CN112113442B - 一种上下间隔错布的喷气式管壳式换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种上下间隔错布的喷气式管壳式换热器，所述壳程入口接管的端部是喷头结构，所述的壳体内设置多个水平挡板，所述挡板延伸了壳体的整个横截面，所述壳体的壁面上设置喷管，所述喷管上设置喷孔；所述喷管围绕壳体的竖直内壁设置一整圈，所述换热部件包括中心管、左侧管、右侧管和管组，沿着中心管的高度方向，同一侧所述管组设置为多个，上下相邻管组的间隔错列布置。本发明通过相邻环形管之间设置间隔上下方向错列分布使得喷淋的流体可以形成S形通道，增加流通面积，延长流动路径，可以充分的不间断的利用热量。
Description
技术领域
本发明涉及一种管壳式换热器，尤其涉及一种喷气式管壳式换热器。
背景技术
管壳式换热器被广泛应用于化工、石油、制冷、核能和动力等工业，由于世界性的能源危机，为了降低能耗，工业生产中对换热器的需求量也越来越多，对换热器的质量要求也越来越高。近几十年来，虽然紧凑式换热器(板式、板翅式、压焊板式换热器等)、热管式换热器、直接接触式换热器等得到了迅速的发展，但由于管壳式换热器具有高度的可靠性和广泛的适应性，其仍占据产量和用量的统治地位，据相关统计，目前工业装置中管壳式换热器的用量仍占全部换热器用量的70％左右。
管壳式换热器结垢后，采取常规的蒸汽清扫、反冲洗等方式对换热器进行清洗，生产实践证明，效果不是很好。只能将换热器的封头拆卸下来，采用物理清理的方式，但采取该种方式进行清洗，操作复杂、耗时长，人力、物力投资较大，对连续化的工业生产带来极大的困难。
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。
在应用中发现，持续性的加热会导致内部流体形成稳定性，即流体不在流动或者流动性很少，或者流量稳定，导致换热管振动性能大大减弱，从而影响换热管的除垢以及加热的效率。
目前的管壳式换热器，包括双集管，一个集管蒸发，一个集管冷凝，从而形成振动除垢式热管。从而提高了热管的换热效率，减少结垢。但是上述的热管的换热均匀度不够，仅仅在一侧进行冷凝，而且换热量也少，因此需要进行改进，开发一种新式结构的热管系统。因此需要对上述换热器进行改进。
在先的申请中，已经研发了一种三热源气体管壳式换热器，但是上述管壳式换热器是根据周期进行控制，导致振动换热效果不好，智能化程度偏低。因此本申请对前面的研究进行了进一步的改进。
此外，目前的管壳式换热器对于气体换热器研究很少，而且对于内部挡板的设计涉及较少，导致出现流体分配不均匀问题。
发明内容
本发明针对现有技术中管壳式换热器的不足，提供一种新式结构的喷气式管壳式换热器。该管壳式换热器能够实现流体的均匀分配，提高了加热效率，从而实现很好的除垢以及加热效果。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种上下间隔错布的喷气式管壳式换热器，一所述管壳式换热器包括有壳体、换热部件、壳程入口接管和壳程出口接管；所述壳程入口接管和壳程出口接管分别位于换热器的下端和上端；所述换热部件设置在壳体中；换热部件沿着竖直方向延伸；所述壳程入口接管的端部是喷头结构，所述换热部件设置在壳体中，换热部件固定连接在上管板、下管板上；所述的壳程入口接管和壳程出口接管均设置在壳体上；气体从壳程入口接管进入，经过换热部件进行换热，从壳程出口接管出去；所述换热部件包括中心管、左侧管、右侧管和管组，所述管组包括左管组和右管组，左管组与左侧管和中心管相连通，右管组与右侧管和中心管相连通，从而使得中心管、左侧管、右侧管和管组形成加热流体封闭循环，左侧管和/或中心管和/或右侧管内填充相变流体，左侧管、中心管、右侧管分别设置第一热源、第二热源和第三热源，每个管组包括圆弧形的多根环形管，相邻环形管的端部连通，使多根环形管形成串联结构，并且使得环形管的端部形成环形管自由端；中心管包括第一管口和第二管口，第一管口连接左管组的入口，第二管口连接右管组的入口，左管组的出口连接左侧管，右管组的出口连接右侧管；所述左侧管与中心管之间设置左回流管，所述右侧管与中心管之间设置右回流管；所述壳体的壁面上设置喷管，所述喷管上设置喷孔；所述喷管围绕壳体的竖直内壁设置一整圈；其特征在于，沿着中心管的高度方向，同一侧所述管组设置为多个，上下相邻管组的间隔错列布置。
作为优选，所述第一管口和第二管口设置在在中心管的相对的两侧；右管组的位置是左管组沿着中心管的轴线旋转180度后的位置。
左侧管、中心管、右侧管内分别设置第一液位传感器、第二液位传感器和第三液位传感器，用于检测左侧管、右侧管和中心管内的液位，第一液位传感器、第二液位传感器和第三液位传感器与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取左管箱、右管箱和中管箱的液位数据，通过相邻的时间段的液位数据的比较，获取其液位差或者液位差变化的累计，低于阈值时，控制器控制第一、第三热源与第二热源是否进行加热。
作为优选，当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，如果在前时间段的左管箱或者右管箱或者左右管箱的平均液位为L1，相邻的在后时间段的左管箱或者右管箱或者左右管箱的平均液位为L2，如果L1与L2的差值低于阈值时，控制器控制第一第三热源停止加热，第二热源进行加热；
作为优选，当第二热源进行加热，第一第三热源不进行加热时，如果在前时间段的中管箱的平均液位为L1，相邻的在后时间段的中管箱的平均液位为L2，如果L1与L2的差值低于阈值时，控制器控制第一第三热源进行加热，第二热源停止加热。
作为优选，所述左管组的环形管是以左侧管的轴线为圆心分布，所述右管组的环形管是以右侧管的轴线为圆心分布。
作为优选，所述热源是电加热器。
本发明具有如下优点：
1、本发明通过相邻环形管之间设置间隔上下方向错列分布使得喷淋的流体可以形成S形通道，增加流通面积，延长流动路径，可以充分的不间断的利用热量。
