CN108168359A - 换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种换热器，包括传热机构、换热机构和冷凝液收集机构，换热机构与冷凝液收集机构连通，传热机构上设有多个用于喷射蒸汽的导热孔，传热机构通过导热孔将热蒸汽释放至换热机构。本发明中，所设置的传热机构、换热机构和冷凝液收集机构各个机构相互独立，却又相互协作，一方面蒸汽经由传热机构通过导热孔喷射到换热机构，然后由换热机构实现蒸汽与外界环境热交换；另一方面，冷凝后的冷凝液由冷凝液收集机构收集并排出换热器，有效防止因冷凝液聚集而减少换热面积，从而提高换热效率；此外，由导热孔喷出使得蒸汽均匀、稳定地输出到换热机构中，使得换热效果更持久。

Description

换热器

技术领域

本发明属于换热设备领域，具体涉及一种换热器。

背景技术

用蒸汽作为热源的空气换热器，在换热过程中，蒸汽换热器的热量主要来源是蒸汽冷凝释放出的潜热，以150℃饱和水蒸汽为例，150℃水蒸汽变成为150℃冷凝水释放的热量是2114.3KJ/KG，而150℃水降温到100℃释放的热量才213.16KJ/KG，而在目前换热器行业中使用的蒸汽换热器，在换热管内有大量累积的冷凝水不能及时排出，使蒸汽接触换热管内壁的面积减少，换热器的换热面积达不到最大利用率。此外，换热器中翅片管两端与管板焊死，长期使用会因为热胀冷缩造成焊缝拉裂，出现泄漏故障。

发明内容

本发明提供一种换热器，以解决上述现有技术问题中的至少一个。

根据本发明的一个方面，提供了一种换热管，包括传热机构、换热机构和冷凝液收集机构，换热机构与冷凝液收集机构连通，传热机构上设有多个用于喷射蒸汽的导热孔，传热机构通过导热孔将热蒸汽释放至换热机构。

本发明中，所设置的传热机构、换热机构和冷凝液收集机构各个机构相互独立，却又相互协作，一方面蒸汽经由传热机构通过导热孔喷射到换热机构，然后由换热机构实现蒸汽与外界环境热交换；另一方面，冷凝后的冷凝液由冷凝液收集机构收集并排出换热器，有效防止因冷凝液聚集而减少换热面积，从而提高换热效率；此外，由导热孔喷出使得蒸汽均匀、稳定地输出到换热机构中，使得换热效果更持久。

在一些实施方式中，传热机构包括内集管和内管，换热机构包括至少一个换热管，冷凝液收集机构包括外集管，内集管与内管连通，外集管与换热管连通，内集管位于外集管容腔内，内管位于换热管容腔内。由此，蒸汽经由内集管传入内管，然后通过内管上的导热孔释放至换热管，实现热蒸汽与外界空气的热交换；同时，蒸汽冷凝为冷凝水后，换热管中的冷凝水流入到外集管中进行排出，从而避免换热管因冷凝水堆积而使换热面积减少的问题，大大提高换热管换热面积利用率，也使得整体形成传热-换热-收集的系统，利于换热效率的提高。

在一些实施方式中，换热管可以是翅片管。由此，通过在换热管外表面增加翅片，增大换热管的外表面积，从而达到提高换热效率的目的。

在一些实施方式中，换热管的一端可以密封，另一端可以以倾斜方式与外集管连通。由此，换热管呈倾斜方式设置可以使换热管中的冷凝液在重力作用下，加速向势能低的位置流动，便于冷凝液收集排出。

在一些实施方式中，内管的一端可以密封，另一端可以以倾斜方式与内集管连通。由此，使得内管与换热管倾斜度保持一致，便于内管内置于换热管中。

在一些实施方式中，导热孔可以设在内管的管壁上，导热孔的开孔角度与内管的中心线呈45°角，导热孔的孔径为4mm。由此，蒸汽从内管往换热管内壁喷射时，呈45°角设置的导热孔所喷射的接触面会比垂直喷射更大，便于蒸汽快速地分布到换热管中。

在一些实施方式中，内集管上可以设有至少一个进气连接管，外集管上可以设有排液连接管。由此，外部的蒸汽可以通过进气连接管进入内集管中，从而分流到内管中，蒸汽从内管的导热孔喷射到换热管内壁，蒸汽释放热量后会冷凝，变成冷凝水，换热管中的冷凝水会流入到外集管中，并从外集管上的排液连接管中排出。

在一些实施方式中，还可以包括置于换热管四周的换热机构保护装置，换热机构保护装置包括上连接板、下连接板、左管板和右管板。由此，上连接板、下连接板、左管板和右管板可以与换热机构形成整体结构，增加装置稳定性，起到保护整体装置的作用。

在一些实施方式中，换热管的一端可以穿插在右管板中，换热管与右管板活动连接。由此，换热管的一端与右管板活动连接，不焊接，即换热管的一端相对于右管板可以伸缩，避免热胀冷缩拉裂焊缝，增加设备使用寿命。

