熱器200的徑向均勻錯列排布設置，異型W狀換熱管開 口管307錯列排布（如附圖4)，其中，標號I指代的是一根異型W狀換熱管布置完畢后，兩 根開口管307與折彎管304的位置，彎管端交叉疊排（如附圖5)，其中，標號II指代的是該 異型W狀換熱管布置完畢后，第一 U型管301與第二U型管302中折彎段的位置，這樣立體 的設置可最大限度利用換熱筒體內(nèi)的空間，提高布管密度。
[0053] 異型W狀換熱管之間還設有至少一塊導流板208,導流板208為復疊結(jié)構(gòu)并沿換 熱器200軸向設置，其作用主要是：1)導流板208的缺口為上下交錯布置，起到強制導流作 用，以增加換熱效果；2)對每一根異型W狀換熱管逐段起到固定作用，防止氣液流動引起管 束抖動；
[0054] 如圖8和圖9所示，導流板208包括一主隔板209以及疊加對稱設置于主隔板209 上表面兩側(cè)的從隔板210,主隔板209為一端缺失的圓板截體，從隔板210為圓環(huán)截體，二者 同心設置且外徑與內(nèi)膽的內(nèi)徑相等，異型W狀換熱管穿過導流板208設置，主隔板209與從 隔板210上分別對應異型W狀換熱管設置多個開孔，且主隔板209與從隔板210重疊部分 還設有多個固定孔，便于利用螺栓固定主隔板與從隔板，使得相鄰的導流板之間固定連接。
[0055] 其中，主隔板209的開孔包括位于主隔板209中的多個大圓孔211以及位于主隔 板209外邊緣處的多個第一 U型孔212,所述從隔板的開孔包括位于從隔板210內(nèi)邊緣的多 個第二U型孔212,第一U型孔與第二U型孔疊加以再次形成多個大圓孔211，大圓孔211的 位置對應該導流板所固定的異型W狀換熱管的位置設置，且大圓孔211的直徑與異型W狀 換熱管的管徑相同。
[0056] 相鄰的導流板208呈雙向交錯安裝于換熱管束上，這樣安裝完畢后內(nèi)膽204中注 入的冷卻液只能沿導流板208上的缺失端行進，以提高換熱效率。
[0057] 以下結(jié)合一種管殼式熱交換系統(tǒng)的具體安裝過程對本發(fā)明進一步說明。
[0058] (1)換熱管束結(jié)構(gòu)300與導流板208的安裝與固定。
[0059] 本實施例中，以5根長度為6米的3/8'（內(nèi)徑7. 416,外徑9. 525)不銹鋼管作為 換熱管束，以氫氣為被換熱介質(zhì)，分以下步驟完成加工和裝配。
[0060] 每根換熱管束折彎成帶角度的W型，共設有5根異型W狀換熱管，每根異型W狀換 熱管的具體彎管角度如附圖3(a)所示。折彎完畢的管束如附圖3(b)、附圖3(c)所示。折 彎后U形管的半徑為25_。將W形管束沿換熱器200徑向均勻錯列疊排布置。管束的開口 管的排列如附圖4所示，折彎管的排列如附圖5所示。
[0061] 由于異形W狀管束設計，使得通常的單塊導流板208設計無法安裝，故需要將復疊 結(jié)構(gòu)導流板208依次進行組合拼裝，如附圖8所示和附圖9所示，首先將每根異形W狀管束 的開口管穿過主隔板209中相對較大的大圓孔211，其余直管部分則穿過主隔板209外邊緣 處的第一 U形孔212,然后分別將兩個從隔板210從兩側(cè)套上直管部分，使從隔板210內(nèi)側(cè) 邊緣的第二U形孔212與主隔板209的第一 U形孔212部分重疊而形成固定換熱管束的大 圓孔211，主隔板209和從隔板210上對應還設置小圓孔213,當二者重疊時（如附圖9所 不）小圓孔213相互對齊，以備后續(xù)穿長螺檢216固定導流板208,如附圖9所不。導流板 208的安裝數(shù)量視設計要求而定。本實施例沿換熱器200軸向等距安裝20塊導流板208。 [0062] 本實施例中，相鄰的導流板呈雙向交錯安裝于換熱管束上，導流板之間通過長螺 栓216穿過導流板上的小圓孔4(如附圖9所示）交錯安裝連接固定，如附圖10所示。相 鄰導流板間的長螺栓216套以金屬套管，以支撐導流板，長螺栓216尾端用螺母收緊固定。 該連接方式使導流板擁有較高的整體強度，且由于導流板208上的缺口交錯設置，當內(nèi)膽 204中注入冷卻液時，冷卻液的流經(jīng)路徑被導流板分割成S型，可有效的形成對冷卻液的導 向流動作用。