2、通过液位感知元件检测的前后时间段液位差或者累计液位差，能够通过液位差来判断内部的流体的蒸发基本达到了饱和，内部流体的体积也基本变化不大，此种情况下，内部流体相对稳定，此时的管束振动性变差，因此需要进行调整，使其进行振动，从而停止加热。使得流体进行体积变小从而实现振动。当液位差降低到一定程度时，此时内部流体又开始进入稳定状态，此时需要加热使得流体重新蒸发膨胀，因此需要进行启动热源进行加热。通过根据液位差或者液位差变化的累计来判断流体的稳定状态，使得结果更加准确，不会因为运行时间问题导致的老化而产生的误差增加问题。
本发明通过对现有技术进行改进，将管箱和盘管分别设置为左右分布的两个，每个管箱内部设置热源，而且每个热源可以独立的进行加热，成为蒸发部，从而强化传热，使得左右两侧分布的盘管都能进行振动换热除垢，从而扩大换热振动的区域，越能够使的振动更加均匀，换热效果更加均匀，增加换热面积，强化换热和除垢效果。
3、本发明蒸汽发生器的3个热源在周期内交替式的加热，能够实现弹性盘管周期性的频繁性的振动，从而实现很好的除垢以及加热效果，保证时间上加热功率基本相同。
4、本发明将盘管周期性不断增加加热功率以及降低加热功率，使得加热流体受热后会产生体积不停的处于变化状态中，诱导盘管自由端产生振动，从而强化传热。
5、本发明通过高度方向上的挡板孔径和分布密度的设置，可以进一步提高加热效率。
6、本发明通过大量的实验和数值模拟，优化了管壳式换热器的参数的最佳关系，从而实现最优的加热效率。
7、本发明设计了一种新式结构的多换热部件三角形的布局图，并对布局的结构参数进行了优化，通过上述布局可以进一步提高加热效率。
附图说明：
图1是喷气管壳式换热器壳体结构示意图。
图2为本发明换热部件的俯视图。
图3为本发明换热部件的主视图。
图4是本发明换热部件另一个实施例的主视图。
图5是本发明换热部件的尺寸结构示意图。
图6是本发明换热部件在圆形截面加热器中的布局示意图。
图中：1、管组，左管组11、右管组12、21、左侧管，22，右侧管，3、自由端，4、自由端，5、自由端，6、自由端，7、环形管，8、中心管，91－93、热源，10第一管口，13第二管口，左回流管14，右回流管15,上管板16，折流板17，折流板18，下管板19，壳体20，211、壳程入口接管，221、壳程出口接管，换热部件23，间隔24
具体实施方式
一种喷气式管壳式换热器，如图1所示，所述管壳式换热器包括有壳体20、换热部件23、壳程入口接管211和壳程出口接管221；所述壳程入口接管211和壳程出口接管221分别位于换热器的下端和上端；所述换热部件23设置在壳体20中，换热部件固定连接在上管板16、下管板19上；所述的壳程入口接管211和壳程出口接管221均设置在壳体20上；气体从壳程入口接管211进入，经过换热部件进行换热，从壳程出口接管221出去。
作为优选，换热部件沿着竖直方向延伸。换热器竖直方向布置。
所述气体优选是空气，或者二氧化碳气体。
如图1所示，所述壳程入口接管211设置在壳体的下部，所述壳程入口接管211的端部是喷头结构，通过喷头结构，向壳程内部喷射换热气体。
作为一个改进，如图1所示，所述的壳体内设置多个水平挡板18，所述挡板18延伸了壳体的整个横截面，所述挡板上设置换热部件23穿过的孔。所述挡板上设置气体孔，所述气体通过气体孔从下部流到上部。
本发明通过设置挡板18，使得喷气的气体可以在挡板下部的空间停留更多时间，增加换热时间，同时流体通过气体孔流出挡板，进入上一个挡板空间，继续进行换热。可以充分的不间断的利用热量。
作为优选，最下部的挡板18的气体孔分布密度呈不均匀分布。从最下部的挡板18挡板的中心到挡板与外壳的连接位置，通流孔的分布密度越来越大。因为喷头在喷射中，中心分布的气体最多，而从中心向外部开始分布的气体就开始减少，因此通过设置气体孔呈不均匀分布，使得能够在通过气体孔向上流动过程中分布均匀，避免局部温度过高，导致换热部件损坏。
作为优选，最下部的挡板18从挡板的中心到挡板与外壳的连接位置，通流孔的分布密度越来越大的幅度不断增加。通过上述设置，能够进一步满足气体分布均匀的要求。
作为优选，最下部的挡板18的气体孔孔径呈不均匀分布。从最下部的挡板18挡板的中心到挡板边部(挡板与外壳的连接位置)，气体孔的孔径越来越大。因为喷头在喷射中，中心分布的气体最多，而从中心向外部开始分布的气体就开始减少，因此通过设置气体孔孔径呈不均匀分布，使得能够在通过气体孔向下流动过程中分布均匀，避免局部温度过高，导致换热部件损坏。
作为优选，最下部的挡板18从挡板的中心到挡板边部(挡板与外壳的连接位置)，气体孔的孔径越来越大的幅度不断增加。通过上述设置，能够进一步满足气体分布均匀的要求。
作为优选，所述的水平挡板具有两种类型，第一种类型是从挡板18挡板的中心到挡板边部(挡板与外壳的连接位置)，气体孔的分布密度越来越大。第二种类型是从挡板18挡板的中心到挡板边部(挡板与外壳的连接位置)，气体孔的分布密度越来越小。沿着高度方向设置多块平行的挡板，相邻的挡板的类型不同。通过设置相邻的挡板的类型不同，使得挡板形成类似折流板的形式。使得上一个挡板中心或者四周气体量最多，气体流入下一个挡板后，气体需要流动到四周或者中心，增加流体的流动路径，使得流体能够充分的与换热部件接触，提高换热效果。
作为优选，最下部的挡板是第一种类型。
作为优选，所述的水平挡板具有两种类型，第一种类型是从挡板18挡板的中心到挡板边部(挡板与外壳的连接位置)，气体孔的孔径越来越大。第二种类型是从挡板18挡板的中心到挡板边部(挡板与外壳的连接位置)，气体孔的孔径越来越小。沿着高度方向设置多块平行的挡板，相邻的挡板的类型不同。通过设置相邻的挡板的类型不同，使得挡板形成类似折流板的形式。使得上一个挡板中心或者四周气体量最多，气体流入下一个挡板后，气体需要流动到四周或者中心，增加气体的流动路径，使得气体能够充分的与换热部件接触，提高换热效果。
作为优选，最下部的挡板是第一种类型。
作为优选，所述的壳程入口接管211可以设置多个，保证四周喷射均匀。优选对称设置多个。
作为优选，所述壳体1的壁面上设置喷管24，所述喷管24上设置喷孔25。所述壳程入口接管211连接喷管24，将气体送进喷管24，然后通过喷孔25喷出。
通过设置喷管和喷孔，可以使得气体更加均匀的分布到管壳中，进一步促进了热量交换。
