CN100420911C - 管壳式汽动换热器和汽动换热机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管壳式换热器、以及使用上述管壳式换热器的汽动换热机组。管壳式汽动换热器的改进之处在于：所述的后管板上固定有一圆锥形喷射器，喷射器的底部位于管束出口的四周，喷射器的顶部与混合媒出口相对并留有间隙；位于喷射器底部圆周外的后管板上开有若干小孔，喷射器与混合腔封头之间形成混合腔。汽动换热机组的连接关系为：管壳式汽动换热器的混合媒出口与冷媒进口之间连接有最终用户，并通过管道形成主循环回路，混合媒出口与最终用户之间还并联有一备用循环泵。本发明不仅实现了热媒与冷媒间的零热阻热量交换，还能够充分利用带压蒸汽的动能，实现系统无泵循环，实现了无噪声、无震动运行，运行安全可靠，并极大地提高了换热器的使用寿命。

Description

管壳式汽动换热器和汽动换热机组

(一)技术领域：

本发明涉及一种管壳式换热器、以及使用上述管壳式换热器的汽动换热机组，属于热交换设备技术领域。

(二)背景技术：

现有的管壳式换热器均由独自封闭的管程和壳程两部分组成，管程流体与壳程流体在各自独立流动的过程中通过换热管壁以热传导方式为主进行热量交换，由于靠近换热管壁的流体膜的导热系数极低，极大地阻碍着热量的传递，因此传统管壳式换热器的换热效率不高。虽然在此基础上，人们将换热管或加工成螺旋状、波节状，或将换热管壁加工出横纹、螺纹等等，改变了流体的流动状况，在很大程度上提高了换热效率，现在已被广泛应用，但上述所有变化并没有从根本上解决热阻的问题，故换热效果并不理想，特别是在汽水换热过程中，换热主要利用的是蒸汽的汽化潜热，在大量的热能被浪费掉的同时，还浪费了大量的冷凝水和带压蒸汽的动能。以此类换热器为核心所组成的换热机组需水泵的强制循环才能供给热用户使用，运行中需消耗大量的电能。

而现有的汽水直混式换热器汽水直接混合所产生的震动和噪声过大，由于这两个弊病难以解决，故目前还难以实际应用。以此类换热器所组成的换热机组不但由于上述原因导至运行噪音大、故障率高、寿命短等问题，还受蒸汽压力的影响而导致运行极不可靠，故目前也难以实际应用。

(三)发明内容：

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种性能稳定、安全性高、热效率可达100％、节能效果显著的新型管壳式汽动换热器。

本发明的另一目的在于提供一种以上述管壳式汽动换热器为核心的汽动换热机组，该换热机组在正常情况下无需循环水泵强制循环，运行费用低，省去了传统换热机组所必备的补水箱和补水泵，降低了制造成本和运行成本。

本发明是通过以下技术措施完成的：

本发明的管壳式汽动换热器，包括有壳体、管箱、前管板、后管板、管束和混合腔封头，管束固定在前管板和后管板之间，壳体的前端设置有一个冷媒进口，管箱的前端设置有一个热媒进口、混合腔封头的中心设有一个混合媒出口，其特别之处在于：所述的后管板上固定有一圆锥形喷射器，喷射器的底部位于管束出口的四周，喷射器的顶部与混合媒出口相对并留有间隙；位于喷射器底部圆周外的后管板上开有若干小孔，喷射器与混合腔封头之间形成混合腔。

上述的的管壳式汽动换热器，为了防止喷射器震动，所述的喷射器外侧固定有一减震架。

一种包括上述管壳式汽动换热器的汽动换热机组，其连接关系为：管壳式汽动换热器的混合媒出口与冷媒进口之间连接有最终用户，并通过管道形成主循环回路，混合媒出口与最终用户之间还并联有一备用循环泵。

上述的汽动换热器，为了对整个机组进行自动控制，在主循环回路上连接有电磁阀、温度传感器、远传压力表、电接点压力表，并且由电控箱进行控制。

本发明的管壳式汽动换热器，将管壳式换热器与喷射器紧密连为一体，并将管壳式换热器换热原理与喷射器射流原理相结合应用于热交换过程中，不但实现了热媒与冷媒间的零热阻热量交换，而且能够充分利用冷凝水的显热值，使热效率达到100％，还能够充分利用带压蒸汽的动能，实现系统无泵循环，进一步实现节能的目的，并可为系统省去补水箱和补水泵，节能效果极其显著。由于提高了热效率，使其体积较同型号的管壳式换热器下降了2/3左右，不但节约了材料，而且减小了占地面积。

