CN112747623A - 一种高效换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效换热器，解决了现有技术中换热器中两种流体接触时间短，温差小导致的换热效率低的问题。一种高效换热器，包括入料桶和出料桶，所述入料桶和出料桶相对的两个面上分别安装有进料挡板和出料挡板。本发明通过B溶液在内层换热腔内经过多个第二换热腔后的换热效果，大于B溶液直接被连通的A溶液所换热的效果，外层换热腔的换热效果大于内层换热腔的换热效果，因而B溶液经过内层换热腔后，被风腔内的换热风二次换热，再进入外层换热腔加强换热，保证了A溶液与B溶液之间足够的换热温差，而且增加了风换热的换热方式，延长了B溶液接受换热的时间，从而实现了一种高效换热器。

Description

一种高效换热器

技术领域

本发明涉及换热器领域，尤其涉及一种高效换热器。

背景技术

化工生产中换热器用于将A流体和B流体的热量互换，但是现有的列管式换热器，接受换热的B流体直接从接管流经换热器后流出，造成B流体在换热器内的流速快，与A流体换热接触时间短，造成换热效果差；而且，A流体由换热器的一端流入，充满换热器后，经换热器的另一端流出，在A流体由一端流入至另一端的过程中，A流体与B流体的温差逐渐变低，具有换热功能的A流体更换频率慢，从而导致B流体与A流体之间的换热效率低。

因而，现提出一种高效换热器，通过增加B溶液的流经路径，增加B溶液的换热方式，改变A溶液的流经路径，从而提高换热器的换热效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效换热器，解决了现有技术中换热器中两种流体接触时间短，温差小导致的换热效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高效换热器，包括入料桶和出料桶，所述入料桶和所述出料桶相对的两个面上分别安装有进料挡板和出料挡板，所述进料挡板和出料挡板之间由轴心线向外依次固定连接有同轴心的内层固定桶、夹层固定桶和外层固定桶，所述内层固定桶内形成内层换热腔，所述内层固定桶与夹层固定桶之间形成风腔，所述夹层固定桶与外层固定桶之间形成外层换热腔，所述外层换热腔内沿轴心线设置有多个互不连通的第一换热腔，所述内层换热腔内沿轴心线设置有多个与多个第一换热腔一一对应的第二换热腔，所述内层换热腔、风腔和外层换热腔内均平行于轴心线分别设置有第一流通管第二流通管和第三流通管，且三个流通管首尾相连，所述第一流通管和第三流通管分别与入料桶和出料桶连通，所述外层固定桶的底部安装有底座，所述外层固定桶上安装有与第一换热腔连通的第一通液管，所述第一换热腔与第二换热腔之间联通有第二通液管，所述第二换热腔上连通有顶端贯穿至外层固定桶的第三通液管；所述风腔内设置有圆台桶，所述圆台桶套设在内层固定桶外，所述圆台桶的一端与内层固定桶固定连接，所述圆台桶的另一端与夹层固定桶固定连接，所述圆台桶将风腔分为第一换风腔和第二换风腔，所述第一换风腔和第二换风腔上均连通有贯穿至外层固定桶外的进风管和出风管，所述进风管之间贯通有连接风管，所述连接风管下方设有与所述第二换热腔一一对应的鼓风风管，所述鼓风风管贯穿所述内层固定桶并伸入所述第二换热腔内，所述鼓风风管端部设有鼓风喷头。

优选的，所述第一通液管和底座上下相对，所述第一通液管、第二通液管和第三通液管均位于内层固定桶的顶部，所述第一通液管的底端位于第二通液管顶端的上方，所述第二通液管的底端位于第三通液管底端的下方。

优选的，所述第一流通管、第二流通管和第三流通管均关于内层固定桶的轴心线环形阵列分布有多个，且多个第一流通管与多个第二流通管一一对应，多个第二流通管与多个第三流通管一一对应。