作为优选，如图1所示，所述喷管24围绕壳体的竖直内壁设置一整圈。通过如此设置，可以使得整个内壁上的喷管24连通，使得气体进入喷管24后能够在壳体内壁的一整圈的位置喷出气体，从而提高换热效率。
作为优选，所述挡板件是金属件。通过设置金属件起到强化传热作用。
图2展示了换热部件23的俯视图，如图2所示，所述换热部件包括中心管8、左侧管21、右侧管22和管组1，所述管组1包括左管组11和右管组12，左管组11与左侧管21和中心管8相连通，右管组12与右侧管22和中心管8相连通，从而使得中心管8、左侧管21、右侧管22和管组1形成加热流体封闭循环，左侧管21和/或中心管8和/或右侧管22内填充相变流体，左侧管21、中心管8、右侧管22分别设置第一热源91、第二热源92和第三热源93，每个管组1包括圆弧形的多根环形管7，相邻环形管7的端部连通，使多根环形管7形成串联结构，并且使得环形管7的端部形成环形管自由端3-6；中心管包括第一管口10和第二管口13，第一管口10连接左管组11的入口，第二管口13连接右管组12的入口，左管组11的出口连接左侧管21，右管组12的出口连接右侧管22；所述第一管口10和第二管口13设置在在中心管8的相对的两侧。右管组的位置是左管组沿着中心管的轴线旋转180度后的位置。
所述中心管8、左侧管21、右侧管22的两端的端部设置在上下管板16、19的开孔中，用于固定。第一管口10和第二管口13位于中心管8的上侧。
作为优选，所述左侧管21与中心管8之间设置左回流管14，所述右侧管22与中心管8之间设置右回流管14。作为优选，所述回流管设置在中心管的端部。优选中心管的两端部。
作为优选，所述流体是相变流体，汽液相变流体，所述第一热源91、第二热源92和第三热源93与控制器进行数据连接，所述控制器控制第一热源91、第二热源92和第三热源93进行加热。
所述流体在中心管8进行加热蒸发，沿着环形管束向左右两个集管21、22流动，流体受热后会产生体积膨胀，从而形成蒸汽，而蒸汽的体积远远大于水，因此形成的蒸汽会在盘管内进行快速冲击式的流动。因为体积膨胀以及蒸汽的流动，能够诱导环形管自由端产生振动，换热管自由端在振动的过程中将该振动传递至周围换热流体，流体也会相互之间产生扰动，从而使得周围的换热流体形成扰流，破坏边界层，从而实现强化传热的目的。流体在左右侧管冷凝放热后又通过回流管回流到中心管。相反，流体也可以在左右侧管加热，然后进入中心管冷凝后通过回流管返回到左右侧管进行循环。
本发明通过对现有技术进行改进，将冷凝集管和管组分别设置为左右分布的两个，使得左右两侧分布的管组都能进行振动换热除垢，从而扩大换热振动的区域，越能够使的振动更加均匀，换热效果更加均匀，增加换热面积，强化换热和除垢效果。
发明蒸汽发生器的3个热源在周期内交替式的加热，能够实现弹性盘管周期性的频繁性的振动，从而实现很好的除垢以及加热效果，保证时间上加热功率基本相同。
作为优选，所述左管组的环形管是以左侧管的轴线为圆心分布，所述右管组的环形管是以右侧管的轴线为圆心分布。通过将左右侧管设置为圆心，可以更好的保证环形管的分布，使得振动和加热均匀。
作为优选，所述管组为多个。
作为优选，所述中心管8、左侧管21、右侧管22沿着高度方向上设置。
如图2所示，相邻环形管之间设置间隔24，沿着中心管的高度方向，同一侧所述管组设置为多个，上下相邻管组的间隔24错列布置。本发明通过相邻环形管之间设置间隔24上下方向错列分布使得喷淋的流体可以形成S形通道，增加流通面积，延长流动路径，可以充分的不间断的利用热量。
作为优选，左管组21和右管组22在高度方向上错列分布，如图3所示。通过错列分布，能够使得在不同高度上进行振动换热和除垢，使得振动更加均匀，强化换热和除垢效果。
作为优选，沿着中心管8的高度方向，所述管组2(例如同一侧(左侧或者右侧))设置为多个，沿着壳程内气体流动方向，管组2(例如同一侧(左侧或者右侧))的管径不断变大。
作为优选，沿着壳程内气体流动方向，管组(例如同一侧(左侧或者右侧))的环形管管径不断变大的幅度不断的增加。
通过换热管的管径幅度增加，可以保证壳程气体出口位置充分进行换热，形成类似逆流的换热效果，而且进一步强化传热效果，使得整体振动效果均匀，换热效果增加，进一步提高换热效果以及除垢效果。通过实验发现，采取此种结构设计可以取得更好的换热效果以及除垢效果。
作为优选，沿着中心管8的高度方向，所述同一侧(左侧或者右侧)管组设置为多个，沿着壳程内气体流动方向，同一侧(左侧或者右侧)相邻管组的间距不断变小。
作为优选，沿着壳程内气体流动方向，同一侧(左侧或者右侧)管组之间的间距不断变小的幅度不断的增加。
通过换热管的间距幅度增加，可以保证壳程气体出口位置充分进行换热，形成类似逆流的换热效果，而且进一步强化传热效果，使得整体振动效果均匀，换热效果增加，进一步提高换热效果以及除垢效果。通过实验发现，采取此种结构设计可以取得更好的换热效果以及除垢效果。
在试验中发现，左侧管21、右侧管22、中心管8的管径、距离以及环形管的管径可以对换热效率以及均匀性产生影响。如果集管之间距离过大，则换热效率太差，环形管之间的距离太小，则环形管分布太密，也会影响换热效率，集管以及换热管的管径大小影响容纳的液体或者蒸汽的体积，则对于自由端的振动会产生影响，从而影响换热。因此左侧管21、右侧管22、中心管8的管径、距离以及环形管的管径具有一定的关系。
本发明是通过多个不同尺寸的热管的数值模拟以及试验数据总结出的最佳的尺寸关系。从换热效果中的换热量最大出发，计算了近200种形式。所述的尺寸关系如下：
中心管8的中心与左侧管21的中心之间的距离等于中心管8的中心与右侧管21的中心之间的距离，为L，左侧管21的管径、中心管8的管径、右侧管22的半径为R，环形管中最内侧环形管的轴线的半径为R1,最外侧环形管的轴线的半径为R2,则满足如下要求：
R1/R2＝a*Ln(R/L)+b；其中a,b是参数，Ln是对数函数，其中0.6212<a<0.6216，1.300<b<1.301；作为优选，a＝0.6214，b＝1.3005。
作为优选，35<R<61mm；114<L<190mm；69<R1<121mm，119<R2<201mm。
作为优选，管组的环形管的数量为3－5根，优选为3或4根。
作为优选，0.55<R1/R2<0.62；0.3<R/L<0.33。
