CN108168339A - 壳管式换热器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种壳管式换热器。该壳管式换热器包括主壳体、进水管束、回水管束和接口水室。进水管束和回水管束设置在主壳体内，接口水室设置在主壳体的第一端，接口水室内设置有第一隔板。第一隔板将接口水室分为进水区域和出水区域，进水区域与进水管束的接口相连通，出水区域与回水管束的接口相连通。活动式隔板件可活动地设置在接口水室内，活动式隔板件具有遮挡部分进水管束的接口的第一位置以及避让全部进水管束的接口的第二位置。应用本发明的技术方案，可以使得进水管束的接口总流入面积减小，进而增大进水管束中的流体的流速，保证壳管式换热器的换热效果，避免机组因为流体流速过低停机。
Description
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，具体而言，涉及一种壳管式换热器。
背景技术
冷水机组在工程上运行时，多台机组共用一个水泵，一般情况下客户多使用变频水泵。
但由于季节变换，机组常出现冷冻水流量偏低的现象。低流量的冷冻水在壳管式换热器中流速较低，使得壳管式换热器的换热效果较差，容易造成机组低压保护停机。尤其在冬季制冷运行时，存在冻坏壳管的隐患。
发明内容
本发明实施例提供了一种壳管式换热器，以解决现有中壳管式换热器存在的在低温情况下壳管式换热器中流体流速过低的技术问题。
本申请实施方式提供了一种壳管式换热器，包括：主壳体；进水管束和回水管束，设置在主壳体内；接口水室，设置在主壳体的第一端，接口水室内设置有第一隔板，第一隔板将接口水室分为进水区域和出水区域，进水区域与进水管束的接口相连通，出水区域与回水管束的接口相连通；活动式隔板件，可活动地设置在接口水室内，活动式隔板件具有遮挡部分进水管束的接口的第一位置以及避让全部进水管束的接口的第二位置。
在一个实施方式中，活动式隔板件设置在进水区域的中部，在第一位置时，活动式隔板件将进水区域从中部均分为第一进水区域和第二进水区域。
在一个实施方式中，壳管式换热器还包括进水管和出水管，进水管设置在接口水室上，并与进水区域连通，出水管设置在接口水室上，并与出水区域相连接。
在一个实施方式中，进水管设置在进水区域的中部，活动式隔板件在第一位置时，活动式隔板件位于进水管的出口的中部，以将进水管的出水均分到第一进水区域和第二进水区域。
在一个实施方式中，壳管式换热器还包括驱动机构，驱动机构与活动式隔板件相连，用于驱动活动式隔板件在进水区域中活动。
在一个实施方式中，驱动机构包括电机，电机的转轴与活动式隔板件相连。
在一个实施方式中，电机的转轴上还设置有限位销，限位销用于限制转轴的转动角度。
在一个实施方式中，壳管式换热器还包括温度检测器，温度检测器用于检测进水管内的进水温度和出水管内的出水温度的温差。
在一个实施方式中，壳管式换热器还包括控制器，控制器与温度检测器相连，控制器用于接收温度检测器检测的温差，并根据该温差控制驱动机构的运行。
在一个实施方式中，当温差大于第一预定值时，控制器控制驱动机构驱动活动式隔板件活动至第一位置；当温差小于第二预定值时，控制器控制驱动机构驱动活动式隔板件活动至第二位置。
在一个实施方式中，壳管式换热器还包括回水室，回水室设置在主壳体的第二端，并与进水管束的接口和回水管束的接口相连通，回水室用于将由进水管束的流出的水返回到回水管束中。
在一个实施方式中，回水室中设置有第二隔板，第二隔板用于将回水室均分为第一回水室和第二回水室，第一回水室的截流面积与第二回水室的截流面积相等，第一回水室与第一进水区域对应的进水管束相对应，第二回水室与第二进水区域对应的进水管束相对应。
在上述实施例中，在壳管式换热器中冷冻水流速过低时，通过操作活动式隔板件，让活动式隔板件处于第一位置，以遮挡部分进水管束的接口，使得进水管束的接口总流入面积减小，进而增大进水管束中的冷冻水的流速，保证壳管式换热器的换热效果，避免机组因为冷冻水流速过低停机。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明的壳管式换热器的实施例的整体结构示意图；
