CN109945732A - 组合式换热器及其温控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及换热装置技术领域，尤其涉及一种组合式换热器，包括多个沿待冷却流体的流动方向依次可拆卸拼接的换热箱体组件，换热箱体组件内部具有供待冷却流体通过的通道，每个换热箱体组件的通道内均可拆卸地安装有用于与待冷却流体换热的换热管件模组，每个换热管件模组均设有进口和出口，所有换热管件模组的进口均与一输入冷却介质的输入管路可拆卸地相连通，所有换热管件模组的出口均与一输出冷却介质的输出管路可拆卸地相连通。可实现模块化快速拼装，布置方便。还涉及该组合式换热器的温控方法，主要是由控制器根据第一温度传感器检测到的初始温度值和第二温度传感器检测到的冷却温度值调节流量调节阀的开度，实现冷却温度值的调控。
Description
技术领域
本发明涉及换热装置技术领域，尤其涉及一种组合式换热器及其温控方法。
背景技术
在工业生产技术领域中，许多涉及到换热的工艺需求，均要用到换热设备。目前通常采用的方式主要是管板式换热器或板式换热器。管板式换热器呈长桶形，换热管件排列形式与待冷却空气流向相平行，管板式换热器存在场地占用较大、不方便整体管线布置的问题。板式换热器通常采用薄板折弯焊接来形成冷却介质的通道，对焊接要求高，同时也不便于设备后期的维护保养。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可拆装、布置方便、维护保养方便的组合式换热器，以克服现有技术的上述缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种组合式换热器，包括多个沿待冷却流体的流动方向依次可拆卸拼接的换热箱体组件，换热箱体组件内部具有供待冷却流体通过的通道，每个换热箱体组件的通道内均可拆卸地安装有用于与待冷却流体换热的换热管件模组，每个换热管件模组均设有进口和出口，所有换热管件模组的进口均与一输入冷却介质的输入管路可拆卸地相连通，所有换热管件模组的出口均与一输出冷却介质的输出管路可拆卸地相连通。
优选地，换热箱体组件包括箱体框架和箱体盖板，箱体盖板与箱体框架可拆卸地连接，箱体盖板与箱体框架共同围构成通道。
优选地，换热管件模组的进口伸出箱体盖板后与输入管路相连通，换热管件模组的出口伸出箱体盖板后与输出管路相连通。
优选地，换热管件模组与箱体盖板可拆卸地连接。
优选地，箱体框架在通道延伸方向上的两端均设有连接法兰。
优选地，换热管件模组的进口通过法兰活接头与输入管路相连通，换热管件模组的出口通过法兰活接头与输出管路相连通。
优选地，换热管件模组包括换热管件和支撑换热管件的固定卡板，换热管件具有与进口相连通的进口端和与出口相连通的出口端。
优选地，还包括用于控制待冷却流体的冷却温度值的温控系统。
优选地，温控系统包括控制器、用于检测待冷却流体进入组合式换热器时的初始温度值的第一温度传感器、用于检测待冷却流体离开组合式换热器时的冷却温度值的第二温度传感器以及设于输入管路上的流量调节阀，第一温度传感器、第二温度传感器和流量调节阀均与控制器相连接，控制器根据第一温度传感器检测到的初始温度值和第二温度传感器检测到的冷却温度值调节流量调节阀的开度。
本发明还提供一种如上所述的组合式换热器的温控方法，包括以下步骤：步骤一、由第一温度传感器检测待冷却流体进入组合式换热器时的初始温度值，并将检测到的初始温度值输送给控制器，控制器接收并记录初始温度值；步骤二、控制器根据初始温度值确定待冷却流体的冷却温度设定值和流量调节阀的初始开度；步骤三、待冷却流体与组合式换热器的换热管件模组换热冷却后离开组合式换热器，由第二温度传感器检测待冷却流体离开组合式换热器时的冷却温度值，并将检测到的冷却温度值输送给控制器，控制器接收冷却温度值，并根据冷却温度值与冷却温度设定值之间的差值对流量调节阀的开度进行实时调控，使冷却温度值与冷却温度设定值相匹配。
与现有技术相比，本发明具有显著的进步：