作为优选，0.583<R1/R2<0.615；0.315<R/L<0.332。
作为优选，环形管的半径优选为10－40mm；优选为15－35mm，进一步优选为20－30mm。
作为优选，左侧管21、右侧管22、中心管8的圆心在一条直线上。
作为优选，自由端3、4的端部之间以左侧管的中心轴线为圆心的弧度为95－130角度，优选120角度。同理自由端5、6和自由端3、4的弧度相同。通过上述优选的夹角的设计，使得自由端的振动达到最佳，从而使得加热效率达到最优。
第一、第二、第三热源加热功率优选为1000-2000W，进一步优选为1500W。
作为优选，所述箱体是圆形截面，设置多个换热部件，其中一个设置在圆形截面圆心的中心换热部件(中心管位于圆心)和其它的形成围绕圆形截面圆心分布的换热部件。
作为优选，管组1的管束是弹性管束。
通过将管组1的管束设置弹性管束，可以进一步提高换热系数。
进一步优选，所述热源是电加热棒。
所述管组1为多个，多个管组1为并联结构。
如图6所示的换热器具有圆形截面的壳体，所述的多个换热部件设置在圆形壳体内。作为一个优选，所述的换热部件在壳体内设置三个，所述的换热部件的中心管的中心位于圆形截面的内接正三角形的中点，中心管的中心的连线形成正三角形，上部为一个换热部件，下部为两个换热部件，所述换热部件的左侧管、右侧管以及中心管的中心形成的连线为平行结构。通过如此设置，能够使得可以使得加热器内流体充分达到震动和换热目的，提高换热效果。
通过数值模拟以及实验得知，所述的换热部件的尺寸以及圆形截面的直径对于换热效果具有很大的影响，换热部件尺寸过大会导致相邻的间距太小，中间形成的空间太大，中间加热效果不好，加热不均匀，同理，换热部件尺寸过小会导致相邻的间距太大，导致整体加热效果不好。因此本发明通过大量的数值模拟和实验研究得到了在最佳的尺寸关系。
左侧管和右侧管的中心之间的距离为L1，内接正三角形的边长为L2，环形管中最内侧环形管的轴线的半径为R1,最外侧环形管的轴线的半径为R2，则满足如下要求：
10*(L1/L2)＝d*(10*R1/R2)-e*(10*R1/R2)2-f；其中d,e,f是参数，
44.102<d<44.110,3.715<e<3.782,127.385<f<127.395；
进一步优选，d＝44.107,e＝3.718,f＝127.39；
其中优选720<L2<1130mm。优选0.58<R1/R2<0.62。
进一步优选0.30<L1/L2<0.4。
作为优选，左侧管21、右侧管22、中心管8的圆心在一条直线上。
通过上述的三个换热部件结构优化的布局，能够使得整体换热效果达到最佳的换热效果。
研究以及实践中发现，持续性的稳定性的热源会导致内部换热部件的流体形成稳定性，即流体不在流动或者流动性很少，或者流量稳定，导致管组1振动性能大大减弱，从而影响管组1的除垢以及加热的效率。因此需要对上述热管进行如下改进。
在本发明人的在先申请中，提出了一种周期性的换热方式，通过周期性的换热方式来不断的促进环形管的振动，从而提高换热效率和除垢效果。但是，通过固定性周期性变化来调整管束的振动，会出现滞后性以及周期会出现过长或者过短的情况。因此本发明对前面的申请进行了改进，对振动进行智能型控制，从而使得内部的流体能够实现的频繁性的振动，从而实现很好的除垢以及换热效果。
本发明针对在先研究的技术中的不足，提供一种新式的智能控制振动的换热器。该换热器能够提高了换热效率，从而实现很好的除垢以及换热效果。
一、基于压力自主调节振动
作为优选，左侧管21、中心管8、右侧管22内分别设置第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，用于检测左侧管、中心和管右侧管内的压力，第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取左管箱、右管箱和中管箱的压力数据，通过相邻的时间段的压力数据的比较，获取其压力差或者压力差变化的累计，低于阈值时，控制器控制第一、第三热源91、93与第二热源92是否进行加热。
通过压力感知元件检测的前后时间段压力差或者累计压力差，能够通过压力差来判断内部的流体的蒸发基本达到了饱和，内部流体的体积也基本变化不大，此种情况下，内部流体相对稳定，此时的管束振动性变差，因此需要进行调整，使其进行振动，从而停止加热。使得流体进行体积变小从而实现振动。当压力差降低到一定程度时，此时内部流体又开始进入稳定状态，此时需要加热使得流体重新蒸发膨胀，因此需要进行启动电加热器进行加热。
通过根据压力差或者压力差变化的累计来判断流体的稳定状态，使得结果更加准确，不会因为运行时间问题导致的老化而产生的误差增加问题。
作为优选，当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，如果在前时间段的左管箱或者右管箱或者左右管箱的平均压力为P1，相邻的在后时间段的左管箱或者右管箱或者左右管箱的平均压力为P2，如果P2与P1的差值低于阈值时，控制器控制第一第三热源停止加热，第二热源进行加热。
作为优选，当第二热源进行加热，第一第三热源不进行加热时，如果在前时间段的中管箱的平均压力为P1，相邻的在后时间段的中管箱的平均压力为P2，如果P2与P1的差值低于阈值时，控制器控制第一第三热源进行加热，第二热源停止加热。
通过不同加热器加热的压力大小的差值，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，如果在前时间段的左管箱或者右管箱或者左右管箱的平均压力为P1，相邻的在后时间段的左管箱或者右管箱或者左右管箱的平均压力为P2，如果P1＝P2，则根据下面情况判断加热：
如果P1大于第一数据的压力，控制器控制第一第三热源停止加热，第二热源进行加热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的压力；优选第一数据是相变流体充分相变的压力；
如果P1小于等于第二数据的压力，控制器控制第一第三热源继续加热，第二热源继续停止加热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的压力。
