CN112902704B - 一种流动方向热源调整的管壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三热源管壳式换热器，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；沿着管壳长度方向，第一热源、第二热源和第三热源设置为多段，每段独立控制，随着时间的变化，第一热源、第三热源沿着壳程内流体流动方向相反方向依次启动，直到全部段都启动，直到周期结束，第一热源、第三热源的所有段全部关闭，第二热源的所有段全部开启。本发明通过热源沿着流体流动相反方向逐渐启动以及从流体流动方向关闭，可以使得后端加热温度高，形成类似逆流效果，进一步促进流体的流动，增加弹性振动效果。

Description

一种流动方向热源调整的管壳式换热器

技术领域

本发明涉及一种管壳式换热器，尤其涉及一种间歇式振动除垢的管壳式换热器。

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。

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电加热管壳式换热器。该管壳式换热器能够实现换热管周期性的频繁性的振动，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：

一种流动方向热源调整的管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置管板，所述壳体内设置换热部件，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，沿着管壳长度方向，第一热源、第二热源和第三热源设置为多段，每段独立控制，随着时间的变化，在0-T/2的半个周期内，T=0时，第一热源、第三热源的所有段全部关闭，第二热源的所有段全部开启；

然后第一热源、第三热源沿着壳程内流体流动方向相反方向依次启动，直到全部段都启动，同时第二热源沿着壳程内流体流动方向开始依次关闭，直到全部段都关闭；

T/2-T的半个周期内，第一热源、第三热源沿着壳程内流体流动开始依次关闭，第二热源沿着壳程内流体流动相反方向开始依次开启，直到周期结束，第一热源、第三热源的所有段全部关闭，第二热源的所有段全部开启。

作为优选，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；所述第一管口和第二管口设置在在中心管的同侧,左管组和右管组沿着中心管的轴心所在的面镜像对称；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；控制器控制第一热源、第二热源和第三热源是否进行加热。

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、本发明通过热源沿着流体流动相反方向逐渐启动以及从流体流动方向关闭，可以使得后端加热温度高，形成类似逆流效果，进一步促进流体的流动，增加弹性振动效果。

2、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、本发明通过长度方向上的管组管径以及间距分布的设置，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, 前管板16，支座17，支座18，后管板19 ，壳体20，21、壳程入口接管，22、壳程出口接管，换热部件23。

具体实施方式

一种管壳式换热器，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21和壳程出口接管22；所述换热部件23设置在壳体20中，换热部件固定连接在前管板16、后管板19上；所述的壳程入口接管21和壳程出口接管22均设置在壳体20上；流体从壳程入口接管21进入，经过换热部件进行换热，从壳程出口接管22出去。

作为优选，换热部件沿着水平方向延伸。换热器水平方向布置。

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的同侧。左管组和右管组沿着中心管的轴心所在的面镜像对称。

所述中心管8、左侧管21、右侧管22的两端的端部设置在前后管板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沿着长度方向上设置。

作为优选，左管组21和右管组22在长度方向上错列分布，如图3所示。通过错列分布，能够使得在不同长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的长度方向，所述管组2（例如同一侧（左侧或者右侧））设置为多个，沿着壳程内流体流动方向，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，沿着壳程内流体流动方向，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，可以保证壳程流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的长度方向，所述同一侧（左侧或者右侧）管组设置为多个，沿着壳程内流体流动方向，同一侧（左侧或者右侧）相邻管组的间距不断变小。

作为优选，沿着壳程内流体流动方向，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，可以保证壳程流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。

作为优选，所述的换热部件可以作为浸没式换热组件，浸没在流体中加热流体，例如可以作为空气散热器加热组件，也可以作为热水器加热组件。

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。

作为一个优选，第一、第三热源91、93与第二热源92随着时间的变化周期性的交替进行加热。

如图3所示，在一个周期时间T内，第一热源、第三热源的加热功率为P1、P3，第二热源的加热功率为P2，P1、P2、P3变化规律如下：

0-T/2的半个周期内，P1＝n，P2=0，P3＝n，即第一热源、第三热源加热功率保持恒定,第二热源不加热；

T/2-T的半个周期内，P1=0，P2=m，P3=0，即第一热源、第三热源不加热，第二热源加热功率保持恒定。

作为一个选择，在一个周期时间T内，第一热源、第三热源的加热功率为P1、P3，第二热源的加热功率为P2，P1、P2、P3变化规律如下：

0-T/2的半个周期内，P2＝m，P1=0，P3=0，其中n为常数数值，单位为瓦（W），即第一、第三热源加热功率保持恒定,第二热源不加热；

T/2-T的半个周期内，P2=0，P1=n；P3=n；即第一热源不加热，第二、第三热源加热功率保持恒定。

其中m,n为常数数值，单位为瓦（W）。作为优选，m=2n。

T是50－80分钟，其中1000W<n<1500W。

通过上述的时间变化性的进行加热，可以使得流体在弹性管束内频繁的蒸发膨胀，因为不断的周期性改变蒸汽的膨胀以及流动方向，破坏了单一加热的稳定性，从而不断的带动弹性管束的振动，从而能够进一步实现加热效率以及除垢操作。