本发明的组合式换热器通过多个换热箱体组件可拆卸拼接的设计，可以根据实际换热需求将合适数量的换热箱体组件进行模块化的快速拼装，布置十分方便，并且，拼接在一起的换热箱体组件很容易拆卸分离，同时，换热管件模组可拆卸地安装在换热箱体组件中，拆装也很方便，从而使得组合式换热器后期的维护保养也非常方便，可以实现对组合式换热器内部滞留杂质的清理。
本发明的组合式换热器的温控方法，由控制器根据第一温度传感器检测到的初始温度值和第二温度传感器检测到的冷却温度值调节流量调节阀的开度，使待冷却流体换热冷却后的实际冷却温度值与冷却温度设定值相匹配，达到动态平衡，实现了待冷却流体离开组合式换热器时的实际冷却温度值的调控，能够确保待冷却流体经组合式换热器换热冷却后达到要求的冷却温度值。
附图说明
图1是本发明实施例的组合式换热器的结构示意图。
图2是本发明实施例的组合式换热器的主视示意图。
图3是本发明实施例的组合式换热器的单个换热箱体组件和换热管件模组的结构示意图。
图4是图3中去掉箱体盖板和法兰活接头后的结构示意图。
图5是本发明实施例的组合式换热器的箱体盖板的结构示意图。
图6是本发明实施例的组合式换热器的法兰活接头的结构示意图。
图7是本发明实施例的组合式换热器的温控方法的控制流程图。
其中，附图标记说明如下：
1、换热箱体组件 10、通道
11、箱体框架 110、开口
111、连接法兰 12、箱体盖板
120、法兰结构 121、第一通孔
122、第二通孔 123、第一安装孔
124、第二安装孔 13、箱体支腿
2、换热管件模组 21、换热管件
22、固定卡板 23、进口总管
24、出口总管 201、进口
203、第一法兰接头 202、出口
204、第二法兰接头 3、输入管路
4、输出管路 5、法兰活接头
6、第一温度传感器 7、第二温度传感器
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说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1至图6所示，本发明的组合式换热器的一种实施例。
参见图1至图4，本实施例的组合式换热器包括多个换热箱体组件1，多个换热箱体组件1沿待冷却流体的流动方向依次可拆卸地拼接，待冷却流体可以是实际生产工艺中需要进行冷却处理的流体，如气体。换热箱体组件1的数量并不局限，可以根据实际生产工艺中待冷却流体的换热需求进行选择。每个换热箱体组件1内部均具有供待冷却流体通过的通道10，多个换热箱体组件1依次拼接在一起时，各个换热箱体组件1的通道10依次相连通形成待冷却流体的流动路径，位于第一位的换热箱体组件1的通道10入口为该流动路径的入口，位于最后一位的换热箱体组件1的通道10出口则为该流动路径的出口，待冷却流体从该流动路径的入口进入，依次经过各个换热箱体组件1的通道10后从该流动路径的出口流出。每个换热箱体组件1的通道10内均可拆卸地安装有换热管件模组2，换热管件模组2用于与进入通道10内的待冷却流体换热，对待冷却流体进行冷却。每个换热管件模组2均设有进口201和出口202，进口201用于输入可与待冷却流体换热并吸收待冷却流体的热量的冷却介质，如冷却水，出口202用于输出与待冷却流体换热后的冷却介质。所有换热管件模组2的进口201均与一输入管路3可拆卸地连接且相连通，由输入管路3向各个换热管件模组2的进口201内输入冷却介质。所有换热管件模组2的出口202均与一输出管路4可拆卸地连接且相连通，由输出管路4输出与待冷却流体换热后的冷却介质。由此，待冷却流体依次经过各个换热箱体组件1的通道10时可与各通道10内的换热管件模组2充分换热，实现冷却。
本实施例的组合式换热器通过多个换热箱体组件1可拆卸拼接的设计，可以根据实际换热需求将合适数量的换热箱体组件1进行模块化的快速拼装，布置十分方便，并且，拼接在一起的换热箱体组件1很容易拆卸分离，同时，换热管件模组2可拆卸地安装在换热箱体组件1中，拆装也很方便，从而使得组合式换热器后期的维护保养也非常方便，可以实现对组合式换热器内部滞留杂质的清理。