所述的第一数据是充分加热状态的压力数据，第二数据是没有加热或者加热刚开始的压力数据。通过上述的压力大小的判断，也是来确定目前的热源是处于加热状态还是非加热状态，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，当第二热源进行加热，第一第三热源不进行加热时，如果在前时间段的中管箱的压力为P1，相邻的在后时间段的中管箱的压力为P2，如果P1＝P2，则根据下面情况判断加热：
如果P1大于第一数据的压力，控制器控制二热源停止加热，第一第三热源进行加热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的压力；优选第一数据是相变流体充分相变的压力；
如果P1小于等于第二数据的压力，控制器控制第二热源继续加热，第一、第三热源继续停止加热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的压力。
所述的第一数据是充分加热状态的压力数据，第二数据是没有加热或者加热刚开始的压力数据。通过上述的压力大小的判断，也是来确定目前的热源是处于加热状态还是非加热状态，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，所述每个管箱分别设置多个压力感知元件为n个，依次计算当前时间段压力Pi与前一时间段压力Qi-1的差Di＝Pi-Qi-1，并对n个压力差Di进行算术累计求和
当Y的值低于设定阈值时，控制器控制第一、第二、第三热源停止加热或者继续加热。
作为优选，当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，则低于阈值时，控制器控制第一第三热源停止加热，控制器控制第二热源进行加热。
作为优选，当第一、第三热源停止加热，第二热源进行加热时，则低于阈值时，控制器控制第一第三热源进行加热，控制器控制第二热源停止加热。
通过不同加热器加热的压力大小的差值，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，如果Y＝0，则根据下面情况判断加热：
当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，或者当第一、第三热源停止加热，第二热源进行加热时：
如果Pi的算术平均数大于第一数据的压力，则低于阈值时，控制器控制加热的热源停止加热，不加热的热源进行加热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的压力；优选是相变流体充分相变的压力；
如果Pi的算术平均数小于第二数据的压力，则低于阈值时，控制器控制加热的热源继续加热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的压力。
所述的第一数据是充分加热状态的压力数据，第二数据是没有加热或者加热刚开始的压力数据。通过上述的压力大小的判断，也是来确定目前的热源是处于加热状态还是非加热状态，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，测量压力的时间段周期是1－10分钟，优选3－6分钟，进一步优选是4分钟。
作为优选，阈值是100－1000pa，优选是500pa。
作为优选，压力值可以是时间段周期内的平均压力值。也可以使时间段内的某一时刻的压力。例如优选都是时间段结束时的压力。
二、基于温度自主调节振动
作为优选，左侧管21、中心管8、右侧管22内分别设置第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，用于检测左侧管、中心管和右侧管内的温度，第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取左管箱、右管箱和中管箱的温度数据，通过相邻的时间段的温度数据的比较，获取其温度差或者温度差变化的累计，低于阈值时，控制器控制第一、第三热源91、93与第二热源92是否进行加热。
通过温度感知元件检测的前后时间段温度差或者累计温度差，能够通过温度差来判断内部的流体的蒸发基本达到了饱和，内部流体的体积也基本变化不大，此种情况下，内部流体相对稳定，此时的管束振动性变差，因此需要进行调整，使其进行振动，从而停止加热。使得流体进行体积变小从而实现振动。当温度差降低到一定程度时，此时内部流体又开始进入稳定状态，此时需要加热使得流体重新蒸发膨胀，因此需要进行启动热源进行加热。
通过根据温度差或者温度差变化的累计来判断流体的稳定状态，使得结果更加准确，不会因为运行时间问题导致的老化而产生的误差增加问题。
作为优选，当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，如果在前时间段的左管箱或者右管箱或者左右管箱的平均温度为T1，相邻的在后时间段的左管箱或者右管箱或者左右管箱的平均温度为T2，如果T2与T1的差值低于阈值时，控制器控制第一第三热源停止加热，第二热源进行加热。
作为优选，当第二热源进行加热，第一第三热源不进行加热时，如果在前时间段的中管箱的平均温度为T1，相邻的在后时间段的中管箱的平均温度为T2，如果T2与T1的差值低于阈值时，控制器控制第一第三热源进行加热，第二热源停止加热。
通过不同加热器加热的温度大小的差值，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，如果在前时间段的左管箱或者右管箱或者左右管箱的平均温度为T1，相邻的在后时间段的左管箱或者右管箱或者左右管箱的平均温度为T2，如果T1＝T2，则根据下面情况判断加热：
如果T1大于第一数据的温度，控制器控制第一第三热源停止加热，第二热源进行加热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的温度；优选第一数据是相变流体充分相变的温度；
如果T1小于等于第二数据的温度，控制器控制第一第三热源继续加热，第二热源继续停止加热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的温度。
