CN109990506B - 一种脉动换热器及其深井换热系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种换热器及深井换热系统，包括换热器主体、换热管、入口管路和出口管路，换热管设置在换热器主体内，入口管路和出口管路与换热管连接，其特征在于，所述换热管是弹性管束组件，入口管路上设置旁通管路，所述脉动发生装置设置在旁通管路上，入口管路以及旁通管路上分别设置主路阀和旁通阀，通过主路阀和旁通阀的开闭来决定是否需要产生脉动流以及脉动流的大小。本发明可以控制旁通阀和主路阀的开度的大小，自动调整脉动流和正常流的大小，提高换热效率，加强除垢效果。

Description

一种脉动换热器及其深井换热系统

技术领域

本发明换热器技术领域，尤其涉及一种深井采矿的热力系统。

背景技术

深井采矿过程中，井下热环境恶化问题十分突出。随着矿井采深度增加，进入深部之后，矿山工作面开始受高温影响，这不仅制约矿山的安全生产建设，也威胁矿工的身体健康。我国《金属非金属矿山安全规程》规定：生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃，机电设备硐室的空气温度不得超过30℃，当上述两工作地点的空气温度超过30℃和34℃时必须停止作业。与此同时，由于工艺过程的需要，采矿过程会产生大量温度稳定的矿井废水。以某黄金矿井为例，现有的深井作业区（深度＞500m）主要以通风冷却为主，井下温度高（29℃），相对湿度大（＞96%），冷却效果差，热环境非常恶劣。为保证矿井安全生产和职工身体健康，必须针对性地采取有效措施，降低环境温度，治理高温热害。

国内外采用的深井冷却技术有：布置通风系统、工人冷却服、在井上、井下增设制冷机等。存在的问题有：通风系统随着作业深度的增加效果变差；工人冷却服成本高，作业过程并不方便；井下制冷机存在排热困难，以空气为散热介质导致降温效果差、运行费用高等问题。

利用流体诱导传热元件振动实现强化换热是被动强化换热的一种形式，可将换热器内对流体振动诱导的严格防止转变为对振动的有效利用，使传动元件在低流速下的对流换热系数大幅度的提高，并利用振动抑制传热元件表面污垢，减低污垢热阻，实现复合强化传热。

换热器及其相关技术经过近几十年的迅速发展，取得了令人鼓舞的进步，然而一些长期未能解决的问题更加凸现出来。换热器内流体诱导振动和传热表面积垢，是世界公认的亟待解决的突出问题。流体诱导振动会导致剧烈的噪声与传热管束的损坏，传热管束表面积垢会造成巨大的能量与资源损失。在换热器内完全防止管束振动是不可能的，而通过增加传热管束的强度来防止振动从而避免管束的损坏与噪声，并不总是有效的。利用流体诱导传热管束的振动实现强化换热是无源强化换热的一种形式，通过对振动的有效利用，可在实现强化换热的同时抑制传热表面积垢，降低污垢热阻，实现复合强化换热。

因此，本发明针对现有深井井下集中式制冷系统存在的不足，提供一种新的采矿循环制冷系统，同时提供了一种新型换热器替代常规制冷机的蒸发器和冷凝器，并在原系统上进行一定的改进，该方式既可以实现冷端采场冷却，又在原有系统的基础上缩小制冷机体积、提高换热效率并提高矿井涌水利用率，同时具有设备紧凑、安全性好、检修维护方便的优点，非常适合深井作业使用。

发明内容

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种换热器，包括换热器主体、换热管、入口管路和出口管路，换热管设置在换热器主体内，入口管路和出口管路与换热管连接，其特征在于，所述换热管是弹性管束组件，入口管路上设置旁通管路，所述脉动发生装置设置在旁通管路上，入口管路以及旁通管路上分别设置主路阀和旁通阀，通过主路阀和旁通阀的开闭来决定是否需要产生脉动流以及脉动流的大小。

作为优选，换热器需要除垢的时候，旁通阀打开，主路阀关闭，水经过脉动发生装置，产生脉动流；除垢结束，将主路阀打开，旁通阀关闭。

作为优选，弹性管束组件包括盘管、进口立管和出口立管，所述盘管为多个，每个盘管包括圆弧形的多根换热管，相邻换热管的端部连通，使多根换热管形成串联结构，并且使得换热管的端部形成换热管自由端，进口立管连接第一根换热管的进口，出口立管连接最后一根换热管的出口，所述进口立管通过脉动管连接第一根换热管的进口，所述进口立管的入口连接脉动流发生装置，用于在换热管内产生脉动流。