参见图3、图4和图5，本实施例中，优选地，换热箱体组件1包括箱体框架11和箱体盖板12，箱体盖板12与箱体框架11可拆卸地连接，箱体盖板12与箱体框架11共同围构成通道10。具体地，箱体框架11内部沿轴向贯通，在箱体框架11上设有开口110，箱体盖板12在开口110处与箱体框架11可拆卸地连接并将开口110封闭，从而与箱体框架11共同围构成通道10。箱体盖板12与箱体框架11可拆卸连接的方式并不局限，本实施例中，优选地，在箱体盖板12的外周缘设有法兰结构120，箱体盖板12的法兰结构120在开口110处与箱体框架11通过螺栓紧固连接，从而实现箱体盖板12与箱体框架11的可拆卸连接且将箱体框架11的开口110封闭，具有拆装十分方便优点。箱体框架11底部可以设有箱体支腿13，用于将箱体框架11支撑在地面上。
进一步，本实施例中，参见图1和图2，换热管件模组2的进口201伸出箱体盖板12后与输入管路3相连通，换热管件模组2的出口202伸出箱体盖板12后与输出管路4相连通。则输入管路3和输出管路4均位于换热箱体组件1的外部，可便于输入管路3和输出管路4与多个拼接在一起的换热箱体组件1中的换热管件模组2的装配连接。
进一步，本实施例中，换热管件模组2与箱体盖板12可拆卸地连接，从而实现换热管件模组2在换热箱体组件1中可拆卸地安装，方便装配的同时也能保证换热管件模组2在换热箱体组件1内的固定。换热管件模组2与箱体盖板12可拆卸连接的方式并不局限。本实施例中，优选地，参见图4，在换热管件模组2的进口201处设有第一法兰接头203，在换热管件模组2的出口202处设有第二法兰接头204。参见图5，在箱体盖板12上设有供换热管件模组2的进口201伸出的第一通孔121和供换热管件模组2的出口202伸出的第二通孔122，箱体盖板12上在第一通孔121的周围设有一圈第一安装孔123、在第二通孔122的周围设有一圈第二安装孔124。装配时，换热管件模组2的进口201伸出第一通孔121，第一法兰接头203与第一安装孔123通过螺栓紧固连接，换热管件模组2的出口202伸出第二通孔122，第二法兰接头204与第二安装孔124通过螺栓紧固连接。由此实现了换热管件模组2与箱体盖板12可拆卸的连接。
进一步，本实施例中，参见图1和图3，箱体框架11在通道10延伸方向上的两端均设有连接法兰111，将多个换热箱体组件1依次拼接时，相邻两个换热箱体组件1可以通过箱体框架11上的连接法兰111相对接，相邻两个箱体框架11相对的连接法兰111可以通过螺栓紧固连接，由此实现换热箱体组件1之间的可拆卸拼接，并具有良好的拼接密封性。
进一步，本实施例中，换热管件模组2的进口201通过法兰活接头5与输入管路3相连通，换热管件模组2的出口202通过法兰活接头5与输出管路4相连通。法兰活接头5的结构如图6所示，优选地，法兰活接头5的一端可以设有用于与换热管件模组2的进口201或出口202配合连接的螺纹结构，法兰活接头5的另一端可以设有用于与输入管路3或输出管路4上的法兰接头配合连接的法兰结构。通过法兰活接头5实现换热管件模组2的进口201与输入管路3的装配及连通、换热管件模组2的出口202与输出管路4的装配及连通，具有拆装灵活方便的优点。
本实施例中，参见图4，优选地，换热管件模组2包括换热管件21和支撑换热管件21的固定卡板22，固定卡板22呈竖立放置，换热管件21呈水平放置且垂直穿插支撑于固定卡板22上。换热管件21具有与进口201相连通的进口端和与出口202相连通的出口端，冷却介质经输入管路3送入进口201中，然后经换热管件21的进口端进入换热管件21内，在换热管件21内流动至其出口端，而后经出口202流入输出管路4，由输出管路4输出。优选地，单个换热管件模组2可以包括有多组换热管件21，多组换热管件21的进口端均与一进口总管23相连通，进口总管23的一端封闭，进口总管23的另一端连通进口201。多组换热管件21的出口端均与一出口总管24相连通，出口总管24的一端封闭，出口总管24的另一端连通出口202。单个换热管件模组2中的固定卡板22可以设有多个，以增加对换热管件21的支撑强度。优选地，换热管件21沿垂直于待冷却流体流动方向的方向设置，可以取得最佳的冷却效果。