优选的，所述内层换热腔内沿轴心线等距安装有多个内层隔板，所述外层换热腔内沿轴心线等距安装有多个外层隔板，所述第一换热腔位于相邻的两个外层隔板之间，所述第二换热腔位于相邻的两个内层隔板之间，所述多个内层隔板和多个外层隔板上均开设有分别用于第一流通管和第三流通管贯穿的穿孔，且第一流通管和第三流通管均与穿孔固定连接。

优选的，所述入料桶内设置有入料腔，所述出料桶内设置有出料腔，所述入料桶上开设有与入料腔连通的入料口，所述出料桶上开设有与出料腔连通的出料口。

优选的，所述进风管和出风管分别位于外层固定桶相对的两个侧面上，所述进风管和出风管分别位于第一换风腔或者第二换风腔的两端。

优选的，所述外层固定桶外设置有第一连接管、第二连接管和第三连接管，所述第一连接管与多个第一通液管连通，所述第二连接管与多个第三通液管连通，所述第三连接管与多个进风管连通。

有选的，所述鼓风喷头所在的高度比所述第二通液管下方端部所在的高度低。

本发明至少具备以下有益效果：

1.通过多组第二换热腔和第一换热腔的设置，提高单组A溶液在换热器内更换的频率，使得B溶液在内层换热腔内经过多个第二换热腔后的换热效果，大于B溶液在内层换热腔内直接被连通的A溶液所换热的效果；而且外层换热腔的换热效果大于内层换热腔的换热效果，因而，B溶液经过内层换热腔处理后，被风腔内的换热风二次换热后，再进入外层换热腔加强换热，最后流出换热器，保证了A溶液与B溶液之间足够的换热温差，而且增加了风换热的换热方式，延长了B溶液接受换热的时间，从而大大提高了换热器的换热效率，实现了一种高效换热器。

2.通过圆台桶的设置，使得换热风在风腔内需经过流经体积逐渐变化的第一换风腔和第二换风腔，加快了换热风在风腔内的流经速度和更换效率，从而提高换热风与B溶液之间的换热效率。

3.通过在进风管之间贯通设置连接风管，并在连接风管下方设有与第二换热腔一一对应的鼓风风管，鼓风风管贯穿内层固定桶并伸入第二换热腔内，鼓风风管端部设有鼓风喷头。当换热风经过进风管进入连接风管内，并分别通过鼓风风管分别进入相对应的第二换热腔内，最后由鼓风喷头喷出，鼓风喷头上设有多个微小的通孔，换热风经过微小的通孔后会形成多个微小的气泡，由于鼓风喷头所在的高度比第二通液管下方端部所在的高度低，微小的气泡在上升的过程中对带动从第二通液管进入第二换热腔下方的温度低的A溶液向上运动，增强第二换热腔内A溶液的冷、热的均匀性，在一定程度上提高A溶液与B溶液的换热效率，进而在一定程度上提升换热器整体换热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为换热器正视结构示意图；

图2为第一流通管、第二流通管和第三流通管连接示意图；

图3为第一通液管、第二通液管和第三通液管安装示意图；

图4为进风管与出风管与换热器安装示意图；

图5为换热器内部剖视结构示意图。

图中：1、进料挡板；2、出料挡板；3、外层固定桶；4、夹层固定桶；5、内层固定桶；6、外层换热腔；7、风腔；8、内层换热腔；9、圆台桶；10、内层隔板；11、外层隔板；12、第一换风腔；13、第二换风腔；14、第一流通管；15、第二流通管；16、第三流通管；17、第一通液管；18、第二通液管；19、第三通液管；20、进风管；21、出风管；22、底座；23、第一连接管；24、第二连接管；25、第三连接管；26、入料桶；27、出料桶；28、入料腔；29、出料腔；30、入料口；31、出料口；32、第一换热腔；33、第二换热腔；34、连接风管；35、鼓风风管；36、鼓风喷头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