图2是图1的壳管式换热器的接口水室的A-A方向的剖面结构示意图；
图3是图1的壳管式换热器的回水室的剖面结构示意图；
图4是根据本发明的壳管式换热器的控制原理图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、主壳体；21、进水管束；22、回水管束；30、接口水室；31、第一隔板；32、进水区域；321、第一进水区域；322、第二进水区域；33、出水区域；34、进水管；35、出水管；40、活动式隔板件；50、驱动机构；60、温度检测器；70、控制器；80、回水室；81、第一回水室；82、第二回水室。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
图1至图3示出了本发明的壳管式换热器的实施例，该壳管式换热器包括主壳体10、进水管束21、回水管束22和接口水室30。进水管束21和回水管束22设置在主壳体10内，接口水室30设置在主壳体10的第一端，接口水室30内设置有第一隔板31。第一隔板31将接口水室30分为进水区域32和出水区域33，进水区域32与进水管束21的接口相连通，出水区域33与回水管束22的接口相连通。本发明的壳管式换热器还包括活动式隔板件40，活动式隔板件40可活动地设置在接口水室30内，活动式隔板件40具有遮挡部分进水管束21的接口的第一位置以及避让全部进水管束21的接口的第二位置。
应用本发明的技术方案，在壳管式换热器中冷冻水流速过低时，通过操作活动式隔板件40，让活动式隔板件40处于第一位置，以遮挡部分进水管束21的接口，使得进水管束21的接口总流入面积减小，进而增大进水管束21中的流体的流速，保证壳管式换热器的换热效果，避免机组因为流体流速过低停机。
如图2所示，作为一种可选的实施方式，在本实施例的技术方案中，活动式隔板件40设置在进水区域32的中部。在第一位置时，活动式隔板件40将进水区域32从中部均分为第一进水区域321和第二进水区域322。当壳管式换热器中冷冻水流速过低，操作活动式隔板件40处于第一位置，活动式隔板件40既可以使得进水管束21的接口总流入面积减小、增大进水管束21中的冷冻水的流速，还可以让第一进水区域321和第二进水区域322成为两个相对独立的进水区域。
如图1所示，作为一种优选的实施方式，壳管式换热器还包括进水管34和出水管35。进水管34设置在接口水室30上，并与进水区域32连通，出水管35设置在接口水室30上，并与出水区域33相连接。使用时，通过进水管34通入待换热的流体，再通过出水管35引出换热后的流体。从进水管34进入壳管式换热器的流体，流经进水管束21和回水管束22，并与主壳体10内的流体进行换热，换热后再流入出水区域33。
作为一种优选的实施方式，在本实施例的技术方案中，进水管34设置在进水区域32的中部。活动式隔板件40在第一位置时，活动式隔板件40位于进水管34的出口的中部，以将进水管34的出水均分到第一进水区域321和第二进水区域322。将进水管34设置在进水区域32的中部与活动式隔板件40相对应，可以在活动式隔板件40位于第一位置时，让活动式隔板件40均分进水管34的出水，以让第一进水区域321和第二进水区域322中的流量相等，以有利于壳管式换热器内部流体的稳定流动。
更为优选的，如图2所示，在本实施例的技术方案中，壳管式换热器还包括回水室80。回水室80设置在主壳体10的第二端，并与进水管束21的接口和回水管束22的接口相连通。使用时，通过接口水室30实现进液和出液的功能，通过回水室80将由进水管束21的流出的水返回到回水管束22中。
优选的，如图3所示，回水室80中设置有第二隔板，第二隔板用于将回水室80均分为第一回水室81和第二回水室82，第一回水室81的截流面积与第二回水室82的截流面积相等，第一回水室81与第一进水区域321对应的进水管束21相对应，第二回水室82与第二进水区域322对应的进水管束21相对应。这样，活动式隔板件40位于第一位置时，第二隔板可以配合将回水室80分为两套配合对应的进水区域和回水室。