装配时，可以先将换热管件模组2从箱体框架11轴向上的一侧开口处放入箱体框架11中，且使换热管件模组2中的进口总管23和出口总管24位于箱体框架11的开口110处，然后将箱体盖板12的法兰结构120在开口110处与箱体框架11通过螺栓紧固连接，并将换热管件模组2进口201处的第一法兰接头203与箱体盖板12上第一通孔121周围的第一安装孔123通过螺栓紧固连接、将换热管件模组2出口202处的第二法兰接头204与箱体盖板12上第二通孔122周围的第二安装孔124通过螺栓紧固连接，由此完成单个换热箱体组件1与换热管件模组2的组装。根据实际需要组装多个换热箱体组件1与换热管件模组2，然后将多个换热箱体组件1的箱体框架11依次拼接，将相邻两个箱体框架11相对的连接法兰111通过螺栓紧固连接，由此完成多个换热箱体组件1的拼装。最后将各个换热箱体组件1中换热管件模组2的进口201通过法兰活接头5与输入管路3相连接、将各个换热箱体组件1中换热管件模组2的出口202通过法兰活接头5与输出管路4相连接。由此完成整个组合式换热器的组装。
进一步，本实施例的组合式换热器还包括用于控制待冷却流体的冷却温度值的温控系统。优选地，参见图1，温控系统可以包括控制器、第一温度传感器6、第二温度传感器7以及流量调节阀，控制器及流量调节阀图中未示出。其中，控制器可以采用现有技术中常规的工业控制器，如PLC控制器或单片机。第一温度传感器6用于检测待冷却流体进入组合式换热器时的初始温度值，第一温度传感器6可以设置在位于第一位的换热箱体组件1的箱体框架11上靠近通道10入口的位置处。第二温度传感器7用于检测待冷却流体离开组合式换热器时的冷却温度值，第二温度传感器7可以设置在位于最后一位的换热箱体组件1的箱体框架11上靠近通道10出口的位置处。流量调节阀设于输入管路3上，通过调节流量调节阀开度的大小，可以调节输入管路3内冷却介质的流量，从而控制待冷却流体冷却后的温度。第一温度传感器6、第二温度传感器7和流量调节阀均与控制器相连接，第一温度传感器6将检测到的初始温度值输送给控制器，第二温度传感器7将检测到的冷却温度值输送给控制器，控制器接收第一温度传感器6和第二温度传感器7的检测信号，并根据第一温度传感器6检测到的初始温度值和第二温度传感器7检测到的冷却温度值调节流量调节阀的开度，以实现待冷却流体经组合式换热器完成换热冷却后的实际冷却温度值的调控。
本发明实施例还提供一种本实施例的上述组合式换热器的温控方法，参见图7，本实施例的温控方法包括以下步骤：
步骤一、由第一温度传感器6检测待冷却流体进入组合式换热器时的初始温度值T1，并将检测到的初始温度值T1输送给控制器，控制器接收并记录初始温度值T1；
步骤二、控制器根据初始温度值确定待冷却流体的冷却温度设定值T0和流量调节阀的初始开度；
步骤三、组合式换热器工作，待冷却流体与组合式换热器的换热管件模组2换热冷却后离开组合式换热器，由第二温度传感器7检测待冷却流体离开组合式换热器时的冷却温度值T2，并将检测到的冷却温度值T2输送给控制器，控制器接收冷却温度值T2，并根据冷却温度值T2与冷却温度设定值T0之间的差值对流量调节阀的开度进行实时调控，使冷却温度值T2与冷却温度设定值T0相匹配，达到动态平衡。