[0063] (2)換熱器200結(jié)構(gòu)的安裝與固定。
[0064] 導流板固定完畢的換熱管束的10個開口管307穿過筒體法蘭蓋板203的穿板接 頭固定后（如附圖6所示），整體放入帶有真空隔熱層的換熱器內(nèi)膽204 (如附圖2所示）。 然后如圖7所示，依次通過卡套直管彎和U形短管，將其中的8個開口管307串接連接，使 得5根異形W狀管束串聯(lián)聯(lián)通設置，剩余的2個開口管307作為被換熱介質(zhì)的入口端和出 口端，該入口和出口端繼續(xù)通過換熱器封蓋201的穿板接頭穿出封蓋，如附圖11所示，以方 便被換熱介質(zhì)的導入與導出。
[0065] 上述各組件組裝完畢后，換熱器封蓋法蘭、筒體法蘭、筒體法蘭蓋板間襯以密封墊 片并用螺栓緊固法蘭，并在換熱器筒體及封蓋外表面包覆橡塑板保溫材料作為外保溫層 207。
[0066] (3)管殼式熱交換系統(tǒng)的連接。
[0067] 如附圖1所示，換熱器200組裝完畢后，在其冷卻液出口 211的管路上接入內(nèi)膽 壓力傳感器105和內(nèi)膽爆破片106 ;在真空隔熱層205上部接出管路并接入真空隔熱層壓 力傳感器104和第二真空球閥103 ;在封蓋201底部接出管路并接入封蓋壓力傳感器111、 第二真空球閥109、封蓋爆破片108 ;在換熱管束氣體入口管路接入電磁閥107,并將電磁 閥107、內(nèi)膽壓力傳感器105、封蓋壓力傳感器111、真空隔熱層壓力傳感器104的信號接入 PLC101 ;分別打開真空球閥103和109,抽真空至接近-0. IMPa。換熱器冷卻液入口 215和 冷卻液出口 214分別接入制冷機組，本發(fā)明的熱交換系統(tǒng)即可正常工作。
[〇〇68] 上述的對實施例的描述是為便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能理解和使用本發(fā) 明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的 一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例， 本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā) 明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種換熱管束結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括至少一根異型W狀換熱管，所述異型W狀換熱 管包括位于不同平面同向開口的第一 U型管與第二U型管，所述第一 U型管與所述第二U 型管的各自一直管經(jīng)由一折彎管相連以形成反向開口的第三U型管，所述異型W狀換熱管 沿換熱器的徑向均勻錯列排布設置，且異型W狀換熱管之間分別連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱管束結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述第一U型管與第二U型管的 另一直管作為開口管，不同異型W狀換熱管之間的開口管之間經(jīng)由管接件相互串接設置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的換熱管束結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述開口管分別穿過換熱器內(nèi) 膽的蓋板； 優(yōu)選的，所述穿過換熱器內(nèi)膽蓋板的其中兩開口管作為被換熱介質(zhì)的入口管與出口管 分別穿過換熱器筒體的封蓋設置。