作为一种优选的实施方式，在本实施例的技术方案中，壳管式换热器还包括驱动机构50，驱动机构50与活动式隔板件40相连，用于驱动活动式隔板件40在进水区域32中活动。通过驱动机构50可以更为方便地驱动活动式隔板件40在进水区域32中活动，在使用时操作驱动机构50即可。如图1所示，在本实施例的技术方案中，驱动机构50包括电机，电机的转轴与活动式隔板件40相连。使用时，通过驱动电机运行，即可让电机的转动带动活动式隔板件40活动。作为一种优选的实施方式，在电机的转轴上还设置有限位销，限位销用于限制转轴的转动角度。通过限位销和相关结构的配合，即可实现对活动式隔板件40转动角度的控制。
作为其他的可选的实施方式，驱动机构50可以是电动伸缩杆机构或者液压、气压活动缸等机构，一切可以实现活动式隔板件40活动的运动机构都是可行的。
通常情况下，如果进水管34内的进水温度和出水管35内的出水温度的温差较大，则说明壳管式换热器内的流体流速较低；如果进水管34内的进水温度和出水管35内的出水温度的温差较小，则说明壳管式换热器内的流体流速正常。在本实施例的技术方案中，壳管式换热器还包括温度检测器60，温度检测器60用于检测进水管34内的进水温度和出水管35内的出水温度的温差。这样，通过温度检测器60检测进水温度和出水温度的温差，就能更为方便地判断何时需要操作活动式隔板件40活动至第一位置。
如图4所示，在本实施例的技术方案中，壳管式换热器还包括控制器70，控制器70与温度检测器60相连。控制器70用于接收温度检测器60检测的温差，并根据该温差控制驱动机构50的运行。通过温度检测器60实时监测进水温度和出水温度的温差，再通过控制器70控制驱动机构50的运行，可以实现壳管式换热器内流体流速的自动化控制。
作为一种优选的实施方式，在本实施例的技术方案中，当温差大于第一预定值时，控制器70控制驱动机构50驱动活动式隔板件40活动至第一位置。当温差小于第二预定值时，控制器70控制驱动机构50驱动活动式隔板件40活动至第二位置。通过提前设置第一预定值和第二预定值，即可以在壳管式换热器内流体流速降低时实现对流体流速的调节。可选的，控制器70为主板。
上述的自动控制机制通过以下具体的实施方式加以说明：
整个机组开机运行时，主板在连续时间t内检测进水温度和出水温度的温差的绝对值，来判断水系统流量是否偏低。若在t时间内温差的绝对值≧5℃，则判定水系统流量偏低，机组容易发生故障停机。此时主板发出“开”的信号给电机，电机轴带动活动式隔板件40转动90°至第一位置，此时电机轴的限位销与第一隔板31平行，且活动式隔板件40将进水管34均分为两部分，增加壳管水系统流程，增大壳管水系统的流速，进而增大单位时间内壳管式换热器中冷冻水的流量。冷冻水经过进水管34再经过第一进水区域321和第二进水区域322进入进水管束21，在到达回水室80后，由于第二隔板的作用，互不混水，通过水室上部分区域的回水管束22回到接口水室30，进而保水系统能在整个壳管中有着相对较高的流速，从而避免因水流量偏低影响换热效果造成的低压保护。此外，本发明的技术方案还解决了因水流量较低而可能存在的冻壳管的隐患。上述内容中，t＝25min。
当系统水流量变大后，水系统流速较大，进出水温差绝对值较低，主板在连续时间t检测进水温度和出水温度的温差的绝对值，若在t时间内温差的绝对值≦2℃，则主板发出“关”的信号给电机，进而活动式隔板件40复位至第二位置，壳管变成双流程，保证机组的出水温度精准可靠。上述内容中，t＝25min。
需要说明的是，在本发明的技术方案中，“进水区域32的中部”的概念指的是图2所示的，可以将进水区域32等分为二的中部。
采用本发明的技术方案，可在一定程度上改善壳管式换热器的管内流体流速，解决机组水系统低流量运行时，因流速低而造成的换热效果差，导致低压保护的问题，还可以解决机组因低水流量而可能引起的冻壳管隐患。从壳管式换热器的设计上解决工程上不可避免的问题，增强产品运行可靠性和产品竞争力。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种壳管式换热器，其特征在于，包括：