在一些实施方式中，右管板的外围可以设有管箱。由此，管箱可以起到对右管板和换热管保护的作用。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的换热器的结构示意图；

图2为图1所示的换热器中内管的结构示意图；

图3为图2所示的换热器中内管Ⅱ处放大结构示意图；

图4为图1所示的换热器中内集管的结构示意图；

图5为图4所示的内集管的左视图；

图6为图1所示的换热器中外集管的结构示意图；

图7为图6所示的外集管的右视图；

图8为图1所示的换热器中换热管的结构示意图；

图9为图1所示的换热器的俯视图；

图10为图9所示的换热器中Ⅰ处的局部放大图；

图11为图1所示的换热器中左板管的结构示意图；

图12为图11所示的换热器中左板管的右视图；

图13为图1所示的换热器中上连接板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1至图13示意性地显示了本发明一种实施方式的换热器的结构。

换热器包括传热机构、换热机构和冷凝液收集机构，其中，换热机构与冷凝液收集机构连通，传热机构上设有多个用于喷射蒸汽的导热孔21，传热机构通过导热孔21将热蒸汽释放至换热机构，然后再通过换热机构实现热蒸汽与空气的热交换。

如图1和图10所示，传热机构包括内集管1和内管2，内管2的左端安装在内集管1上，内管2与内集管1连通。

如图1和图10所示，换热机构包括换热管3，内管2位于换热管3的容腔内，内管2的中心线与换热管3的中心线重合。

如图1、图10所示，冷凝液收集机构包括外集管4，换热管3的左端安装在外集管4上，换热管3与外集管4连通。

如图1和图10所示，内集管1位于外集管4的容腔内，内集管1的中心线与外集管4的中心线重合。

如图1所示，本实施例中，内管2的数量为28根，28根内管2以2×14阵列方式并排安装在内集管1上，28根内管2均与内集管1连通。在其他实施例中，内管2的数量可以根据换热要求进行调整。

如图1和图2所示，内管2为钢管，内管2的右端密封，左端做切边处理后以倾斜方式安装在内集管1上。

如图4和图5所示，内集管1上两侧成型有连接孔，一侧连接孔用于与进气连接管52连通，另一侧连接孔用于与内管2连通，如图1、图2所示，内管2的左端通过内集管1上的连接孔与内集管1固定连接(如焊接)，内管2左端的切边角度为42°。

如图3所示，内管2的管壁上每隔一段距离就成型有导热孔21，内管2的上下两侧均成型有导热孔21，导热孔21的开孔角度与内管2的中心线呈45°角，孔径为4mm。蒸汽从内管2往换热管3的内壁喷射时，呈45°角设置的导热孔21所喷射的接触面会比垂直喷射更大，便于蒸汽快速地分布到换热管3中。

在其他实施例中，导热孔21的倾斜角度以及孔径可以根据换热要求、换热管3的内径等进行适应性调整。

内集管1采用钢管，内集管1上下两端采用封板焊接。

如图1所示，本实施例中，换热管3的数量为28根，28根换热管3并排安装在外集管4上，28根换热管3均与外集管4连通。在其他实施例中，换热管3的数量可以根据换热要求进行调整，换热管3与内管2的数量相同，每个换热管3中对应安装一个内管2。

如图1和图8所示，换热管3的右端封闭，左端做切边处理后以倾斜方式安装在外集管4上，外集管4上成型有连接孔，换热管3的左端通过外集管4上的连接孔与外集管4固定连接(如焊接)，换热管3左端的切边角度为36°，换热管3采用钢管。换热管3是翅片管，即换热管3上轧制铝翅片，翅片外径为50mm，片距3mm，片厚0.3mm，轧制完成后进行碱洗、漂白。

外集管4为钢管，如图1所示，内集管1侧壁上安装有两个进气连接管52，外集管4侧壁上安装有冷凝液排液连接管51，进气连接管52与内集管1连通，冷凝液排液连接管51与外集管4连通，两个进气连接管52均位于冷凝液排液连接管51上方。

本实施例中，进气连接管52的数量为两个，两个进气连接管52便于蒸汽快速、均匀的分布到各换热管3中。在其他实施例中，进气连接管52的数量可以根据换热要求设置成一个或三个以上。