参照图1-5，一种高效换热器，包括入料桶26和出料桶27，入料桶26和出料桶27相对的两个面上分别安装有进料挡板1和出料挡板2，进料挡板1和出料挡板2之间由轴心线向外依次固定连接有同轴心的内层固定桶5、夹层固定桶4和外层固定桶3，内层固定桶5内形成内层换热腔8，内层固定桶5与夹层固定桶4之间形成风腔7，夹层固定桶4与外层固定桶3之间形成外层换热腔6，外层换热腔6内沿轴心线设置有多个互不连通的第一换热腔32，内层换热腔8内沿轴心线设置有多个与多个第一换热腔32一一对应的第二换热腔33，内层换热腔8、风腔7和外层换热腔6内均平行于轴心线分别设置有第一流通管14第二流通管15和第三流通管16，且三个流通管首尾相连，第一流通管14和第三流通管16分别与入料桶26和出料桶27连通，外层固定桶3的底部安装有底座22，外层固定桶3上安装有与第一换热腔32连通的第一通液管17，第一换热腔32与第二换热腔33之间联通有第二通液管18，第二换热腔33上连通有顶端贯穿至外层固定桶3的第三通液管19；

内层换热腔8内沿轴心线等距安装有多个内层隔板10，外层换热腔6内沿轴心线等距安装有多个外层隔板11，第一换热腔32位于相邻的两个外层隔板11之间，第二换热腔33位于相邻的两个内层隔板10之间，多个内层隔板10和多个外层隔板11上均开设有分别用于第一流通管14和第三流通管16贯穿的穿孔，且第一流通管14和第三流通管16均与穿孔固定连接；第一流通管14、第二流通管15和第三流通管16均关于内层固定桶5的轴心线环形阵列分布有多个，且多个第一流通管14与多个第二流通管15一一对应，多个第二流通管15与多个第三流通管16一一对应，入料桶26内设置有入料腔28，出料桶27内设置有出料腔29，入料桶26上开设有与入料腔28连通的入料口30，出料桶27上开设有与出料腔29连通的出料口31。

具体的，如图1-5所示，第一通液管17和底座22上下相对，第一通液管17、第二通液管18和第三通液管19均位于内层固定桶5的顶部，第一通液管17的底端位于第二通液管18顶端的上方，第二通液管18的底端位于第三通液管19底端的下方，使得A溶液从第一连接管23流入多个第一通液管17分支，第一通液管17流入第一换热腔32内，待充满第一换热腔32时，从第二通液管18流入第二换热腔33内，待充满第二换热腔33时，从第三通液管19排出换热器。

如图1-5所示，风腔7内设置有圆台桶9，圆台桶9套设在内层固定桶5外，圆台桶9的一端与内层固定桶5固定连接，圆台桶9的另一端与夹层固定桶4固定连接，圆台桶9将风腔7分为第一换风腔12和第二换风腔13，第一换风腔12和第二换风腔13上均连通有贯穿至外层固定桶3外的进风管20和出风管21，进风管20和出风管21分别位于外层固定桶3相对的两个侧面上，进风管20和出风管21分别位于第一换风腔12或者第二换风腔13的两端，外层固定桶3外设置有第一连接管23、第二连接管24和第三连接管25，第一连接管23与多个第一通液管17连通，第二连接管24与多个第三通液管19连通，第三连接管25与多个进风管20连通，圆台桶9的设置，使得换热风在风腔7内需经过流经体积逐渐变化的第一换风腔12和第二换风腔13，加快了换热风在风腔7内的流经速度和更换效率，从而提高换热风的换热效率，使得换热风从第三连接管25传送至多个进风管20分支后，由进风管20分别流经第一换风腔12和第二换风腔13后，再由对应的出风管21流出换热器。

使用时，B溶液经入料口30至入料腔28，然后流入多个第一流通管14，并依次与多个第二换热腔33内的A溶液初次换热，B溶液经第一流通管14流经第二流通管15，并在风腔7内与换热风进行二次换热，B溶液经第二流通管15流经第三流通管16，并在第一换风腔12内与A溶液进行三次换热后，经出料腔29流出换热器；