4. 一種管殼式換熱器，包括筒體、位于筒體一端的封蓋，所述筒體中設置內(nèi)膽，所述內(nèi) 膽上下兩側(cè)設有冷卻液入口與冷卻液出口，所述內(nèi)膽與所述筒體之間經(jīng)由內(nèi)膽的蓋板密 封，其特征在于：所述封蓋與所述蓋板同側(cè)設置，所述內(nèi)膽中設有如權(quán)利要求1所述的換熱 管束結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的管殼式換熱器，其特征在于：所述換熱管束之間還布置至少 一塊導流板，所述導流板為復疊結(jié)構(gòu)并沿換熱器軸向設置，包括一主隔板以及疊加對稱設 置于所述主隔板上的兩從隔板，所述主隔板為一端缺失的圓板截體，所述從隔板為圓環(huán)截 體，所述復疊結(jié)構(gòu)導流板的外徑與所述內(nèi)膽的內(nèi)徑相等，所述主隔板與所述從隔板上分別 對應所述異型W狀換熱管設置多個開孔以使得所述異型W狀換熱管穿過所述導流板設置， 且所述主隔板與所述從隔板重疊部分還設有多個固定孔，便于相鄰的導流板之間固定連 接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的管殼式換熱器，其特征在于：所述主隔板的開孔包括位于主 隔板中的多個大圓孔以及位于主隔板外邊緣處的多個第一 U型孔，所述從隔板的開孔包括 位于從隔板內(nèi)邊緣的多個第二U型孔，所述第一 U型孔與所述第二U型孔疊加以形成多個 大圓孔，所述兩類大圓孔的位置對應該導流板所固定的異型W狀換熱管的位置設置； 優(yōu)選的，所述主隔板與所述從隔板同心設置且二者的外徑與所述內(nèi)膽的內(nèi)徑相等。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的管殼式換熱器，其特征在于：所述導流板的缺失端為上下交 錯布置以強制導流。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4至7任一項所述的管殼式換熱器，其特征在于：所述內(nèi)膽與筒體之 間為真空隔熱層； 優(yōu)選的，所述筒體外側(cè)還設有外保溫層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8任一項所述的管殼式換熱器，其特征在于：所述真空隔熱層和封蓋 內(nèi)均采用抽真空方式隔熱； 優(yōu)選的，述封蓋內(nèi)接出管路并接入第二真空球閥以抽真空，所述真空隔熱層內(nèi)接出管 路并接入第一真空球閥以抽真空。
10. -種管殼式熱交換系統(tǒng)，其特征在于：包括如權(quán)利要求4所述的管殼式換熱器以及 分別與所述管殼式換熱器相連的內(nèi)膽壓力監(jiān)控與保護模塊、封蓋壓力監(jiān)控與保護模塊以及 換熱器真空隔熱層壓力監(jiān)控模塊； 所述內(nèi)膽壓力監(jiān)控與保護模塊包括PLC、分別與所述PLC相連的電磁閥和內(nèi)膽壓力傳 感器、內(nèi)膽爆破片，所述電磁閥位于被換熱介質(zhì)的入口管路上，所述內(nèi)膽壓力傳感器與內(nèi)膽 爆破片分別安裝在換熱器內(nèi)膽冷卻液出口回路上，所述PLC接受并處理所述內(nèi)膽壓力傳感 器傳輸?shù)男盘栆詧缶?或驅(qū)動所述電磁閥開閉所述被換熱氣體入口管路； 所述封蓋壓力監(jiān)控與保護模塊包括PLC、分別與所述PLC相連的電磁閥和封蓋壓力傳 感器、封蓋爆破片，所述封蓋壓力傳感器與封蓋爆破片分別安裝在換熱器封蓋的接出管路 上以監(jiān)控換熱管束接頭的泄漏情況，所述PLC接受并處理所述封蓋壓力傳感器的信號以報 警并/或驅(qū)動所述電磁閥開閉被換熱氣體入口； 所述換熱器內(nèi)膽真空隔熱層壓力監(jiān)控模塊包括PLC、與所述PLC相連的真空隔熱層壓 力傳感器，所述真空隔熱層壓力傳感器安裝在真空隔熱層接出管路上以監(jiān)測所述真空隔熱 層真空度，所述真空隔熱層壓力傳感器將真空隔熱層壓力信號送至PLC處理，若判斷壓力 升高，所述PLC發(fā)出壓力升高報警信號。
【文檔編號】F25B39/00GK104101245SQ201410301723
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】周偉, 明崗, 張存滿, 呂洪 申請人:同濟大學