进气连接管52和冷凝液排液连接管51的自由端可以车有外螺纹，方便进气连接管52与外部的蒸汽输出装置连接，方便冷凝液排液连接管51与外部的冷凝水收集装置连接。

如图6和图7所示，外集管4上下两端采用封板焊接，外集管4一侧成型有放置排液连接管51、进气连接管52的预留孔，另一侧设有与换热管3连通的连接孔。

如图1所示，进气连接管52与内集管1连通，冷凝液排液连接管51连通与外集管4连通，蒸汽由进气连接管52进入到内集管1后分流到各个内管2中，内管2中的蒸汽通过导热孔21可以斜向喷射到换热管3的内壁，换热管3可以实现热蒸汽与外界空气的热交换，蒸汽通过换热管3与外界空气进行热交换后会冷凝成液态水，由于内管2和换热管3倾斜设置，换热管3中的冷凝水可以汇入到外集管4中，并从外集管4上的排液连接管51中排出，从而避免换热管3因冷凝水堆积而使换热面积减少的问题，大大提高换热管3换热面积利用率，也使得整体形成传热—换热—收集的系统，利于换热效率的提高。

换热管保护装置置于换热管3的四周，如图1所示，换热机构保护装置包括上连接板7、下连接板8、左管板9和右管板10。上连接板7、下连接板8、左管板9、右管板10截面均呈直角梯形，便于与倾斜的换热管3形成整体矩形结构，增加装置稳定性，起到保护整体装置的作用。其中上连接板7和下连接板8的结构示如图13所示；其中左管板9的结构如图11和图12所示，左管板9上成型有与换热管3数量相同的用于固定换热管3的固定孔，换热管3穿插在左管板9上的固定孔中，同样的，右管板10上也成型有安装换热管3的安装孔，换热管3的右端穿插在右管板10上的安装孔中，换热管3与右管板10活动连接，不焊接，即换热管3的右端相对于右管板10可以伸缩，避免热胀冷缩拉裂焊缝，增加设备使用寿命，使得换热管3在热胀冷缩时有空间使其发生微小形变。

如图1所示，右管板10的外围安装有管箱11，管箱11可以对右管板10和换热管3的右端起到保护作用。

如图9所示，左管板9和右管板10分别通过螺母6与上连接板7固定。

本发明中，外部的蒸汽经两个进气连接管52进入到内集管1中，并由内集管1传入各个内管2中，内管2中的蒸汽通过内管2上的导热孔21释放至换热管3中，换热管3实现热蒸汽与外界空气的热交换，换热管3中的蒸汽经过热交换后冷凝为冷凝水，换热管3中的冷凝水会汇入到外集管4中，外集管4的冷凝水经过冷凝液排液连接管51进行排出处理，从而可以避免换热管3因冷凝水堆积而使换热面积减少的问题，大大提高换热管换热面积利用率，也使得整体形成传热-换热-收集的系统，利于换热效率的提高。

本发明中，设置两个进气连接管52便于蒸汽快速、均匀的分布到各换热管3中；由于内管2的管壁上设置有与内管2的中心线呈45°角的导热孔21，与垂直喷射相比，使得蒸汽从导热孔21喷射后与换热管3有更大的接触面，蒸汽与外界环境热交换完毕后冷凝成液体，由于内管2和换热管3倾斜设置，使得处于换热管3中的冷凝液能顺着换热管3管壁迅速汇入到外集管4中，最终由冷凝液排液连接管51排出；其中，换热管3与右管板10不焊接固定，换热管3的右端相对于右管板10可以伸缩，这样可以避免热胀冷缩拉裂焊缝，增加设备使用寿命。

本发明的换热器，使得蒸汽参与热交换的面积增大，参加热交换的蒸汽更稳定、更均匀，与同等面积的蒸汽加热器相比，本发明的换热器的换热效率提高35％以上，使用寿命增加一倍以上。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.换热器，其特征在于，包括传热机构、换热机构和冷凝液收集机构，所述换热机构与冷凝液收集机构连通，传热机构上设有多个用于喷射蒸汽的导热孔(21)，传热机构通过导热孔(21)将热蒸汽释放至换热机构。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述传热机构包括内集管(1)和内管(2)，所述换热机构包括至少一个换热管(3)，所述冷凝液收集机构包括外集管(4)，所述内集管(1)与内管(2)连通，外集管(4)与换热管(3)连通，内集管(1)位于外集管(4)容腔内，内管(2)位于换热管(3)容腔内。

3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述内管(2)的一端密封，另一端以倾斜方式与内集管(1)连通。

4.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述换热管(3)是翅片管。

5.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述换热管(3)的一端密封，另一端以倾斜方式与外集管(4)连通。

6.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述导热孔(21)设在内管(2)的管壁上，导热孔(21)的开孔角度与内管(2)的中心线呈45°，导热孔(21)的孔径为4mm。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的换热器，其特征在于，所述内集管(1)上设有至少一个进气连接管(52)，外集管(4)上设有排液连接管(51)。

8.根据权利要求2～6中任一项所述的换热器，其特征在于，还包括置于换热管(3)四周的换热机构保护装置，所述换热机构保护装置包括上连接板(7)、下连接板(8)、左管板(9)和右管板(10)。

9.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于，所述换热管(3)的一端穿插在右管板(10)中，换热管(3)与右管板(10)活动连接。

10.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于，所述右管板(10)的外围设有管箱(11)。