一种深井采矿的热力系统，包括空冷器、蒸发器、膨胀阀、压缩机、冷凝器和蓄热水箱，其特征在于，所述空冷器用于冷却进入井下的空气，所述蒸发器、膨胀阀、压缩机、冷凝器位于井下，构成制冷系统；所述蓄热水箱位于地面上；水在所述空冷器中与空气进行热交换后，通过管路进入蒸发器，在蒸发器内与制冷剂进行换热，制冷剂吸热后经过压缩机压缩后进入冷凝器，在冷凝器中与来自蓄热水箱的水进行换热后，然后经过膨胀阀后回到蒸发器。

作为优选，所述蒸发器和/或者冷凝器中设置制冷剂管，所述制冷剂管是弹性管束组件。

作为优选，空冷器采用喷淋式空冷器。

作为优选，井下设置温度传感器，用于检测井下的环境温度，所述蒸发器和空冷器之间设置水泵，控制器根据检测的温度传感器的温度控制水泵的功率。

当井下温度高于设定值时，水泵的功率增大，水流经空冷器流量增加；当井下温度低于设定值时，水泵功率减小，水流经空冷器流量减少；当不进行井下工作时，水泵关闭。

作为优选，蓄热水箱连接生活区，向生活区供水，所述系统还包括电热锅炉，当蓄热水箱的热水生产量不足时，启动电热锅炉。

作为优选，废水在矿井废水池中已经沉降与化学处理，在蓄热水箱被加热后可成为40-50℃的洗浴或生活用水。

作为优选，弹性管束组件包括盘管、进口立管和出口立管，所述盘管为多个，每个盘管包括圆弧形的多根换热管，相邻换热管的端部连通，使多根换热管形成串联结构，并且使得换热管的端部形成换热管自由端，进口立管连接第一根换热管的进口，出口立管连接最后一根换热管的出口，其特征在于，所述进口立管通过脉动管连接第一根换热管的进口，所述进口立管的入口连接脉动流发生装置，用于在换热管内产生脉动流。

作为优选，所述脉动管从进口立管倾斜向上连接第一根换热管的进口。

作为优选，脉动管与进口立管通过焊接方式连接。

本发明具有如下优点：

1）本发明通过主路阀和旁通阀的开闭来决定是否需要产生脉动流以及脉动流的大小。从而可以根据实际需要进行智能除垢操作。

2）本发明提供一种基于水循环的深井采矿的热管理系统，即采用水作为循环介质，该方式可以实现冷端采场冷却，热端提供生活热水的功能，具有热效率高、传输距离远、设备紧凑、安全性好的优点，非常适合深井作业使用。

3）本发明采用的制冷管采用脉动管弹性管束，进口立管通过脉动管连接第一根换热管的进口,省去了单独的脉动管，使得进口立管和脉动管合而为一，实现结构简单，控制方便，换热效率高的技术效果。

4）本发明将弹性管束换热组件按照中心环形分布方式进行排列，进一步提高换热效果，降低结垢。

5）本发明将盘管内的多个脉动管束换热组件中的脉动流量按照不同的位置进行合理分布和优化，进一步提高脉动换热的技术效果。也为此种结构的蒸发器或者冷凝器的设计提供了一个最佳的参考依据。

5)本发明对蒸发器和冷凝器循环管路进行改进，使得能够根据实际需要智能产生脉动流以及控制脉动流的大小和正常流的大小，满足实际需求。

附图说明：

图1为系统流程示意图

图2为优选的蒸发器结构示意图

图3为本发明的脉动盘管结构简图。

图4为本发明的脉动流发生装置简图。

图5是本发明的脉动盘管组件简图。

图6是本发明的内置脉动盘管的蒸发器或者冷凝器简图。

图7是本发明的内置脉动盘管的蒸发器或者冷凝器俯视简图。

图8是本发明蒸发器或者冷凝器内部换热组件的尺寸结构示意图。

图9为系统设置蓄热水箱流程示意图。

图10是在冷凝器中产生脉动流的结构示意图。

图11是蒸发器中产生脉动流的结构示意图。

图中：1、压缩机，2、蒸发器，3、膨胀阀，4、冷凝器，5、冷冻水泵，6、空冷器，7、冷却水循环泵，8、冷却塔，9、冷冻水，10、制冷剂，11、冷却水出水，12、冷却水进水，13、回风井进风，14、回风井出风；15、外壳，16、内隔板，17、冷冻水进水管，18、冷冻水出水管，19、制冷剂进水管，20、制冷剂出水管，21、螺旋管，22、接头，23、封头，24、法兰。

