CN105737659B - 高效球形换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效球形换热器，其为密封的壳体，壳体内设有球形的换热管路，所述的换热管路包括换热外球和换热内球，换热内球设置在换热外球内，换热外球的内侧设有一道的冷流夹层，冷流夹层与换热内球之间为热流管道，换热内球的内侧为一级冷流管道，冷流夹层为二级冷流管道，一级冷流管道的底部设有连通管与二级冷流管道相连通；本发明通过球形的换热结构，热流流体在冷流球体的表面流动，同时在热流流体的外侧增设循环回流的球形包覆层管道，使得热流和冷流在球体表面上充分接触，热流在传输的过程中能量被冷流充分吸收，能量回收率高；球形的管路内部可通过大流量的流体，适合大规模的工业生产，同时装置本身的结构简单，维修方便。

Description

高效球形换热器

技术领域

本发明涉及化工生产过程中的能量回收领域，尤其涉及一种换热效率高的球形换热器。

背景技术

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，其本身是提高能源利用率的主要设备之一。

化工生产过程中，一般会产生很多高热的废水，这些废水中的热量过高，这些废水不能直接用于废水处理，不仅浪费大量的能量，在废水处理过程中很容易产生其他副反应，影响废水处理设备的正常工作。

针对大部分的液体换热设备，两种流体的接触时间和接触面积是影响换热器换热效率的主要因素，普通市面上的换热器一般采用盘管式，通过提高盘管在换热器内部的长度，缩小盘管本身的直径，以提高两种流体的接触面积和时间，但是由于壳体的内部本身体积是限定的，当热流盘管占用的体积过大时，则会导致冷流的通过体积变小，影响整体换热器的换热效率，同时由于盘管本身的直径较小，不能承受高强度的流体冲击，很容易发生损坏，一旦换热盘管发生损坏，很难进行维修，一般都需要直接进行更换，后续生产过程中的整修和维护成本大大提高。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明目的在于提供一种结构简单，充分利用换热器空间，换热效率高，控制进准，灵活性高，适用于大批量液体换热的高效球形换热器。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种高效球形换热器，所述的换热器为密封的壳体，所述的壳体内设有球形的换热管路，所述的换热管路包括换热外球和换热内球，换热内球设置在换热外球内，所述的换热外球的内侧设有一道的冷流夹层，所述的冷流夹层与换热内球之间为热流管道，所述换热内球的内侧为一级冷流管道，所述的冷流夹层为二级冷流管道，一级冷流管道的底部设有连通管与二级冷流管道相连通，所述的热流管道的顶部设有热流进液管，一级冷流管道的底部设有冷流进液管，二级冷流管道的底部设有冷流出液管，所述一级冷流管道的底部设有一道弧形隔板，弧形隔板的顶部设有流体间隙，所述的连通管和冷流进液管分别设置在弧形隔板的两侧。

本发明所述的二级冷流管道的中部设有隔板，隔板的顶部设有液体流通口，连通管和冷流出液管分别设置在隔板的两侧；通过隔板将连通管和冷流出液管隔开，防止连通管流出的冷流直接从冷流出液管流出，提高冷流在二级冷流管道内的传输时间，方便对热流管道的外侧进行包覆式冷却操作，提高装置整体的换热效率。

本发明所述的热流出液管和冷流出液管为组合在一起的双层管路，热流出液管设置在冷流出液管的内侧；双层管路仅需要在换热外球上开设一个孔，提高换热外球的密封性，同时在两个管路流出的过程中，冷流和热流还能进一步的进行换热操作，提高装置整体的换热面积。

本发明所述的弧形隔板的两侧分别设有弹性充气层，所述的弹性充气层的内侧设有充气口，所述的充气口经管路连接在换热外球的外侧；通过弹性充气层可以调整一级冷流管道内的流通面积，当装置整体的换热效率下降时，可以打开弹性充气层，保证冷流液体与换热内球的充分接触，提高流速，进而方便冷流液体与热流液体更充分的热交换，调节灵活，提高换热效率。