主壳体(10)；
进水管束(21)和回水管束(22)，设置在所述主壳体(10)内；
接口水室(30)，设置在所述主壳体(10)的第一端，所述接口水室(30)内设置有第一隔板(31)，所述第一隔板(31)将所述接口水室(30)分为进水区域(32)和出水区域(33)，所述进水区域(32)与所述进水管束(21)的接口相连通，所述出水区域(33)与所述回水管束(22)的接口相连通；
活动式隔板件(40)，可活动地设置在所述接口水室(30)内，所述活动式隔板件(40)具有遮挡部分所述进水管束(21)的接口的第一位置以及避让全部所述进水管束(21)的接口的第二位置。
2.根据权利要求1所述的壳管式换热器，其特征在于，所述活动式隔板件(40)设置在所述进水区域(32)的中部，在所述第一位置时，所述活动式隔板件(40)将所述进水区域(32)从中部均分为第一进水区域(321)和第二进水区域(322)。
3.根据权利要求2所述的壳管式换热器，其特征在于，所述壳管式换热器还包括进水管(34)和出水管(35)，所述进水管(34)设置在所述接口水室(30)上，并与所述进水区域(32)连通，所述出水管(35)设置在所述接口水室(30)上，并与所述出水区域(33)相连接。
4.根据权利要求3所述的壳管式换热器，其特征在于，所述进水管(34)设置在所述进水区域(32)的中部，所述活动式隔板件(40)在所述第一位置时，所述活动式隔板件(40)位于所述进水管(34)的出口的中部，以将所述进水管(34)的出水均分到所述第一进水区域(321)和所述第二进水区域(322)。
5.根据权利要求3所述的壳管式换热器，其特征在于，所述壳管式换热器还包括驱动机构(50)，所述驱动机构(50)与所述活动式隔板件(40)相连，用于驱动所述活动式隔板件(40)在所述进水区域(32)中活动。
6.根据权利要求5所述的壳管式换热器，其特征在于，所述驱动机构(50)包括电机，所述电机的转轴与所述活动式隔板件(40)相连。
7.根据权利要求6所述的壳管式换热器，其特征在于，所述电机的转轴上还设置有限位销，所述限位销用于限制所述转轴的转动角度。
8.根据权利要求5所述的壳管式换热器，其特征在于，所述壳管式换热器还包括温度检测器(60)，所述温度检测器(60)用于检测所述进水管(34)内的进水温度和所述出水管(35)内的出水温度的温差。
9.根据权利要求8所述的壳管式换热器，其特征在于，所述壳管式换热器还包括控制器(70)，所述控制器(70)与所述温度检测器(60)相连，所述控制器(70)用于接收所述温度检测器(60)检测的温差，并根据该温差控制所述驱动机构(50)的运行。
10.根据权利要求9所述的壳管式换热器，其特征在于，当所述温差大于第一预定值时，所述控制器(70)控制所述驱动机构(50)驱动所述活动式隔板件(40)活动至所述第一位置；当所述温差小于第二预定值时，所述控制器(70)控制所述驱动机构(50)驱动所述活动式隔板件(40)活动至所述第二位置。
11.根据权利要求2所述的壳管式换热器，其特征在于，所述壳管式换热器还包括回水室(80)，所述回水室(80)设置在所述主壳体(10)的第二端，并与所述进水管束(21)的接口和所述回水管束(22)的接口相连通，所述回水室(80)用于将由所述进水管束(21)的流出的水返回到所述回水管束(22)中。
12.根据权利要求11所述的壳管式换热器，其特征在于，所述回水室(80)中设置有第二隔板，所述第二隔板用于将所述回水室(80)均分为第一回水室(81)和第二回水室(82)，所述第一回水室(81)的截流面积与所述第二回水室(82)的截流面积相等，所述第一回水室(81)与所述第一进水区域(321)对应的进水管束(21)相对应，所述第二回水室(82)与所述第二进水区域(322)对应的进水管束(21)相对应。
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