所述的第一数据是充分加热状态的温度数据，第二数据是没有加热或者加热刚开始的温度数据。通过上述的温度大小的判断，也是来确定目前的热源是处于加热状态还是非加热状态，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，当第二热源进行加热，第一第三热源不进行加热时，如果在前时间段的中管箱的温度为T1，相邻的在后时间段的中管箱的温度为T2，如果T1＝T2，则根据下面情况判断加热：
如果T1大于第一数据的温度，控制器控制二热源停止加热，第一第三热源进行加热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的温度；优选第一数据是相变流体充分相变的温度；
如果T1小于等于第二数据的温度，控制器控制第二热源继续加热，第一、第三热源继续停止加热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的温度。
所述的第一数据是充分加热状态的温度数据，第二数据是没有加热或者加热刚开始的温度数据。通过上述的温度大小的判断，也是来确定目前的热源是处于加热状态还是非加热状态，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，所述每个管箱分别设置多个温度感知元件为n个，依次计算当前时间段温度Pi与前一时间段温度Qi-1的差Di＝Pi-Qi-1，并对n个温度差Di进行算术累计求和
当Y的值低于设定阈值时，控制器控制第一、第二、第三热源停止加热或者继续加热。
作为优选，当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，则低于阈值时，控制器控制第一第三热源停止加热，控制器控制第二热源进行加热。
作为优选，当第一、第三热源停止加热，第二热源进行加热时，则低于阈值时，控制器控制第一第三热源进行加热，控制器控制第二热源停止加热。
通过不同加热器加热的温度大小的差值，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，如果Y＝0，则根据下面情况判断加热：
当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，或者当第一、第三热源停止加热，第二热源进行加热时：
如果Pi的算术平均数大于第一数据的温度，则低于阈值时，控制器控制加热的热源停止加热，不加热的热源进行加热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的温度；优选是相变流体充分相变的温度；
如果Pi的算术平均数小于第二数据的温度，则低于阈值时，控制器控制加热的热源继续加热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的温度。
所述的第一数据是充分加热状态的温度数据，第二数据是没有加热或者加热刚开始的温度数据。通过上述的温度大小的判断，也是来确定目前的热源是处于加热状态还是非加热状态，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，测量温度的时间段周期是1－10分钟，优选3－6分钟，进一步优选是4分钟。
作为优选，温度值可以是时间段周期内的平均温度值。也可以使时间段内的某一时刻的温度。例如优选都是时间段结束时的温度。
三、基于液位自主调节振动
作为优选，左侧管21、中心管8、右侧管22内分别设置第一液位传感器、第二液位传感器和第三液位传感器，用于检测左侧管、右侧管和中心管内的液位，第一液位传感器、第二液位传感器和第三液位传感器与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取左管箱、右管箱和中管箱的液位数据，通过相邻的时间段的液位数据的比较，获取其液位差或者液位差变化的累计，低于阈值时，控制器控制第一、第三热源131、133与第二热源132是否进行加热。
通过液位感知元件检测的前后时间段液位差或者累计液位差，能够通过液位差来判断内部的流体的蒸发基本达到了饱和，内部流体的体积也基本变化不大，此种情况下，内部流体相对稳定，此时的管束振动性变差，因此需要进行调整，使其进行振动，从而停止加热。使得流体进行体积变小从而实现振动。当液位差降低到一定程度时，此时内部流体又开始进入稳定状态，此时需要加热使得流体重新蒸发膨胀，因此需要进行启动热源进行加热。
通过根据液位差或者液位差变化的累计来判断流体的稳定状态，使得结果更加准确，不会因为运行时间问题导致的老化而产生的误差增加问题。
作为优选，当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，如果在前时间段的左管箱或者右管箱或者左右管箱的平均液位为L1，相邻的在后时间段的左管箱或者右管箱或者左右管箱的平均液位为L2，如果L1与L2的差值低于阈值时，控制器控制第一第三热源停止加热，第二热源进行加热。
作为优选，当第二热源进行加热，第一第三热源不进行加热时，如果在前时间段的中管箱的平均液位为L1，相邻的在后时间段的中管箱的平均液位为L2，如果L1与L2的差值低于阈值时，控制器控制第一第三热源进行加热，第二热源停止加热。
通过不同加热器加热的液位大小的差值，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，如果在前时间段的左管箱或者右管箱或者左右管箱的平均液位为L1，相邻的在后时间段的左管箱或者右管箱或者左右管箱的平均液位为L2，如果L1＝T2，则根据下面情况判断加热：
如果L1小于第一数据的液位，控制器控制第一第三热源停止加热，第二热源进行加热；其中第一数据小于或者等于相变流体发生相变后的液位；优选第一数据是相变流体充分相变的液位；
如果T1大于等于第二数据的液位，控制器控制第一第三热源继续加热，第二热源继续停止加热，其中第二数据等于相变流体没有发生相变的液位。