该换热器在换热过程中避免了汽水直接混合，真正实现了无噪声、无震动运行，运行安全可靠，并极大地提高了换热器的使用寿命。

该换热机组在蒸汽压力正常的情况下无需循环水泵强制循环，依靠带压蒸汽的动力即可实现无泵循环。在蒸汽压力低于推动系统循环所需压力的情况下，还可启动备用循环水泵作辅助循环，既保证了系统运行安全可靠，又最大限度地节约了运行费用。该换热机组充分利用了蒸汽冷凝水进行补水，省去了传统换热机组所必备的补水箱和补水泵，不但降低了制造成本，同时也降低了运行成本。

(四)附图说明：

附图1是本发明管壳式汽动换热器的结构示意图

附图2是本发明汽动换热机组的示意图

图中：1、热媒进口、2、管箱3、前管板  4、管束  5、后管板  6、喷射器  7、减震架  8、混合腔封头  9、混合媒出口  10、壳体  11、冷媒进口。

12、15、17、19、21、24、27和30均为闸阀  13、电动调节阀  14、过滤器16、电接点压力表  18、电磁阀  20、除污器  22、温度传感器  23、止回阀  25、安全阀  26、远传压力表  28、止回阀  29、备用循环泵  31、管壳式汽动换热器  32、电控箱。

(五)具体实施方式：

下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步说明，本发明管壳式汽动换热器的结构如附图1中所示，管箱2上设有热媒进口1，管箱2与壳体10紧密连接，壳体10上设有冷媒进口11，壳体前端与管箱2相连，后端则与混合腔封头8紧密连接，混合腔封头8上设有混合媒出口9，壳体中的前管板3、管束4、后管板5、喷射器6和减震架7等部件的连接方式为：管束4两端分别与前、后管板焊接或胀接相连、前管板3靠近管箱与壳体10焊接相连，后管板5靠近混合腔与壳体10焊接连接，喷射器6底端与后管板5固定相连，另一端与减震架7相连，减震架7固定于壳体10内部，喷射器6的顶端与混合媒出口相对并留有适当的空隙以吸入冷媒。位于喷射器6底部圆周外的后管板上开有若干小孔，喷射器与混合腔封头之间形成混合腔。

使用时，一、二次介质分别由热媒进口和冷媒进口进入管壳式汽动换热器的管壳部分，并在此进行初步热量交换，一次介质经喷射器射入混合腔后与二次介质充分混合并由混合媒出口排出。

本发明汽动换热机组的示意图如附图2所示，在管壳式汽动换热器31的热媒进口端加设有闸阀12、电动调节阀13、过滤器14与热媒进口相连，在管壳式汽动换热器的冷媒进端加设闸阀15、19并与除污器20相连，在闸阀15与19间设电接点压力表16和电动泄放管(包括闸阀17和电磁阀18)，在管壳式汽动换热器的混合媒出口上设温度传感器22来控制电动调节阀13的开关量，并设止回阀23与混合媒出口管路相连，跨止回阀23两端为一台备用循环泵29，备用循环泵29的进水口设闸阀30，备用循环泵29的出水口加设止回阀28和闸阀27，在止回阀后的混合媒出口总管上加设远传压力表26和安全阀25，根据混合媒出口压力的变化通过远传压力表26将信号反馈给电控箱32，通过电控箱32控制备用水泵的启停并变频调节其运行。

使用时，一、二次介质分别由热媒进口总管和冷媒进口总管进入管壳式汽动换热器的管壳部分，并在此进行初步热量交换，一次介质经喷射器射入混合腔后与二次介质充分混合并由混合媒出口总管排出，经最终用户后，循环介质由冷媒进口进入管壳式汽动换热器内，开始下一步循环。

Claims (4)

1. 一种管壳式汽动换热器，包括有壳体、管箱、前管板、后管板、管束和混合腔封头，管束固定在前管板和后管板之间，壳体的前端设置有一个冷媒进口，管箱的前端设置有一个热媒进口、混合腔封头的中心设有一个混合媒出口，其特征在于：所述的后管板上固定有一圆锥形喷射器，喷射器的底部位于管束出口的四周，喷射器的顶部与混合媒出口相对并留有间隙；位于喷射器底部圆周外的后管板上开有若干小孔，喷射器与混合腔封头之间形成混合腔。

2. 根据权利要求1所述的管壳式汽动换热器，其特征在于：所述的喷射器外侧固定有一减震架。

3. 一种包括权利要求1所述的管壳式汽动换热器的汽动换热机组，其特征在于：管壳式汽动换热器的混合媒出口与冷媒进口之间连接有最终用户，并通过管道形成主循环回路，混合媒出口与最终用户之间还并联有一备用循环泵。

4. 根据权利要求3所述的汽动换热机组，其特征在于：在主循环回路上连接有电磁阀、温度传感器、远传压力表、电接点压力表。

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