CN112728991A - 一种微通道换热器强化传热和在线除垢的系统及方法 - Google Patents

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李红智
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张纯
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吴家荣
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Abstract

一种微通道换热器强化传热和在线除垢的系统及方法，包括颗粒给料装置，颗粒分离装置和下游过滤器；颗粒给料装置包括颗粒分离器一，颗粒分离器一的输出连接颗粒储罐一，颗粒储罐一输出端连接阀门二，颗粒储罐一的输入端连接阀门一；颗粒分离装置包括颗粒分离器二，颗粒分离器二的输出连接颗粒储罐二，颗粒储罐二输入端连接阀门三，颗粒储罐二输出端连接阀门四；颗粒给料装置输出端通过微通道换热器连接颗粒分离装置输入端，颗粒分离装置输出端连接颗粒给料装置输入端，形成循环系统。本发明实现在线除垢和强化传热，使微通道换热器的高效率的优势在换热流体洁净度较差的情况下得以维持。

Description

一种微通道换热器强化传热和在线除垢的系统及方法
技术领域
本发明涉及流动传热技术领域，特别涉及一种微通道换热器强化传热和在线除垢的系统及方法。
背景技术
以印刷电路板换热器为代表的微通道换热器具备高传热效率、高紧凑性、高响应速度，以及能够承受高温高压的工作条件等优势，在越来越多的领域取代传统的管壳式换热器成为更优的选择，例如超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中的回热器和预冷器，液化天然气的汽化器等。微通道换热器的换热通道直径只有几个毫米，当换热流体不够干净时，换热通道壁面容易结垢，这不仅会导致传热热阻增大，降低了换热器的传热性能，还会增大流动阻力，使能耗能耗增加。对于板式换热器，可以拆开后清理板片。对于印刷电路板式换热器，目前只有高压水冲洗流道的方法。上述这些方法只能停机操作，工作量大，成本较高。
发明内容
为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种微通道换热器强化传热和在线除垢的系统及方法，在换热流体中添加微小固体颗粒，在换热通道内形成液固两相流，破坏流动边界层和侵蚀壁面沉积污垢，从而实现在线除垢和强化传热，使微通道换热器的高效率的优势在换热流体洁净度较差的情况下得以维持。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种微通道换热器强化传热和在线除垢的系统，包括颗粒给料装置，颗粒分离装置和下游过滤器4；
所述颗粒给料装置包括颗粒分离器一2，所述颗粒分离器一2的输出连接颗粒储罐一6，颗粒储罐一6输出端连接阀门二7，颗粒储罐一6的输入端连接阀门一5；
所述颗粒分离装置包括颗粒分离器二3，颗粒分离器二3的输出连接颗粒储罐二9，所述颗粒储罐二9输入端连接阀门三8，颗粒储罐二9输出端连接阀门四10；
所述颗粒给料装置输出端通过微通道换热器连接颗粒分离装置输入端，颗粒分离装置输出端连接颗粒给料装置输入端，形成循环系统。
所述颗粒分离器一2和颗粒分离器二3内部装有绕丝11，绕丝11的间隙小于颗粒尺寸，用于将颗粒过滤下来。
所述微通道换热器1的输入端连接换热流体经过滤器17的输出端，微通道换热器1的输出端与设置在颗粒分离器二3上的进口15连通，所述颗粒分离器二3顶部设置有出口16，出口16用于流体流出，出口16与过滤器4相连，所述颗粒分离器二3的进口15从切向进入颗粒分离器二3的筒体。
所述颗粒分离器一2、阀门一5、颗粒储罐一6和阀门二7从上到下依次竖直安装。