25.罐体 26.壳程出口 27.壳程入口 28.脉动盘管组件 29.支座，30－34脉动盘管组件35.配重块 36脉动盘管37.脉冲管 38. 管程进口立管39. 换热管40.配重块41.管程出口立管42.电磁泵 43.主路阀 44.旁通阀45蓄热水箱46.电磁泵 47.主路阀 48.旁通阀。

具体实施方式

图1展示了一种深井采矿的热力系统的整体结构示意图。如图1所示，深井采矿的热力系统包括三部分，分别是回风井部分、井下硐室部分和工作面（采矿区）部分，其中回风井部分设置冷却塔8，井下硐室部分设置蒸发器2、膨胀阀3、压缩机1和冷凝器4，所述空冷器6设置在工作面部分。所述空冷器6用于冷却井下的空气，所述蒸发器2、膨胀阀3、压缩机1、冷凝器4构成制冷系统；所述冷却塔8与冷凝器4构成循环管路，回风井的空气在所述冷却塔8中与水进行热交换后，水通过管路进入冷凝器4，在冷凝器4内与制冷剂进行换热，制冷剂放热后经过膨胀阀3后进入蒸发器2，在蒸发器2中与来自空冷器的水进行换热后，然后经过压缩机1后回到冷凝器4；所述蒸发器2与空冷器6构成空冷器循环管路，空冷器6中的水与工作面的空气进行换热后循环到蒸发器2中进行换热。

本发明提供一种基于水循环的深井采矿的热管理系统，即采用水作为循环介质，通过制冷系统以及空冷器、冷却塔的设置，而且充分利用回风井风冷的设置，能够很好的实现井下的温度控制，达到安全的目的。该方式可以实现冷端采场冷却，具有热效率高、传输距离远、设备紧凑、安全性好的优点，非常适合深井作业使用。

作为优选，所述蒸发器2与空冷器6构成循环管路中设置水泵5，所述工作面中设置温度传感器，用于检测采矿区的空气温度，水泵5和温度传感器与控制器数据连接，所述控制器根据检测的温度传感器的温度控制水泵的功率。当工作面温度高于设定值时，控制器控制水泵5的功率增大，水流经空冷器流量增加；当工作面温度低于设定值时，控制器控制水泵功率减小，水流经空冷器流量减少；当不进行井下工作时，水泵关闭。

通过智能检测温度以及智能控制水泵的功率，能够智能控制工作面的温度，避免温度过高或者过低，起到很好的智能控制的作用。

作为优选，当检测的温度高于一定温度时，优选是高于25摄氏度，随着检测温度的不断上升，水泵功率增加的幅度越来越大。

作为优选，当检测的温度低于一定温度时，优选是低于5摄氏度，随着检测温度的不断下降，水泵功率不断减小的幅度越来越大。

采取水泵功率的增加和减小的幅度的变化，能够使得在温度高于或者低于一定数值的时候，采取及时的快速的调整，增加调整幅度，能够使得温度快速恢复到正常的温度范围。

作为优选，空冷器采用喷淋式空冷器。

作为优选，所述空冷器中的水来源于矿井涌水，所述矿井涌水经过沉淀和化学处理后进入蒸发器2中进行换热。

作为有个优选的实施例，图1的结构可以进行改进，采用高蓄热水箱45来代替冷却塔8，如图8所示，蓄热水箱的水进入冷凝器4后，在冷凝器4中吸收热量后，循环回到蓄热水箱中。