由此，本实施例的温控方法实现了待冷却流体离开组合式换热器时的实际冷却温度值的调控，能够确保待冷却流体经本实施例的组合式换热器换热冷却后达到要求的冷却温度值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种组合式换热器，其特征在于，包括多个沿待冷却流体的流动方向依次可拆卸拼接的换热箱体组件(1)，所述换热箱体组件(1)内部具有供所述待冷却流体通过的通道(10)，每个所述换热箱体组件(1)的通道(10)内均可拆卸地安装有用于与所述待冷却流体换热的换热管件模组(2)，每个所述换热管件模组(2)均设有进口(201)和出口(202)，所有所述换热管件模组(2)的所述进口(201)均与一输入冷却介质的输入管路(3)可拆卸地相连通，所有所述换热管件模组(2)的所述出口(202)均与一输出冷却介质的输出管路(4)可拆卸地相连通。
2.根据权利要求1所述的组合式换热器，其特征在于，所述换热箱体组件(1)包括箱体框架(11)和箱体盖板(12)，所述箱体盖板(12)与所述箱体框架(11)可拆卸地连接，所述箱体盖板(12)与所述箱体框架(11)共同围构成所述通道(10)。
3.根据权利要求2所述的组合式换热器，其特征在于，所述换热管件模组(2)的所述进口(201)伸出所述箱体盖板(12)后与所述输入管路(3)相连通，所述换热管件模组(2)的所述出口(202)伸出所述箱体盖板(12)后与所述输出管路(4)相连通。
4.根据权利要求2所述的组合式换热器，其特征在于，所述换热管件模组(2)与所述箱体盖板(12)可拆卸地连接。
5.根据权利要求2所述的组合式换热器，其特征在于，所述箱体框架(11)在所述通道(10)延伸方向上的两端均设有连接法兰(111)。
6.根据权利要求1所述的组合式换热器，其特征在于，所述换热管件模组(2)的所述进口(201)通过法兰活接头(5)与所述输入管路(3)相连通，所述换热管件模组(2)的所述出口(202)通过法兰活接头(5)与所述输出管路(4)相连通。
7.根据权利要求1所述的组合式换热器，其特征在于，所述换热管件模组(2)包括换热管件(21)和支撑所述换热管件(21)的固定卡板(22)，所述换热管件(21)具有与所述进口(201)相连通的进口端和与所述出口(202)相连通的出口端。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的组合式换热器，其特征在于，还包括用于控制所述待冷却流体的冷却温度值的温控系统。
9.根据权利要求8所述的组合式换热器，其特征在于，所述温控系统包括控制器、用于检测所述待冷却流体进入所述组合式换热器时的初始温度值的第一温度传感器(6)、用于检测所述待冷却流体离开所述组合式换热器时的冷却温度值的第二温度传感器(7)以及设于所述输入管路(3)上的流量调节阀，所述第一温度传感器(6)、所述第二温度传感器(7)和所述流量调节阀均与所述控制器相连接，所述控制器根据所述第一温度传感器(6)检测到的初始温度值和所述第二温度传感器(7)检测到的冷却温度值调节所述流量调节阀的开度。
10.一种如权利要求9所述的组合式换热器的温控方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、由所述第一温度传感器(6)检测待冷却流体进入组合式换热器时的初始温度值，并将检测到的初始温度值输送给所述控制器，所述控制器接收并记录所述初始温度值；
步骤二、所述控制器根据所述初始温度值确定待冷却流体的冷却温度设定值和所述流量调节阀的初始开度；
步骤三、待冷却流体与组合式换热器的换热管件模组(2)换热冷却后离开组合式换热器，由所述第二温度传感器(7)检测待冷却流体离开组合式换热器时的冷却温度值，并将检测到的冷却温度值输送给所述控制器，所述控制器接收所述冷却温度值，并根据所述冷却温度值与所述冷却温度设定值之间的差值对所述流量调节阀的开度进行实时调控，使所述冷却温度值与所述冷却温度设定值相匹配。
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2019
- 2019-03-15 CN CN201910197404.7A patent/CN109945732A/zh active Pending
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