所述颗粒分离装置的输出端通过回料进口13连接颗粒分离器一2的输入端，回料进口13切向进入颗粒分离器一2筒体。
一种微通道换热器强化传热和在线除垢的系统的使用方法，包括以下步骤；
换热流体经过滤器17后进入微通道换热器1中换热，然后从进口15进入颗粒分离器二3，分离颗粒后的流体经出口16流出，再经过滤器4进入下游，将强化传热和除垢用的颗粒通过加料口12进入颗粒分离器一2，打开阀门一5让颗粒到达颗粒储罐一6，关闭阀门一5，打开阀门二7，颗粒进入换热流体，与换热流体一起微通道换热器1，从微通道换热器1流出的气固两相流动通过进口15进入颗粒分离器二3，分离下来的颗粒经阀门三8进入颗粒储罐二9，去除颗粒的流体通过出口16流出分离器，过滤器4能够将跑漏的颗粒和用颗粒侵蚀下来的污垢过滤下来，打开阀门三8和阀门四10，关闭阀门二7，利用流体的压力将颗粒储罐二9中的颗粒输送到颗粒分离器一2，分离下来的颗粒经阀门一5进入颗粒储罐一6储存，关闭阀门一5，打开阀门二7，颗粒储罐一6中的颗粒在重力作用下进入换热器流体，如此循环往复，实现对微通道换热器的在线除垢和强化强化传热。
本发明的有益效果：
本发明采用在换热流体中添加微小固体颗粒的方法，在换热通道内形成液固两相流，微小的固体颗粒可以起到破坏流动边界层，从而起到强化传热的作用，而且还可以冲刷流道壁面，将沉积在换热通道壁面的污垢侵蚀，保持传热壁面清洁，起到稳定微通道换热器高效率的传热性能的作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为微通道换热器、2和3为颗粒分离器、4为过滤器、5和7为阀门、6和9为颗粒储罐、8和10为阀门、11为绕丝、12为加料口、13为回料进口、14为乏气出口、15为进口、16为出口、17为过滤器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
参考图1，本发明所述的一种微通道换热器强化传热和在线除垢的系统及方法，包括颗粒给料装置，颗粒分离装置和下游过滤器4。颗粒给料装置包括颗粒分离器一2、阀门一5、颗粒储罐一6和阀门二7，颗粒分离器一2包括回料进口13、加料进口12和乏气出口14。颗粒分离装置包括颗粒分离器二3、阀门三8、颗粒储罐二9和阀门四10，颗粒分离器二3包括进口15和出口16。颗粒分离器一2和颗粒分离器二3中装有绕丝11，绕丝的间隙小于颗粒尺寸，用于将颗粒过滤下来。
颗粒分离器一2、阀门一5、颗粒储罐一6和阀门二7从上到下依次竖直安装，这样可利用重力将储罐6中的颗粒输入换热流体。
颗粒分离器一2和颗粒分离器二3的回料进口13和进口15分别从切向进入颗粒分离器的筒体。
本发明采用在换热流体中添加微小固体颗粒的方法，在换热通道内形成液固两相流，从而实现在线除垢和强化传热，使微通道换热器的高效率的优势在换热流体洁净度较差的情况下得以维持。
本发明的具体工作过程为：
换热流体经过滤器17后进入微通道换热器1中换热，然后从进口15进入颗粒分离器二3，分离颗粒后的流体经出口16流出，再经过滤器4进入下游。将强化传热和除垢用的颗粒通过加料口12进入颗粒分离器一2，打开阀门一5让颗粒到达颗粒储罐一6，关闭阀门一5，打开阀门二7，颗粒进入换热流体，与换热流体一起进入换热器1，加入换热流体中的颗粒一方面可以起到破坏流动边界层，提高流体与壁面的换热系数；另一方面，颗粒可以侵蚀结在换热通道表面上的污垢，降低换热热阻。从换热器1流出的气固两相流动通过进口15进入颗粒分离器二3，分离下来的颗粒经阀门三8进入储罐9，去除颗粒的流体通过出口16流出分离器，过滤器4能够将跑漏的颗粒和用颗粒侵蚀下来的污垢过滤下来。打开阀门三8和阀门四10，关闭阀门二7，利用流体的压力将储罐9中的颗粒输送到颗粒分离器一2，分离下来的颗粒经阀门一5进入颗粒储罐一6中储存。关闭阀门一5，打开阀门二7，颗粒储罐一6中的颗粒在重力作用下进入换热器流体。如此循环往复，可实现对微通道换热器的在线除垢和强化强化传热。