与此同时A溶液的流经路径为：A溶液从第一连接管23流入多个第一通液管17分支，第一通液管17流入第一换热腔32内，待充满第一换热腔32时，从第二通液管18流入第二换热腔33内，待充满第二换热腔33时，从第三通液管19排出换热器；

与此同时，换热风的流经路径为：换热风从第三连接管25传送至多个进风管20分支后，由进风管20分别流经第一换风腔12和第二换风腔13后，再由对应的出风管21流出换热器；

通过延长B溶液在换热器内的路径，多个第一换热腔32换热强度大于多个第二换热腔33的换热强度，然而，沿轴线流动的B溶液依次根据多组第二换热腔33和第一换热腔32，使得缩短单组带有换热功能的A溶液的换热接触时间，提高单组A溶液在换热器内更换的频率，从而使得接受换热处理的B溶液经过每组第二换热腔33或者经过每组第一换热腔32时，温差足够大，换热效率更高；因而：B溶液在内层换热腔8内经过多个第二换热腔33后的换热效果，大于B溶液在内层换热腔8内直接被连通的A溶液所换热的效果；而且外层换热腔6的换热效果大于内层换热腔8的换热效果，因而，B溶液经过内层换热腔8处理后，被风腔7内的换热风二次换热后，再进入外层换热腔6加强换热，最后流出换热器，提高了换热效率。

实施例2

本申请人在实施本发明的过程中发现，在A溶液充满第一换热腔32后，从第二通液管18流入第二换热腔33内，待充满第二换热腔33后，最后从第三通液管19排出换热器，温度较低的A溶液先进入到第二换热腔33的底部，与第二换热腔33底部的B溶液交换热量，然后A溶液吸收热量，温度升高，在上升外排的过程中与第二换热腔33上方的B溶液交换热量。在这个过程中，一方面温度不同的冷、热A溶液混合在第二换热腔33内时，由于溶液自身的特性，温度高的部分A溶液会上升到上方，温度低的部分A溶液沉在下方，造成第二换热腔33内下方的B溶液交换的热量总比上方的B溶液交换的热量多，换热不均匀；另一方面温度较低的A溶液从第二通液管18流入第二换热腔33内再从第三通液管19排出的过程中，由于第三通液管19管径的限制，存在一部分充分换热的A溶液不能及时排除，一部分未充分换热的A溶液被排除，造成换热不均，不能最大化提高换热效率。因此发明人做出了进一步改进，利用现有换热风系统的部分部件，使换热风系统与A溶液换热系统产生关联，提高A溶液的换热效率，进而提升整个换热器的换热效率。

如图3-4所示，进风管20之间贯通有连接风管34，连接风管34下方设有与第二换热腔33一一对应的鼓风风管35，鼓风风管35贯穿内层固定桶5并伸入第二换热腔33内，鼓风风管35端部设有鼓风喷头36。换热风经过进风管20进入连接风管34内，并分别通过鼓风风管35分别进入相对应的第二换热腔33内，最后由鼓风喷头36喷出，鼓风喷头36上设有多个微小的通孔，换热风经过微小的通孔后会形成多个微小的气泡，由于鼓风喷头36所在的高度比第二通液管18下方端部所在的高度低，微小的气泡在上升的过程中对带动从第二通液管18进入第二换热腔33下方的温度低的A溶液向上运动，增强第二换热腔33内A溶液的冷、热的均匀性，在一定程度上提高A溶液与B溶液的换热效率，进而在一定程度上提升换热器整体换热效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种高效换热器，包括入料桶（26）和所述出料桶（27），其特征在于，所述入料桶（26）和出料桶（27）相对的两个面上分别安装有进料挡板（1）和出料挡板（2），所述进料挡板（1）和出料挡板（2）之间由轴心线向外依次固定连接有同轴心的内层固定桶（5）、夹层固定桶（4）和外层固定桶（3），所述内层固定桶（5）内形成内层换热腔（8），所述内层固定桶（5）与夹层固定桶（4）之间形成风腔（7），所述夹层固定桶（4）与外层固定桶（3）之间形成外层换热腔（6），所述外层换热腔（6）内沿轴心线设置有多个互不连通的第一换热腔（32），所述内层换热腔（8）内沿轴心线设置有多个与多个第一换热腔（32）一一对应的第二换热腔（33），所述内层换热腔（8）、风腔（7）和外层换热腔（6）内均平行于轴心线分别设置有第一流通管（14）第二流通管（15）和第三流通管（16），且三个流通管首尾相连，所述第一流通管（14）和第三流通管（16）分别与入料桶（26）和出料桶（27）连通，所述外层固定桶（3）的底部安装有底座（22），所述外层固定桶（3）上安装有与第一换热腔（32）连通的第一通液管（17），所述第一换热腔（32）与第二换热腔（33）之间联通有第二通液管（18），所述第二换热腔（33）上连通有顶端贯穿至外层固定桶（3）的第三通液管（19）；