本发明所述的充气口上设有温度检测探头，通过充气口上的温度检测探头可以检测通过换热内球的冷流温度，方便操作人员实时监控，随时可通过弹性充气层来调节冷流的流速。

本发明所述的壳体与换热外球之间设有密封的气体保温层，所述壳体的上部设有进气口，壳体的下部设有出气口；为了保证换热外球和内球直接的均匀换热效果，换热外球的外侧部直接与空气接触，通过气体保温层进行保护，避免换热过程中的能量流失。

本发明所述的换热外球的底部通过多个支撑柱固定安装在壳体内的气体保温层内；换热外球整个为球体结构，为了保证球体结构在壳体内的稳定性，通过多个支撑柱进行固定，保证换热球体在运行过程中的稳定性。

本发明所述的热流进液管和热流出液管上均设有测温仪和流量调节阀；通过测温仪控制热流管道的进出温度，方便操作人员及时通过流量调节阀来调控冷流和热流的流量，进而方便热流和冷流的充分换热。

本发明所述的换热内球和换热外球均由两个半球形的球体组合安装而成；通过半球形的球体安装成的两个球体结构，结构简单，组装方便，当部分组件发生故障时，可以及时检修和维护。

本发明所述的两个球形换热器可以联用，热流进液管可以作为热流进液管；当两个球形换热器进行联用时，两个球形换热器的下部直接通过管路连接，一号热流出液管连接二号的热流出液管，则二号的热流出液管变成热流进液管，一号的冷流出液管连接二号的冷流进液管。

本发明的优点在于：本发明通过球形的换热结构，热流流体在冷流球体的表面流动，同时在热流流体的外侧增设循环回流的球形管道，使得热流和冷流在球体表面上充分接触，热流在传输的过程中能量被冷流充分吸收，能量回收率高；同时热流盘管本身在壳体内占用的体积不大，相比之下冷流管道的体积较大，不会造成换热效率下降的问题；换热管路的内部不存在低直径的分流管路，本身球形的管路内部可以通过大流量的流体，适合大规模的工业生产，当装置本身发生故障时，经过简单操作即可完成装置的检修和维护工作，使用成本大大降低。

附图说明

图1为本发明的装置结构简图；

图2为本发明的换热外球底部结构简图；

图3为本发明的二级冷流管道放大结构简图。

其中，1 壳体，2 换热外球，3 换热内球，4 弧形隔板，5 冷流夹层或二级冷流管道，6 热流管道，7 一级冷流管道，8 连通管，9 热流进液管，10 热流出液管，11 冷流进液管，12 冷流出液管，13 弹性充气层，14 管路，15 支撑柱，16 进气口，17 出气口，18 气体保温层，19 隔板。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例1：如图1、2和3所示的一种高效球形换热器，所述的换热器为密封的壳体1，所述的壳体1内设有球形的换热管路，所述的换热管路包括换热外球2和换热内球3，换热内球3设置在换热外球2内，所述的换热外球2的内侧设有一道的冷流夹层5，所述的冷流夹层5与换热内球3之间为热流管道6，所述换热内球3的内侧为一级冷流管道7，所述的冷流夹层为二级冷流管道5，一级冷流管道7的底部设有连通管8与二级冷流管道5相连通，所述的热流管道6的顶部设有热流进液管9，一级冷流管道7的底部设有冷流进液管11，二级冷流管道5的底部设有冷流出液管12，所述一级冷流管道7的底部设有一道弧形隔板4，弧形隔板4的顶部设有流体间隙，所述的连通管8和冷流进液管11分别设置在弧形隔板4的两侧。

实施例2：如图1、2和3所示，本发明所述的二级冷流管道5的中部设有隔板19，隔板19的顶部设有液体流通口，连通管8和冷流出液管12分别设置在隔板19的两侧；通过隔板19将连通管8和冷流出液管12隔开，防止连通管8流出的冷流直接从冷流出液管12流出，提高冷流在二级冷流管道5内的传输时间，方便对热流管道6的外侧进行包覆式冷却操作，提高装置整体的换热效率。

实施例3：如图1、2和3所示，本发明所述的热流出液管10和冷流出液管12为组合在一起的双层管路，热流出液管10设置在冷流出液管12的内侧；双层管路仅需要在换热外球2上开设一个孔，提高换热外球2的密封性，同时在两个管路流出的过程中，冷流和热流还能进一步的进行换热操作，提高装置整体的换热面积。

