CN106595033A - 一种壳管式换热器及其换热工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种壳管式换热器，属于热交换技术领域，包括承压钢壳，设置在承压钢壳内的盘管，所述的盘管上端连接出水管，下端连接进水管，其特征在于，围绕所述的盘管外侧套接导流管，所述的导流管与所述的盘管之间设置介质通道，所述的介质通道上端连接介质入口管，所述的介质通道下端连接介质出口管，所述的介质入口管与所述的质出口管分别设置在所述的承压钢壳上端和下端的外侧，所述的承压钢壳内部形成介质储罐。本发明通过在盘管外套接导流管，迫使介质流体类似螺旋状的流动，使得介质流与水侧盘管产生充分的传热交换效果，该壳管式换热器卧式使用也不会影响使用能效。

Description

一种壳管式换热器及其换热工艺
技术领域
本发明涉及一种换热器，应用于热水器换热技术领域中，特别涉及一种壳管式换热器，属于热交换技术领域。
背景技术
同轴式换热器和壳管式换热器在热水器换热技术领域中已经延续多年，同轴式换热器(又称套管式换热器)是将一种金属螺旋波纹管放置在一根无缝耐压的钢管内，螺旋波纹管两端略长于外套的无缝钢管，然后根据要求绕制成环形盘管或其他形状，外套钢管两端分别缩口与螺旋波纹管相焊接；另外，外套钢管两端还分别设置介质端口各1个(端口管与外套钢管呈90度)，螺旋波纹管两端分别焊接可与水管相连接的联接件(如水管接头等)，盘管用固定支架将其盘管固定焊接牢固。其工作原理是：螺旋波纹管内为水侧，即下端口为进水口，上端口为出水口，螺旋波纹管外侧与无缝钢管内侧为介质侧，即：上端口为介质进口，下端口为介质出口；工作时，正好与水侧流动方向成逆向状态，从而达到冷热交换的目的。
上述同轴式换热器存在以下缺点：其没有介质储液功能，在热泵应用中，除直热式热泵系统外，使用该同轴式换热器还需在系统的高压侧再加装一套储液器，这无疑增加了热泵系统的复杂程度和制造成本。
壳管式换热器(又称水泡或高效罐)，是将一根或多根(外径带翅片的)铜属管绕制成环形盘管状，然后嵌入一个耐压的钢壳内，钢壳上端设有介质进口一个，下端设有介质出口一个，盘管两端端口分别伸出钢壳外，下端口为水侧进口，上端口为水侧出口。工作时，介质由上端口进，下端口出，而水侧则由盘管的下端口进，上端口出，与介质形成逆向流程状态，从而达到冷热交换的目的。
上述壳管式换热器存在以下缺点：
①.该壳管式换热器只能垂直(即立式)安装使用，如果卧式使用会影响交换效果；
②.该壳管式换热器的水侧盘管因是直接嵌入在一个密闭的钢壳内的，介质因没有导流装置，很容易在交换时形成短路流经，即：介质尚未与盘管形成充分的逆向行程交换就由进口直接流向出口了，从而影响了换热效果；
③.水侧盘管内因是光管，没有螺旋通径状，所以很容易导致水流形成不了螺旋冲刷力，也是该壳管式换热器易结水垢的根源之一。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种壳管式换热器，该壳管式换热器通过在盘管外套接导流管，迫使介质流体类似螺旋状的流动，使得介质流与水侧盘管产生充分的传热交换效果，该壳管式换热器卧式使用也不会影响使用能效；另外，通过设置阳极镁棒和电加热结构，即可以延长电加热的使用寿命，也可以降低传统电加热的安装成本。
本发明采用的具体技术方案为：
一种壳管式换热器，包括承压钢壳，设置在承压钢壳内的盘管，所述的盘管上端连接出水管，下端连接进水管，围绕所述的盘管外侧套接导流管，所述的导流管与所述的盘管之间设置介质通道，所述的介质通道上端连接介质入口管，所述的介质通道下端连接介质出口管，所述的介质入口管与所述的质出口管分别设置在所述的承压钢壳上端和下端的外侧，所述的承压钢壳内部形成介质储罐。
所述的介质储罐下端连接有介质回流管。
所述的承压钢壳底端设置有固定脚。
所述的进水管一端连接盘管下端，另一端连接阳极镁棒安装管，所述阳极镁棒安装管的另一端设置进水口；所述的出水管一端连接盘管的上端，另一端连接电加热装置安装管，所述的电加热装置安装管的另外一端设置出水口。
所述的盘管为一根螺旋波纹管或多根圆形盘管。
所述的盘管外套接的导流管可以为一种金属导管或一种可耐高温的工程型复合管，可以引导介质必须顺着导管流，迫使介质流体类似螺旋状的流动-即受迫紊流，这可使得介质流与水侧螺旋波纹管或圆管产生充分的传热交换效果，尤其是对粘性浓度高的交换介质更为明显。
所述的阳极镁棒安装管内部设置阳极镁棒，阳极镁棒安装管上设置有阳极镁棒安装口，所述的阳极镁棒安装口与进水管连接。
所述的阳极镁棒可以用来软化水质和消除带电离子(即牺牲阳极)的功能，主要是用来保护电加热不被水中的电离子所腐蚀。
所述的电加热装置安装管内部设置电加热装置，电加热装置安装管上设置有电加热装置安装口，所述的电加热装置安装口与出水管连接。
所述的电加热装置的作用是当热泵(机组)在冬季能效低时和热泵(机组)故障时电加热装置均可独立或辅助运行，从而达到应急和辅助的作用。
所述的导流管上端与所述的盘管为密封连接，所述的导流管下端与所述的盘管之间设置为开口结构。
所述的出水管上安装有出水传感器安装盲管。