Claims (6)

1.一种微通道换热器强化传热和在线除垢的系统，其特征在于，包括颗粒给料装置，颗粒分离装置和下游过滤器(4)；
所述颗粒给料装置包括颗粒分离器一(2)，所述颗粒分离器一(2)的输出连接颗粒储罐一(6)，颗粒储罐一(6)输出端连接阀门二(7)，颗粒储罐一(6)的输入端连接阀门一(5)；
所述颗粒分离装置包括颗粒分离器二(3)，颗粒分离器二(3)的输出连接颗粒储罐二(9)，所述颗粒储罐二(9)输入端连接阀门三(8)，颗粒储罐二(9)输出端连接阀门四(10)；
所述颗粒给料装置输出端通过微通道换热器连接颗粒分离装置输入端，颗粒分离装置输出端连接颗粒给料装置输入端，形成循环系统。
2.根据权利要求1所述的一种微通道换热器强化传热和在线除垢的系统，其特征在于，所述颗粒分离器一(2)和颗粒分离器二(3)内部装有绕丝(11)，绕丝(11)的间隙小于颗粒尺寸，用于将颗粒过滤下来。
3.根据权利要求1所述的一种微通道换热器强化传热和在线除垢的系统，其特征在于，所述微通道换热器(1)的输入端连接换热流体经过滤器(17)的输出端，微通道换热器(1)的输出端与设置在颗粒分离器二(3)上的进口(15)连通，所述颗粒分离器二(3)顶部设置有出口(16)，出口(16)用于流体流出，出口(16)与过滤器(4)相连，所述颗粒分离器二(3)的进口(15)从切向进入颗粒分离器二(3)的筒体。
4.根据权利要求1所述的一种微通道换热器强化传热和在线除垢的系统，其特征在于，所述颗粒分离器一(2)、阀门一(5)、颗粒储罐一(6)和阀门二(7)从上到下依次竖直安装。
5.根据权利要求1所述的一种微通道换热器强化传热和在线除垢的系统，其特征在于，所述颗粒分离装置的输出端通过回料进口(13)连接颗粒分离器一(2)的输入端，回料进口(13)切向进入颗粒分离器一(2)筒体。
6.基于权利要求1-5任一项所述的一种微通道换热器强化传热和在线除垢的系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤；
换热流体经过滤器(17)后进入微通道换热器(1)中换热，然后从进口(15)进入颗粒分离器二(3)，分离颗粒后的流体经出口(16)流出，再经过滤器(4)进入下游，将强化传热和除垢用的颗粒通过加料口(12)进入颗粒分离器一(2)，打开阀门一(5)让颗粒到达颗粒储罐一(6)，关闭阀门一(5)，打开阀门二(7)，颗粒进入换热流体，与换热流体一起微通道换热器(1)，从微通道换热器(1)流出的气固两相流动通过进口(15)进入颗粒分离器二(3)，分离下来的颗粒经阀门三(8)进入颗粒储罐二(9)，去除颗粒的流体通过出口(16)流出分离器，过滤器(4)能够将跑漏的颗粒和用颗粒侵蚀下来的污垢过滤下来，打开阀门三(8)和阀门四(10)，关闭阀门二(7)，利用流体的压力将颗粒储罐二(9)中的颗粒输送到颗粒分离器一(2)，分离下来的颗粒经阀门一(5)进入颗粒储罐一(6)储存，关闭阀门一(5)，打开阀门二(7)，颗粒储罐一(6)中的颗粒在重力作用下进入换热器流体，如此循环往复，实现对微通道换热器的在线除垢和强化强化传热。
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