所述风腔（7）内设置有圆台桶（9），所述圆台桶（9）套设在内层固定桶（5）外，所述圆台桶（9）的一端与内层固定桶（5）固定连接，所述圆台桶（9）的另一端与夹层固定桶（4）固定连接，所述圆台桶（9）将风腔（7）分为第一换风腔（12）和第二换风腔（13），所述第一换风腔（12）和第二换风腔（13）上均连通有贯穿至外层固定桶（3）外的进风管（20）和出风管（21），所述进风管（20）之间贯通有连接风管（34），所述连接风管（34）下方设有与所述第二换热腔（33）一一对应的鼓风风管（35），所述鼓风风管（35）贯穿所述内层固定桶（5）并伸入所述第二换热腔（33）内，所述鼓风风管（35）端部设有鼓风喷头（36）。

2.根据权利要求1所述的一种高效换热器，其特征在于，所述第一通液管（17）和底座（22）上下相对，所述第一通液管（17）、第二通液管（18）和第三通液管（19）均位于内层固定桶（5）的顶部，所述第一通液管（17）的底端位于第二通液管（18）顶端的上方，所述第二通液管（18）的底端位于第三通液管（19）底端的下方。

3.根据权利要求1所述的一种高效换热器，其特征在于，所述第一流通管（14）、第二流通管（15）和第三流通管（16）均关于内层固定桶（5）的轴心线环形阵列分布有多个，且多个第一流通管（14）与多个第二流通管（15）一一对应，多个第二流通管（15）与多个第三流通管（16）一一对应。

4.根据权利要求1所述的一种高效换热器，其特征在于，所述内层换热腔（8）内沿轴心线等距安装有多个内层隔板（10），所述外层换热腔（6）内沿轴心线等距安装有多个外层隔板（11），所述第一换热腔（32）位于相邻的两个外层隔板（11）之间，所述第二换热腔（33）位于相邻的两个内层隔板（10）之间，所述多个内层隔板（10）和多个外层隔板（11）上均开设有分别用于第一流通管（14）和第三流通管（16）贯穿的穿孔，且第一流通管（14）和第三流通管（16）均与穿孔固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种高效换热器，其特征在于，所述入料桶（26）内设置有入料腔（28），所述出料桶（27）内设置有出料腔（29），所述入料桶（26）上开设有与入料腔（28）连通的入料口（30），所述出料桶（27）上开设有与出料腔（29）连通的出料口（31）。

6.根据权利要求1所述的一种高效换热器，其特征在于，所述进风管（20）和出风管（21）分别位于外层固定桶（3）相对的两个侧面上，所述进风管（20）和出风管（21）分别位于第一换风腔（12）或者第二换风腔（13）的两端。

7.根据权利要求1和2所述的一种高效换热器，其特征在于，所述外层固定桶（3）外设置有第一连接管（23）、第二连接管（24）和第三连接管（25），所述第一连接管（23）与多个第一通液管（17）连通，所述第二连接管（24）与多个第三通液管（19）连通，所述第三连接管（25）与多个进风管（20）连通。

8.根据权利要求1-2所述的一种高效换热器，其特征在于，所述鼓风喷头（36）所在的高度比所述第二通液管（18）下方端部所在的高度低。

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