所述的电加热装置安装管与所述的阳极镁棒安装管之间设置有支撑加强筋。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过在盘管外套接导流管，迫使介质流体类似螺旋状的流动，使得介质流与水侧盘管产生充分的传热交换效果，本发明所述的壳管式换热器卧式使用也不会影响使用能效。
2、通过设置阳极镁棒和电加热结构，既可以延长电加热的使用寿命，也可以降低传统电加热的安装成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明另一侧的结构示意图；
图3为图1中A部的局部放大图；
图4是图1中B部的局部放大图；
图5是图1中C部的局部放大图；
图6是图1中D部的局部放大图；
图7是图1中E部的局部放大图；
图8是图1中F部的局部放大图；
图9是图1中F部另一实施例的局部放大图；
图1-9中，1-承压钢壳，2-导流管，3-介质储罐，4-出水管，5-电加热装置安装管，6-电加热装置，7-介质回流管，8-阳极镁棒，9-阳极镁棒安装管，10-介质入口管，11-介质出口管，12-出水传感器安装盲管，13-固定脚，14-支撑加强筋，15-进水管，16-出水口，17-进水口，18-电加热装置安装口，19-阳极镁棒安装口，20-盘管，21-开口结构，22-水，23-介质。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，一种壳管式换热器，包括承压钢壳1，设置在承压钢壳1内的盘管，盘管上端连接出水管4，下端连接进水管15，围绕盘管外侧套接导流管2，导流管2与盘管之间设置介质通道，介质通道上端连接介质入口管10，介质通道下端连接介质出口管11，介质入口管10与介质出口管11分别设置在承压钢壳1上端和下端的外侧，承压钢壳1内部形成介质储罐3。
介质储罐3下端连接有介质回流管7。
电加热装置安装管5与阳极镁棒安装管9之间设置有支撑加强筋14。
所述的出水管4上安装有出水传感器安装盲管12。
承压钢壳1底端设置有固定脚13。
如图2所示，进水管15一端连接盘管下端，另一端连接阳极镁棒安装管9，阳极镁棒安装管9的另一端设置进水口17；出水管4一端连接盘管的上端，另一端连接电加热装置安装管5，电加热装置安装管5的另外一端设置出水口16。
如图3所示，电加热装置安装管5内部设置电加热装置6，电加热装置安装管5上设置有电加热装置安装口18，电加热装置安装口18与出水管4连接。
如图4所示，阳极镁棒安装管9内部设置阳极镁棒8，阳极镁棒安装管9上设置有阳极镁棒安装口19，阳极镁棒安装口19与进水管15连接。
如图5所示，导流管2上端与盘管为密封连接，
如图7所示，导流管下端与所述的盘管之间设置为开口结构。
如图8所示，盘管20为一根螺旋波纹管，其外设置的导流管2为圆形。
如图9所示，盘管20为两根圆形盘管其外设置的导流管2为椭圆形。
如图6所示，本发明所述的壳管式换热器工作时，水经进水管15从导流管2的底端进入，由盘管上端的出水管4流出，介质从介质入口管10进入，沿着介质通道向下流动，水与介质形成逆向流程状态，达到冷热交换的目的。
最后应说明的是：以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种壳管式换热器，包括承压钢壳，设置在承压钢壳内的盘管，所述的盘管上端连接出水管，下端连接进水管，其特征在于，围绕所述的盘管外侧套接导流管，所述的导流管与所述的盘管之间设置介质通道，所述的介质通道上端连接介质入口管，所述的介质通道下端连接介质出口管，所述的介质入口管与所述的质出口管分别设置在所述的承压钢壳上端和下端的外侧，所述的承压钢壳内部形成介质储罐。
2.根据权利要求1所述的壳管式换热器，其特征在于，所述的进水管一端连接盘管下端，另一端连接阳极镁棒安装管，所述阳极镁棒安装管的另一端设置进水口；所述的出水管一端连接盘管的上端，另一端连接电加热装置安装管，所述的电加热装置安装管的另外一端设置出水口。
3.根据权利要求2所述的壳管式换热器，其特征在于，所述的阳极镁棒安装管内部设置阳极镁棒，阳极镁棒安装管上设置有阳极镁棒安装口，所述的阳极镁棒安装口与进水管连接。
4.根据权利要求2所述的壳管式换热器，其特征在于，所述的电加热装置安装管内部设置电加热装置，电加热装置安装管上设置有电加热装置安装口，所述的电加热装置安装口与出水管连接。
5.根据权利要求1所述的壳管式换热器，其特征在于，所述的导流管上端与所述的盘管为密封连接，所述的导流管下端与所述的盘管之间设置为开口结构。
6.根据权利要求1所述的壳管式换热器，其特征在于，所述的介质储罐下端连接有介质回流管。
7.根据权利要求1所述的壳管式换热器，其特征在于，所述的电加热装置安装管与所述的阳极镁棒安装管之间设置有支撑加强筋；所述的承压钢壳底端设置有固定脚。
8.根据权利要求1所述的壳管式换热器，其特征在于，所述的出水管上安装有出水传感器安装盲管。
9.根据权利要求1所述的壳管式换热器，其特征在于，所述的盘管为一根螺旋波纹管或多根圆形盘管。
10.根据权利要求1所述的壳管式换热器的换热工艺，其特征在于，水经进水管从导流管的底端进入，由盘管上端的出水管流出，介质从介质入口管进入，沿着介质通道向下流动，水与介质形成逆向流程状态，达到冷热交换的目的。
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