CN103322834A - 多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器 - Google Patents

多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器 Download PDF

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Abstract

多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器，属于污水换热设备技术领域。针对现有常规壳管式换热器不具备除污和防垢功能，以及应用于化工中的流化换热器用在污水中导致固体颗粒回流不畅，不能可靠地连续除垢及强化换热问题。壳体两端通过固液分离端头及封头封闭，分布板设置在壳体内，由固液分离端头、壳体及分布板围成空腔，由壳体、分布板及封头围成换热腔，换热管束通过分布板及多个折流板支撑固定，空腔通过隔板分隔成污水进入腔及固液分离腔，固液分离腔及污水进入腔内分别装有固体颗粒，壳体侧壁的上端设有污水出口、冷剂入口及冷剂出口，壳体侧壁的下端安装有喷射器，固液回流管与与固液分离腔及喷射器连通。本发明用于污水换热中。

Description

多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器
技术领域
本发明属于污水换热设备技术领域，尤其涉及一种多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器。
背景技术
常规壳管式换热器不具备除污和防垢功能，即使加大管径或减少折流板也只能延缓结垢。此外，目前还有一些污水换热器，例如具有快速除污功能的干式管壳式换热器等，只能定期操作除垢。而应用于化工中的流化换热器用在污水中会导致固体颗粒回流不畅，不能可靠地连续除垢强化换热。
发明内容
本发明的目的是提供一种多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器，以解决现有常规壳管式换热器不具备除污和防垢功能，以及应用于化工中的流化换热器用在污水中会导致固体颗粒回流不畅，不能可靠地连续除垢及强化换热的问题。
为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：
多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器，所述多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器包括壳体、换热管束、固液分离端头、分布板、封头及多个折流板；壳体卧式放置，壳体的两端为敞口端，壳体的一端通过固液分离端头封闭，壳体的另一端通过封头封闭，分布板设置在壳体内且靠近固液分离端头一侧设置，分布板外周端面与壳体侧壁内表面固接，由固液分离端头、壳体及分布板围成一个空腔，由壳体、分布板及封头围成一个换热腔，换热腔内沿壳体长度方向并列设置有多个折流板，多个折流板呈上下交替设置，位于上方的折流板的上端与壳体侧壁内表面的上端固接，位于下方的折流板的下端与壳体侧壁内表面的下端固接，位于上方的折流板的下端与壳体侧壁内表面的下端之间以及位于下方的折流板的上端与壳体侧壁内表面的上端之间分别设有通道，换热腔内沿壳体长度方向设置有换热管束，换热管束通过分布板及多个折流板支撑固定，换热管束包括多根U形换热管，所述多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器还包括喷射器、固液回流管、隔板及固体粒子；隔板倾斜固定在所述空腔内，空腔通过隔板分隔成污水进入腔及固液分离腔，固液分离腔及污水进入腔内分别装有固体颗粒，多根U形换热管的一端与污水进入腔相通，多根U形换热管的另一端与固液分离腔相通，壳体侧壁的上端设有污水出口，污水出口与固液分离腔相通，壳体侧壁的上端设有冷剂入口，冷剂入口靠近分布板一侧设置且与换热腔相通，壳体侧壁的上端设有冷剂出口，且冷剂出口远离分布板一侧设置且与换热腔相通，壳体侧壁的下端安装有与污水进入腔相通的喷射器，喷射器的下端设有污水入口，所述固液回流管的一端与壳体侧壁的下端固接且与固液分离腔相通，固液回流管的另一端与喷射器的固体颗粒入口连通，固液分离端头上设有填料口。
本发明的有益效果在于：1、本发明以固体颗粒喷射回流和固液流态化为原理，通过喷射器提高多管束流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器固体粒子的回流量，并混合均匀，提高了流化效果。2、本发明操作简单，能够自动连续清污并限制污垢的生长，将污垢热阻从目前的800×10-6m2·K/W降低到650×10-6m2·K/W以下，降低18.8%以上，且能强化换热，减小换热面积，将目前污水壳管换热器的换热系数的稳定值从目前的550-750W/(m2·℃)提高到900W/(m2·℃)以上，提高换热系数20%以上。