所述的第一数据是充分加热状态的液位数据，第二数据是没有加热或者加热刚开始的液位数据。通过上述的液位大小的判断，也是来确定目前的热源是处于加热状态还是非加热状态，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，当第二热源进行加热，第一第三热源不进行加热时，如果在前时间段的中管箱的液位为L1，相邻的在后时间段的中管箱的液位为L2，如果L1＝L2，则根据下面情况判断加热：
如果L1小于第一数据的液位，控制器控制二热源停止加热，第一第三热源进行加热；其中第一数据等于或者小于相变流体发生相变后的液位；优选第一数据是相变流体充分相变的液位；
如果L1小于等于第二数据的液位，控制器控制第二热源继续加热，第一、第三热源继续停止加热，其中第二数据等于相变流体没有发生相变的液位。
所述的第一数据是充分加热状态的液位数据，第二数据是没有加热或者加热刚开始的液位数据。通过上述的液位大小的判断，也是来确定目前的热源是处于加热状态还是非加热状态，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，所述每个管箱分别设置多个液位感知元件为n个，依次计算当前时间段液位Pi与前一时间段液位Qi-1的差Di＝Pi-Qi-1，并对n个液位差Di进行算术累计求和
当Y的值低于设定阈值时，控制器控制第一、第二、第三热源停止加热或者继续加热。
作为优选，当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，则低于阈值时，控制器控制第一第三热源停止加热，控制器控制第二热源进行加热。
作为优选，当第一、第三热源停止加热，第二热源进行加热时，则低于阈值时，控制器控制第一第三热源进行加热，控制器控制第二热源停止加热。
通过不同加热器加热的液位大小的差值，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，如果Y＝0，则根据下面情况判断加热：
当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，或者当第一、第三热源停止加热，第二热源进行加热时：
如果Pi的算术平均数小于等于第一数据的液位，则低于阈值时，控制器控制加热的热源停止加热，不加热的热源进行加热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的液位；优选是相变流体充分相变的液位；
如果Pi的算术平均数大于第二数据的液位，则低于阈值时，控制器控制加热的热源继续加热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的液位。
所述的第一数据是充分加热状态的液位数据，第二数据是没有加热或者加热刚开始的液位数据。通过上述的液位大小的判断，也是来确定目前的热源是处于加热状态还是非加热状态，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，测量液位的时间段周期是1－10分钟，优选3－6分钟，进一步优选是4分钟。
作为优选，当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，当第一或第三液位感知元件检测的液位低于一定数值，或者第一、第三液位感知元件检测的液位的平均值低于一定数值，则控制器控制第一、第三热源停止加热，第二热源进行加热；当第一、第三热源停止加热，第二热源进行加热时，当第二液位感知元件检测的液位低于一定数值，则控制器控制第一、第三热源进行加热，第二热源停止加热。
通过液位感知元件检测的液位，能够在满足一定的液位情况下，左侧管、右侧管或者中心管内部的流体的蒸发基本达到了饱和，内部流体的体积也基本变化不大，此种情况下，内部流体相对稳定，此时的管束振动性变差，因此需要进行调整，改变换热部件，使流体朝向不同方向流动。因此通过检测左侧管、右侧管、中心管内的液位变化启动新的热源进行交替式换热，增加换热效果以及除垢效果。
四、基于速度自主调节振动
作为优选，左管组和/或右管组内部设置速度感知元件，用于检测管束自由端内的流体的流速，所述速度感知元件与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取流速数据，通过相邻的时间段的流速数据的比较，获取其流速差或者流速差变化的累计，低于阈值时，控制器控制第一、第三热源91、93与第二热源92是否进行加热。
通过流速感知元件检测的前后时间段流速差或者累计流速差，能够通过流速差来判断内部的流体的蒸发基本达到了饱和，内部流体的体积也基本变化不大，此种情况下，内部流体相对稳定，此时的管束振动性变差，因此需要进行调整，使其进行振动，从而停止加热。使得流体进行体积变小从而实现振动。当流速差降低到一定程度时，此时内部流体又开始进入稳定状态，此时需要加热使得流体重新蒸发膨胀，因此需要进行启动热源进行加热。
通过根据流速差或者流速差变化的累计来判断流体的稳定状态，使得结果更加准确，不会因为运行时间问题导致的老化而产生的误差增加问题。
作为优选，当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，如果在前时间段的流速为V1，相邻的在后时间段的流速为V2，如果V2与V1的差值低于阈值时，控制器控制第一第三热源停止加热，第二热源进行加热。
作为优选，当第二热源进行加热，第一第三热源不进行加热时，如果在前时间段的流速为V1，相邻的在后时间段的流速为V2，如果V2与V1的差值低于阈值时，控制器控制第一第三热源进行加热，第二热源停止加热。
通过不同加热器加热的流速大小的差值，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，如果在前时间段的流速为V1，相邻的在后时间段的流速为V2，如果V1＝V2，则根据下面情况判断加热：
如果V1大于第一数据的流速，控制器控制第一第三热源停止加热，第二热源进行加热；其中第一数据大于或者等于相变流体发生相变后的流速；优选第一数据是相变流体充分相变的流速；
如果V1小于等于第二数据的流速，控制器控制第一第三热源继续加热，第二热源继续停止加热，其中第二数据等于相变流体没有发生相变的流速。