通过设置蓄热水箱，可以实现热端提供生活热水的功能，具有热效率高、传输距离远、设备紧凑、安全性好的优点，非常适合深井作业使用。

作为优选，蓄热水箱连接生活区，向生活区供水，所述系统还包括电热锅炉，当蓄热水箱的热水生产量不足时，启动电热锅炉。通过设置电热锅炉，可以自动补充生活热水的需求。

作为一个优选，制冷剂10与冷冻水9在蒸发器2中换热产生低温冷冻水，冷冻水再经管道流至喷淋式空冷器6中与采场中热湿空气换热产生低温空气，从而达到降温除湿的目的。由于井下空气质量差，含有大量浮沉，喷淋后的冷冻水二次水将会被严重污染，因此对其不再回收而将空冷器出水直接排放，这样一来冷冻水便不能再实现循环，因此蒸发器2需要持续不断的补充进水，该部分进水拟采用经过沉淀及化学处理过的矿井涌水。

而在冷凝器4侧，冷却水进水11在冷凝器中与制冷剂10换热产生40-50℃的冷却水出水12，冷却水出水12经过冷却塔降温后完成冷却水的循环。

而在设备的布置方面，空冷器6布置在井下各个采场的工作面中，可根据工作面的变动实现移动，空冷器6与制冷机组蒸发器2间通过冷冻水循环泵5实现输送；冷却塔8布置在矿井通风系统的总回风井边，以便于矿井回风带走冷却水的热量，冷却水通过冷却水循环泵11实现动力输送；除了空冷器6和冷却塔8之外，整个系统的其他部件均布置在井下硐室中。

作为优选，所述蒸发器和/或者冷凝器中设置制冷剂管，所述制冷剂管是螺旋管束组件。

作为螺旋管束组件的一个优选的实施例，如附图2介绍制冷机蒸发器新型螺旋盘管换热设备的结构，冷凝器结构与之相同。

螺旋绕管式换热器是在芯筒与外筒之间的空间内将传热管按螺旋线形状交替缠绕而成，相邻两层螺旋状传热管采用3~5块一定形状的定距件使之保持一定间距。换热器的外筒、芯筒和管板所构成的环形封闭空间便是壳程空间。如果所有的传热管均通过同一种介质，称为单通道型螺旋绕管式换热器。

本设计中的新型螺旋盘管换热器一组换热元件暂采用三层螺旋管21，其中芯筒最小直径理论上由最里层换热管在绕制中不被压扁所需的最小曲率半径决定，一般芯筒的直径为160~360毫米。虽然冷冻水是经过沉淀和化学处理的矿井涌水，但涌水中仍然会含有较多的杂志和化学物质，这将对换热器的长期使用产生重大不利影响，因此为提高抗腐蚀能力，螺旋盘管选用钛合金材料制成。

和普通单通道型螺旋绕管式换热器相比，该换热器各层螺旋管相互独立，每层由一根钛合金管道绕制而成，制冷剂经由上方的集水管分流同时进入三层螺旋盘管，制冷剂从制冷剂入口17流入，从制冷剂出口18流出，冷冻水从冷冻水入口19流入，从冷冻水出口20流出，这样可以确保每层螺旋盘管内的制冷剂和壳侧冷冻水都是逆流换热从而提高换热效果。

该新型螺旋盘管换热器的另一个优点就是在使用过程中会自主产生振动，起到强化传热和减弱腐蚀的作用。由于每组换热元件除了与制冷剂进出口管处的连接外，没有其他固定支撑点，因此当管内外分别有不同压力的流体流过时，在重力和流动作用下螺旋盘管将会产生振动，从而强化起到传热和抗腐蚀的作用。

本设计中一个换热单元由四组螺旋盘管组成，如若一组螺旋盘管出现故障，则可由法兰24处将整组盘管拆下检修，然后将法兰24处封闭，不影响其他三组盘管正常工作。由三层螺旋管结构由换热管的排布形式和高换热系数可知，相同换热量下其体积可以大大缩小，这在空间有限的井下具有更大意义。由于制冷机体积主要体现在蒸发器和冷凝器体积上，因此采用本专利中新型螺旋盘管换热器的制冷机体积将大大缩小 ，从而更加适用于井下集中式制冷系统。