实施例4：如图1、2和3所示，本发明所述的弧形隔板4的两侧分别设有弹性充气层13，所述的弹性充气层13的内侧设有充气口，所述的充气口经管路14连接在换热外球2的外侧；通过弹性充气层13可以调整一级冷流管道7内的流通面积，当装置整体的换热效率下降时，可以打开弹性充气层13，保证冷流液体与换热内球3的充分接触，提高流速，进而方便冷流液体与热流液体更充分的热交换，调节灵活，提高换热效率。

实施例5：如图1、2和3所示，本发明所述的充气口上设有温度检测探头，通过充气口上的温度检测探头可以检测通过换热内球3的冷流温度，方便操作人员实时监控，随时可通过弹性充气层13来调节冷流的流速。

实施例6：如图1、2和3所示，本发明所述的壳体1与换热外球2之间设有密封的气体保温层18，所述壳体1的上部设有进气口16，壳体1的下部设有出气口17；为了保证换热外球2和内球3直接的均匀换热效果，换热外球2的外侧部直接与空气接触，通过气体保温层18进行保护，避免换热过程中的能量流失。

实施例7：如图1、2和3所示,本发明所述的换热外球2的底部通过多个支撑柱15固定安装在壳体1内的气体保温层18内；换热外球2整个为球体结构，为了保证球体结构在壳体1内的稳定性，通过多个支撑柱15进行固定，保证换热外球2在运行过程中的稳定性。

实施例8：如图1、2和3所示,本发明所述的热流进液管9和热流出液管10上均设有测温仪和流量调节阀；通过测温仪控制热流管道6的进出温度，方便操作人员及时通过流量调节阀来调控冷流和热流的流量，进而方便热流和冷流的充分换热。

实施例9：如图1、2和3所示,本发明所述的换热内球2和换热外球3均由两个半球形的球体组合安装而成；通过半球形的球体安装成的两个球体结构，结构简单，组装方便，当部分组件发生故障时，可以及时检修和维护。

实施例10：如图1、2和3所示,本发明所述的两个球形换热器可以联用，热流进液管9可以作为热流进液管；当两个球形换热器进行联用时，两个球形换热器的下部直接通过管路连接，一号热流出液管10连接二号的热流出液管，则二号的热流出液管变成热流进液管，一号的冷流出液管12连接二号的冷流进液管。

需要说明的是，上述仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述实施例的基础上所做出的任意组合或等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高效球形换热器，所述的换热器具有密封的壳体，其特征在于，所述的壳体内设有球形的换热管路，所述的换热管路包括换热外球和换热内球，换热内球设置在换热外球内，所述的换热外球的内侧设有一道冷流夹层，所述的冷流夹层与换热内球之间为热流管道，所述换热内球的内侧为一级冷流管道，所述的冷流夹层为二级冷流管道，一级冷流管道的底部设有连通管与二级冷流管道相连通，所述的热流管道的顶部设有热流进液管，一级冷流管道的底部设有冷流进液管，二级冷流管道的底部设有冷流出液管，所述一级冷流管道的底部设有一道弧形隔板，弧形隔板的顶部设有流体间隙，所述的连通管和冷流进液管分别设置在弧形隔板的两侧；

所述的弧形隔板的两侧分别设有弹性充气层，所述的弹性充气层的内侧设有充气口，所述的充气口经管路连接在换热外球的外侧。

2.根据权利要求1所述的高效球形换热器，其特征在于，所述的二级冷流管道的中部设有隔板，隔板的顶部设有液体流通口，连通管和冷流出液管分别设置在隔板的两侧。

3.根据权利要求1所述的高效球形换热器，其特征在于，所述的充气口上设有温度检测探头。

4.根据权利要求1所述的高效球形换热器，其特征在于，所述的壳体与换热外球之间设有密封的气体保温层，所述壳体的上部设有进气口，壳体的下部设有出气口。

5.根据权利要求4所述的高效球形换热器，其特征在于，所述的换热外球的底部通过多个支撑柱固定安装在壳体内的气体保温层内。

6.根据权利要求1所述的高效球形换热器，其特征在于，所述的换热内球和换热外球均由两个半球形的球体组合安装而成。