附图说明
图1是本发明的整体结构主视示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
具体实施方式一：结合图1说明，本实施方式的多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器，所述多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器包括壳体1、换热管束6、固液分离端头2、分布板13、封头14及多个折流板7；壳体1卧式放置，壳体1的两端为敞口端，壳体1的一端通过固液分离端头2封闭，壳体1的另一端通过封头14封闭，分布板13设置在壳体1内且靠近固液分离端头2一侧设置，分布板13外周端面与壳体1侧壁内表面固接，由固液分离端头2、壳体1及分布板13围成一个空腔，由壳体1、分布板13及封头14围成一个换热腔15，换热腔15内沿壳体1长度方向并列设置有多个折流板7，多个折流板7呈上下交替设置，位于上方的折流板7的上端与壳体1侧壁内表面的上端固接，位于下方的折流板7的下端与壳体1侧壁内表面的下端固接，位于上方的折流板7的下端与壳体1侧壁内表面的下端之间以及位于下方的折流板7的上端与壳体1侧壁内表面的上端之间分别设有通道，换热腔15内沿壳体1长度方向设置有换热管束6，换热管束6通过分布板13及多个折流板7支撑固定，换热管束6包括多根U形换热管，所述多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器还包括喷射器3、固液回流管4、隔板17及固体粒子12；隔板17倾斜固定在所述空腔内，空腔通过隔板17分隔成污水进入腔18及固液分离腔19，固液分离腔19及污水进入腔18内分别装有固体颗粒12，多根U形换热管的一端与污水进入腔18相通，多根U形换热管的另一端与固液分离腔19相通，壳体1侧壁的上端设有污水出口8，污水出口8与固液分离腔19相通，壳体1侧壁的上端设有冷剂入口9，冷剂入口9靠近分布板13一侧设置且与换热腔15相通，壳体1侧壁的上端设有冷剂出口10，且冷剂出口10远离分布板13一侧设置且与换热腔15相通，壳体1侧壁的下端安装有与污水进入腔18相通的喷射器3，喷射器3的下端设有污水入口11，所述固液回流管4的一端与壳体1侧壁的下端固接且与固液分离腔19相通，固液回流管4的另一端与喷射器3的固体颗粒入口连通，固液分离端头2上设有填料口5，用于补充固体粒子12。喷射器3为现有技术，外购。
具体实施方式二：结合图1说明，本实施方式所述隔板17的上端设置在壳体1的中心线上。如此设置，可使换热管束6中的多根U形换热管的两端分布在壳体中心线的上下两侧，可提高换热器整体结构的稳定性。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明，本实施方式所述固体粒子12的材质为金属或硬塑料。根据需要选定。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1说明，本实施方式所述固体粒子12的粒径为U形换热管内径的1/11～1/9。如此设置，可保证进入U形换热管内的固体粒子12顺利通过U形换热管，同时清除污垢的效果较好。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一或三相同。
具体实施方式五：结合图1说明，本实施方式所述固体粒子12的粒径为U形换热管内径的1/10。本方案清除污垢的效果最优，能最大限度的阻止污垢的附着，换热器阻力的提高量在15%以内，不会显著提高整个污水换热系统污水泵的功耗的。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图1说明，本实施方式所述固液回流管4的中间段倾斜设置，固液回流管4中间段的下端向喷射器3一侧倾斜设置。如此设置，便于固体粒子12回流至喷射器3内，便于循环利用。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
工作原理：污水流入污水入口11后在喷射器3的作用下，抽吸少量含有大量固体粒子12的换热后污水，固液混合均匀后成流态化经分布板13进入换热管束6内，在固体粒子12的碰撞应力作用下，U形换热管内的污垢变的比较疏松，进而在剪应力的带动下脱离污垢层；紧贴壁面十分牢靠的污垢，在固体粒子12的随机碰撞下，污垢层受到周期性的碰撞应力作用，在疲劳机制下，垢层上逐渐产生裂纹，直至脱落进入主流中；此外，固体粒子12对垢层的随机碰撞，阻止污垢物质沉积到壁面以及污垢物质在壁面上的生长，从而有效除去换热壁面上沉积的污垢并控制其污垢厚度，使换热器的换热系数维持在一个可接受的范围内而不需清垢，同时固体粒,12在随污水的运动中不断穿过流动边界层，强化换热。热交换后携带固体粒子12的污水进入固液分离腔19，在惯性力的作用下，固体粒子12沉降，污水从污水出口8流出。制冷剂在冷剂入口9进入换热腔15，并在折流板7的引导下流动，与污水换热，换热后的制冷剂由冷剂出口10流出。