作为一个优选的实施例，所述制冷剂管是弹性管束组件，如图3-6所示。

图3-5展示了一种脉动管束换热组件30，所述组件包括盘管30、进口立管38和出口立管41，所述盘管30为多个，如图3所示，沿着高度方向设置多个，每个盘管30包括圆弧形的多根换热管38，相邻换热管38的端部连通，使多根换热管38形成串联结构，并且使得换热管的端部形成换热管自由端（图3设置承重块的位置），所述多根换热管沿着同一个圆心从圆心向外部依次分布，进口立管38连接最外端的换热管的进口，出口立管41连接最内端的换热管38的出口，所述进口立管38通过脉动管37连接最外端换热管的进口，所述进口立管38的入口连接脉动流发生装置，用于在换热管38内产生脉动流，从而进一步促进弹性换热管束的振动，来进行强化传热，减少结垢。

所述的多个盘管30为并联结构，沿着进口立管38的高度方向设置。

所述流体从进口立管38的入口通过脉动管进入最外端换热管，在流体的流动以及脉动流的冲击下，换热管束产生振动，然后最外端换热管通过换热管内部的流动最后通过最内侧换热管的出口流道出口立管，最后通过出口立管流出。

相对于现有技术，本发明通过进口立管通过脉动管连接第一根换热管的进口,省去了单独的脉动管，使得进口立管和脉动管合而为一，实现结构简单，控制方便，换热效率高的技术效果。结合外部的脉动流发生装置，可以实现随时控制脉动流生成。

作为优选，如图2所示，沿着进口立管38的高度方向，所述脉动管37设置为多个。沿着进口立管38的上端到下端的方向上，脉动管37的管径不断变大。因为在实验以及实践中发现，随着换热的不断的进行，越往下端，下端的换热管越容易结垢，因此通过此下端的管径分布的大一些，使得下端分配的脉动流的流量也越多，从而使得振动的频率也越大，除垢效果也越好，从而导致换热效果整体明显增强。

作为优选，沿着进口立管38的上端到下端的方向上，脉动管的管径不断变大的幅度不断的增加。因为在实验以及实践中发现，随着换热的不断的进行，从上往下，结垢的速度不是成正比分布，而是结垢的增加幅度也不断变大，因此通过此下端的管径变化幅度大一些，使得下端分配的脉动流的流量增加幅度也越多，从而使得振动的频率增加幅度也越大，除垢效果也越好，从而导致换热效果整体明显增强。

作为优选，沿着进口立管38的高度方向，所述盘管30设置为多个。

作为优选，本申请中的蒸发器和/或者冷凝器中设置至少一个如前面图3－5所述的种脉动管束换热组件。

下面的换热器即表示蒸发器和/或者冷凝器。

作为优选，如图7所示，所述换热器内设置多个脉动管束换热组件30－34，其中一个设置在换热器的中心，成为中心换热组件30，其它的围绕换热器的中心分布，成为外围换热组件31－34。通过如此结构设计，可以使得换热器内流体充分达到震动目的，提高换热效果。

作为优选，外围换热组件31－34的脉动流的流量小于中心换热器6的脉动流的流量。通过如此设计，使得中心达到更大的震动频率，形成中心振动源，从而影响四周，达到更好的强化传热和除垢效果。

作为优选，同一水平换热截面上，流体要达到均匀的振动，避免换热分布不均匀。因此需要通过合理分配不同的换热组件中的脉动流量的大小。通过实验发现，中心换热组件与外围管束换热组件的脉动流的流量的分配比例与两个关键因素相关，其中一个就是外围换热组件与换热器中心之间的间距（即外围换热组件的圆心与中心换热组件的圆心的距离）以及换热器的直径相关。因此本发明根据大量数值模拟和实验，优化了最佳的脉动流量的比例分配。

换热器为圆形截面，内壁半径为R，所述中心换热组件的圆心设置在换热器圆形截面圆心，外围换热组件的圆心距离换热器圆形截面的圆心的距离为L，相邻外围换热组件的圆心分别与圆形截面圆心进行连线，两根连线形成的夹角为A，单个外围换热组件的脉动流量为M2，中心换热组件的脉动流量为M1，则满足如下要求：