所述的第一数据是充分加热状态的流速数据，第二数据是没有加热或者加热刚开始的流速数据。通过上述的流速大小的判断，也是来确定目前的热源是处于加热状态还是非加热状态，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，当第二热源进行加热，第一第三热源不进行加热时，如果在前时间段的中管箱的流速为V1，相邻的在后时间段的中管箱的流速为V2，如果V1＝V2，则根据下面情况判断加热：
如果V1大于第一数据的流速，控制器控制二热源停止加热，第一第三热源进行加热；其中第一数据等于或者小于相变流体发生相变后的流速；优选第一数据是相变流体充分相变的流速；
如果V1大于等于第二数据的流速，控制器控制第二热源继续加热，第一、第三热源继续停止加热，其中第二数据等于相变流体没有发生相变的流速。
所述的第一数据是充分加热状态的流速数据，第二数据是没有加热或者加热刚开始的流速数据。通过上述的流速大小的判断，也是来确定目前的热源是处于加热状态还是非加热状态，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，设置多个流速感知元件为n个，依次计算当前时间段流速Pi与前一时间段流速Qi-1的差Di＝Pi-Qi-1，并对n个流速差Di进行算术累计求和
当Y的值低于设定阈值时，控制器控制第一、第二、第三热源停止加热或者继续加热。
作为优选，当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，则低于阈值时，控制器控制第一第三热源停止加热，控制器控制第二热源进行加热。
作为优选，当第一、第三热源停止加热，第二热源进行加热时，则低于阈值时，控制器控制第一第三热源进行加热，控制器控制第二热源停止加热。
通过不同加热器加热的流速大小的差值，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，如果Y＝0，则根据下面情况判断加热：
当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，或者当第一、第三热源停止加热，第二热源进行加热时：
如果Pi的算术平均数大于第一数据的流速，则低于阈值时，控制器控制加热的热源停止加热，不加热的热源进行加热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的流速；优选是相变流体充分相变的流速；
如果Pi的算术平均数小于第二数据的流速，则低于阈值时，控制器控制加热的热源继续加热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的流速。
所述的第一数据是充分加热状态的流速数据，第二数据是没有加热或者加热刚开始的流速数据。通过上述的流速大小的判断，也是来确定目前的热源是处于加热状态还是非加热状态，从而根据不同情况决定热源的运行状态。
作为优选，测量流速的时间段周期是1－10分钟，优选3－6分钟，进一步优选是4分钟。
作为优选，流速是左管组和右管组的平均流速。
作为优选，速度感知元件设置在自由端。通过设置在自由端，能够感知自由端的速度变化，从而实现更好的控制和调节。
作为优选，热源是电加热器。
作为优选，左侧管、右侧管和中间管的轴线的连线在一条直线上，或者一个平面上。
作为优选，所述左侧管、右侧管的管径小于中间管的管径。优选中间管的管径是左侧管、右侧管的管径的1.4-1.5倍。通过左侧管、右侧管和中间管的管径设置，能够保证流体进行相变在左侧管、右侧管和中间管保持相同或者接近的传输速度，从而保证传热的均匀性。
作为优选，盘管在左侧管箱的连接位置低于中间管箱与盘管的连接位置。这样保证蒸汽能够快速的向上进入中管箱。同理，盘管在右侧管箱的连接位置低于中间管箱与盘管的连接位置
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 (2)
1.一种上下间隔错布的喷气式管壳式换热器，一所述管壳式换热器包括有壳体、换热部件、壳程入口接管和壳程出口接管；所述壳程入口接管和壳程出口接管分别位于换热器的下端和上端；所述换热部件设置在壳体中；换热部件沿着竖直方向延伸；所述壳程入口接管的端部是喷头结构，所述换热部件设置在壳体中，换热部件固定连接在上管板、下管板上；所述的壳程入口接管和壳程出口接管均设置在壳体上；气体从壳程入口接管进入，经过换热部件进行换热，从壳程出口接管出去；所述换热部件包括中心管、左侧管、右侧管和管组，所述管组包括左管组和右管组，左管组与左侧管和中心管相连通，右管组与右侧管和中心管相连通，从而使得中心管、左侧管、右侧管和管组形成加热流体封闭循环，左侧管和/或中心管和/或右侧管内填充相变流体，左侧管、中心管、右侧管分别设置第一热源、第二热源和第三热源，每个管组包括圆弧形的多根环形管，相邻环形管的端部连通，使多根环形管形成串联结构，并且使得环形管的端部形成环形管自由端；中心管包括第一管口和第二管口，第一管口连接左管组的入口，第二管口连接右管组的入口，左管组的出口连接左侧管，右管组的出口连接右侧管；所述左侧管与中心管之间设置左回流管，所述右侧管与中心管之间设置右回流管；所述壳体的壁面上设置喷管，所述喷管上设置喷孔；所述喷管围绕壳体的竖直内壁设置一整圈；其特征在于，沿着中心管的高度方向，同一侧所述管组设置为多个，上下相邻管组的间隔错列布置；
所述的壳体内设置多个水平挡板，所述挡板延伸了壳体的整个横截面，所述挡板上设置换热部件穿过的孔；所述挡板上设置气体孔，所述气体通过气体孔从下部流到上部；
所述的水平挡板具有两种类型，第一种类型是从挡板的中心到挡板边部，即挡板与外壳的连接位置，气体孔的分布密度越来越大；第二种类型是从挡板的中心到挡板边部，气体孔的分布密度越来越小；沿着高度方向设置多块平行的挡板，相邻的挡板的类型不同；
最下部的挡板是第一种类型。
2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第一管口和第二管口设置在在中心管的相对的两侧；右管组的位置是左管组沿着中心管的轴线旋转180度后的位置。
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