Claims (6)

1.一种多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器，所述多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器包括壳体（1）、换热管束（6）、固液分离端头（2）、分布板（13）、封头（14）及多个折流板（7）；壳体（1）卧式放置，壳体（1）的两端为敞口端，壳体（1）的一端通过固液分离端头（2）封闭，壳体（1）的另一端通过封头（14）封闭，分布板（13）设置在壳体（1）内且靠近固液分离端头（2）一侧设置，分布板（13）外周端面与壳体（1）侧壁内表面固接，由固液分离端头（2）、壳体（1）及分布板（13）围成一个空腔，由壳体（1）、分布板（13）及封头（14）围成一个换热腔（15），换热腔（15）内沿壳体（1）长度方向并列设置有多个折流板（7），多个折流板（7）呈上下交替设置，位于上方的折流板（7）的上端与壳体（1）侧壁内表面的上端固接，位于下方的折流板（7）的下端与壳体（1）侧壁内表面的下端固接，位于上方的折流板（7）的下端与壳体（1）侧壁内表面的下端之间以及位于下方的折流板（7）的上端与壳体（1）侧壁内表面的上端之间分别设有通道，换热腔（15）内沿壳体（1）长度方向设置有换热管束（6），换热管束（6）通过分布板（13）及多个折流板（7）支撑固定，换热管束（6）包括多根U形换热管，其特征在于：所述多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器还包括喷射器（3）、固液回流管（4）、隔板（17）及固体粒子（12）；隔板（17）倾斜固定在所述空腔内，空腔通过隔板（17）分隔成污水进入腔（18）及固液分离腔（19），固液分离腔（19）及污水进入腔（18）内分别装有固体颗粒（12），多根U形换热管的一端与污水进入腔（18）相通，多根U形换热管的另一端与固液分离腔（19）相通，壳体（1）侧壁的上端设有污水出口（8），污水出口（8）与固液分离腔（19）相通，壳体（1）侧壁的上端设有冷剂入口（9），冷剂入口（9）靠近分布板（13）一侧设置且与换热腔（15）相通，壳体（1）侧壁的上端设有冷剂出口（10），且冷剂出口（10）远离分布板（13）一侧设置且与换热腔（15）相通，壳体（1）侧壁的下端安装有与污水进入腔（18）相通的喷射器（3），喷射器（3）的下端设有污水入口（11），所述固液回流管（4）的一端与壳体（1）侧壁的下端固接且与固液分离腔（19）相通，固液回流管（4）的另一端与喷射器（3）的固体颗粒入口连通，固液分离端头（2）上设有填料口（5）。
2.根据权利要求1所述多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器，其特征在于：所述隔板（17）的上端设置在壳体（1）的中心线上。
3.根据权利要求1所述多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器，其特征在于：所述固体粒子（12）的材质为金属或硬塑料。
4.根据权利要求1或3所述多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器，其特征在于：所述固体粒子（12）的粒径为U形换热管内径的1/11～1/9。
5.根据权利要求4所述多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器，其特征在于：所述固体粒子（12）的粒径为U形换热管内径的1/10。
6.根据权利要求1所述多管束喷射流化防垢污水与制冷剂壳管式换热器，其特征在于：所述固液回流管（4）的中间段倾斜设置，固液回流管（4）中间段的下端向喷射器（3）一侧倾斜设置。
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