M1/M2=a*(R/L)²-b*(R/L)+c；

a,b,c是系数，其中0.0890<a<0.0896,0.4888<b<0.4892,2.8705<c<2.8715；

作为优选，1.1< R/L <2.3；优选，1.26< R/L <2；

作为优选，2.2< M1/M2 <2.45。优选，2.22< M1/M2<2.4；

作为优选，其中35°<A<80°。

作为优选，四周分布数量为4－5个。

作为优选，R为2000－3000毫米，优选是2500mm；L为1200－2400毫米，优选为1800mm；换热管的直径为12－20毫米，优选16mm；脉动盘管的最外侧直径为500－700毫米，优选600mm。立管的管径为100－116毫米，优选108毫米，立管的高度为1.8-2.2米，优选为2米,相邻的脉冲管的间距是80－120mm。优选100毫米左右。

进一步优选，a=0.0893,b=0.4890,c=2.8709。

脉动盘管30通过螺纹与脉冲管11进行连接。连接后的脉动盘管能够在脉动流的诱导下，进行可控振动。振动的频率和振幅是由脉动流的频率以及脉动盘管的结构特征共同确定。

图3为脉动盘管结构简图。脉动盘管用换热管38通过配重块25,40进行连接，形成一个完整的管程回路。同时换热管38的材质通常为不锈钢、铜管等。所用管材的、换热管38的弯曲半径、尺寸等参数直接决定了脉动盘管的振动特性，需要根据管外熔盐的类别和工作温区进行匹配设计。

图9为制冷剂工作过程的系统图。在压缩机与冷凝器之间的管路上设置脉动发生装置46，或者在膨胀阀和蒸发器之间的管路上设置脉动发生装置42。

作为优选，如图11所示，在压缩机1与冷凝器2之间的主管路上设置旁通管路，所述脉动发生装置46设置在旁通管路上，与旁通管路并联的压缩机与冷凝器之间的主管路以及旁通管路上分别设置主路阀47和旁通阀48，通过主路阀47和旁通阀48的开闭来决定是否需要产生脉动流以及脉动流的大小。

脉动发生装置优选为电磁泵46。

当发现蒸发器2换热能力下降，或者其他情况需要除垢的时候，旁通阀48打开，主路阀47关闭，水经过电磁泵46，产生脉动流。旁通阀48，用于调节脉动流的产生的时间和发生强度，从而诱导和控制蒸发器内脉动盘管实现预期振动，实现管束的振动强化换热，提高换热效率。配置的旁通阀48，适用于不需要脉动流振动工况可以将其关闭，将主路阀打开。

所述系统还包括控制器，电磁泵46、主路阀47、旁通阀48与控制器进行数据连接，所述控制器可以控制电磁泵46频率的大小以及主路阀47、旁通阀48的开闭和幅度大小。

正常工作情况下，主路阀47打开，旁通阀48关闭，制冷剂正常进入蒸发器，通过流体的流动冲击脉动管束振动。当需要进行振动除垢或者提高换热效果的时候，例如换热效率下降，此时控制器控制旁通阀打开，主路阀关闭，控制器控制电磁泵产生脉动流。

当然作为优选,可以一直采用脉动流的方式进行换热.

作为优选，可以控制旁通阀和主路阀的开度的大小，自动调整脉动流和正常流的大小。

控制器可以根据需要控制脉动流的大小。例如当换热组件振动噪音过大，控制器自动控制脉动流的频率或者流量减小，避免设备损坏。

当换热组件振动噪音过大，可以控制旁通阀的阀门开度变小，主路阀的开度变大，从而调整脉动流和正常流的流量大小，实现整体换热流量保持不变，从而保持整体换热效率。

如果振动噪音减小到一定程度，可以控制旁通阀的阀门开度变大，主路阀的开度变小，从而调整脉动流和正常流的流量大小，实现整体换热流量保持不变，从而保持整体换热效率。

作为优选，噪音的大小可以通过仪器检测，所述仪器与控制器数据连接，通过控制器检测的数据自动调整旁通阀和主路阀的开度。

作为优选，可以人工进行调整。

通过上述的智能控制，可以实现蒸发器中脉动流产生以及产生的频率和速度。

作为优选，在膨胀阀3与冷凝器4之间的主管路上设置旁通管路，所述脉动发生装置42设置在旁通管路上，与旁通管路并联的膨胀阀3与冷凝器4之间的主管路以及旁通管路上都设置旁通阀44和主路阀43，通过阀门的开闭来决定是否需要产生脉动流。

脉动发生装置优选为电磁泵42。

当发现冷凝器4换热能力下降，或者其他情况需要除垢的时候，旁通阀44打开，主路阀43关闭，水经过电磁泵42，产生脉动流。旁通阀44用于调节脉动流的产生的时间和发生强度，从而诱导和控制脉动盘管实现预期振动，实现管束的振动强化换热，提高换热效率。配置的旁通阀44，适用于不需要脉动流振动工况。适用于不需要脉动流振动工况可以将其关闭，将主路阀打开。

所述系统还包括控制器，电磁泵42、主路阀43、旁通阀44与控制器进行数据连接，所述控制器可以控制电磁泵42频率的大小以及主路阀43、旁通阀43的开闭和幅度大小。

正常工作情况下，主路阀43打开，旁通阀44关闭，制冷剂正常进入冷凝器，通过流体的流动冲击脉动管束振动。当需要进行振动除垢或者提高换热效果的时候，例如换热效率下降，此时控制器控制旁通阀打开，主路阀关闭，控制器控制电磁泵产生脉动流。

当然作为优选,可以一直采用脉动流的方式进行换热.

作为优选，可以控制旁通阀和主路阀的开度的大小，自动调整进入冷凝器的脉动流和正常流的大小。

控制器可以根据需要控制脉动流的大小。例如当换热组件振动噪音过大，控制器自动控制脉动流的频率或者流量减小，避免设备损坏。

当换热组件振动噪音过大，可以控制旁通阀44的阀门开度变小，主路阀43的开度变大，从而调整脉动流和正常流的流量大小，实现整体换热流量保持不变，从而保持整体换热效率。

如果振动噪音减小到一定程度，可以控制旁通阀44的阀门开度变大，主路阀43的开度变小，从而调整脉动流和正常流的流量大小，实现整体换热流量保持不变，从而保持整体换热效率。

作为优选，噪音的大小可以通过仪器检测，所述仪器与控制器数据连接，通过控制器检测的数据自动调整旁通阀44和主路阀43的开度。

作为优选，可以人工进行调整。

通过上述的智能控制，可以实现冷凝器4脉动流产生以及产生的频率和速度。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (1)

1.一种深井热力系统，包括空冷器、蒸发器、膨胀阀、压缩机、冷凝器和蓄热水箱，其特征在于，所述空冷器用于冷却进入井下的空气，所述蒸发器、膨胀阀、压缩机、冷凝器位于井下，构成制冷系统；所述蓄热水箱位于地面上；水在所述空冷器中与空气进行热交换后，通过管路进入蒸发器，在蒸发器内与制冷剂进行换热，制冷剂吸热后经过压缩机压缩后进入冷凝器，在冷凝器中与来自蓄热水箱的水进行换热后，然后经过膨胀阀后回到蒸发器；所述蒸发器包括主体、换热管、入口管路和出口管路，换热管设置在蒸发器主体内，入口管路和出口管路与换热管连接，其特征在于，所述换热管是弹性管束组件，

弹性管束组件包括盘管、进口立管和出口立管，所述盘管为多个，每个盘管包括圆弧形的多根换热管，相邻换热管的端部连通，使多根换热管形成串联结构，并且使得换热管的端部形成换热管自由端，进口立管连接第一根换热管的进口，出口立管连接最后一根换热管的出口，所述进口立管通过脉动管连接第一根换热管的进口，所述进口立管的入口连接脉动流发生装置，用于在换热管内产生脉动流；

沿着进口立管的上端到下端的方向上，脉动管的管径不断变大；沿着进口立管的上端到下端的方向上，脉动管的管径不断变大的幅度不断的增加；

所述蒸发器内设置多个弹性管束组件，其中一个设置在蒸发器的中心，成为中心换热组件，其它的围绕蒸发器的中心分布，成为外围换热组件；

外围换热组件的脉动流的流量小于中心换热组件的脉动流的流量；

入口管路上设置旁通管路，所述脉动流发生装置设置在旁通管路上，入口管路以及旁通管路上分别设置主路阀和旁通阀，通过主路阀和旁通阀的开闭来决定是否需要产生脉动流以及脉动流的大小；

蒸发器需要除垢的时候，旁通阀打开，主路阀关闭，水经过脉动流发生装置，产生脉动流；除垢结束，将主路阀打开，旁通阀关闭。

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