与在先申请相比，此种加热方式既保证了换热部件在整个周期内进行加热，又能够使得弹性管束频繁振动，从而能够进一步实现加热效率以及除垢操作。

作为一个优选，所述第一热源91、第二热源92、第三热源93分别都设置为多个电加热部件,每个电加热部件独立控制,随着时间的变化,电加热部件启动的数量进行周期性变化。

作为一个优选，第一热源91、第二热源92、第三热源93分别都设置为n个电加热部件，一个周期为T，则0-T/2的半个周期内，T=0时，第一热源91、第三热源93的n个电加热部件全部关闭，第二热源92的n个电加热部件全部开启；

然后每隔T/2n的时间，第一热源91、第三热源93分别启动一个电加热部件，第二热源92关闭一个电加热部件，直到T/2时间第一热源91、第三热源93全部启动，第二加热器全部关闭。

T/2-T的半个周期内，每隔T/2n的时间，第二热源92启动一个电加热部件，，同时第一热源91、第三热源93分别关闭一个电加热部件，直到周期T结束第二热源全部启动，第一热源、第三热源全部关闭。

作为优选，第一热源、第三热源中的每个电加热部件加热功率都相同。第二热源的每个电加热部件的功率是第一、第三热源电加热部件功率的两倍。关系图如图4所示。

作为一个选择，一个周期为T，则0-T/2的半个周期内，T=0时，第二热源92的n个全部关闭，第一热源91的n个全部开启；

然后每隔T/2n的时间，第二热源92启动一个电加热部件，同时第一热源91、第三热源93关闭一个电加热部件，直到T/2时间第二加热器全部启动，第一加热器、第三热源全部关闭。

T/2-T的半个周期内，每隔T/2n的时间，第一热源91、第三热源启动一个电加热部件，同时第二热源92关闭一个电加热部件，直到周期T第一、第三热源的加热部件全部启动，第二加热器的加热部件全部关闭。

通过上述的时间变化性的进行加热，可以使得流体在弹性管束内频繁的蒸发膨胀，因为不断的周期性改变蒸汽的膨胀以及流动方向，破坏了单一加热的稳定性，从而不断的带动弹性管束的振动，从而能够进一步实现加热效率以及除垢操作。

与在先申请相比，此种加热方式既保证了换热部件在整个周期内进行加热，又能够使得弹性管束频繁振动，从而能够进一步实现加热效率以及除垢操作。

作为优选，沿着管壳长度方向，热源91、92、93设置为多段，每段独立控制，随着时间的变化，在0-T/2的半个周期内，T=0时，第一热源91、第三热源93的所有段全部关闭，第二热源92的所有段全部开启；

然后第一热源91、第三热源93沿着壳程内流体流动方向相反方向（例如图1右端开始）依次启动，直到全部段都启动，同时第二热源92沿着壳程内流体流动方向开始依次关闭，直到全部段都关闭；

T/2-T的半个周期内，第一热源91、第三热源93沿着壳程内流体流动开始依次关闭，第二热源92沿着壳程内流体流动相反方向开始依次开启，直到周期结束，第一热源91、第三热源93的所有段全部关闭，第二热源92的所有段全部开启。

即假设第一热源91、第二热源92、第三热源93分别都是n段，则在一个周期T内，T=0时，第一热源91、第三热源93的所有段全部关闭，第二热源92的所有段全部开启；

然后每隔T/2n的时间，第一热源91、第三热源93从壳程内流体流动方向相反方向开始启动一个段，同时第二热源92从壳程内流体流动方向开始关闭一个段，直到T/2时间第一热源91、第三热源93所有段全部启动，第二热源92所有段全部关闭；

然后再每隔T/2n的时间，第一热源91、第三热源93从壳程内流体流动方向开始，每隔T/2n的时间关闭一个段，同时第二热源从壳程内流体流动方向相反方向开始，每隔T/2n的时间开启一个段，直到T时间第一热源、第三热源全部段关闭，第二热源全部段开启。

作为一个选择，在0-T/2的半个周期内，T=0时，第一热源91、第三热源93的所有段全部开启，第二热源92的所有段全部关闭；然后第一热源91第三热源93沿着壳程内流体流动方向开始依次关闭，直到全部段都关闭，同时第二热源92沿着壳程内流体流动方向相反方向依次开启，直到全部段都开启；

T/2-T的半个周期内，第二热源92从上端开始依次关闭，第一热源91、第三热源93从壳程内流体流动方向相反方向开始依次开启，直到周期结束，第二热源92的所有段全部关闭，第一二热源91、第三热源93的所有段全部开启。

即假设第一热源91、第二热源92、第三热源93分别都是n段，则在一个周期T内，T=0时，第二热源92的所有段全部关闭，第一热源91、第三热源93的所有段全部开启；

然后每隔T/2n的时间，第二热源92从壳程内流体流动方向相反方向开始启动一个段，同时第一热源91、第三热源93从壳程内流体流动方向开始关闭一个段，直到T/2时间第二热源92所有段全部启动，第一热源91、第三热源93所有段全部关闭；

然后再每隔T/2n的时间，第二热源从壳程内流体流动方向开始，每隔T/2n的时间关闭一个段，同时第一热源、第三热源93从壳程内流体流动方向相反方向开始，每隔T/2n的时间开启一个段，直到T时间第二热源全部段关闭，第一热源、第三热源93全部段开启。

作为优选，第一热源、第三热源93每个段加热功率都相同。第二热源每个段是第一、第三热源93每个段加热功率的两倍。关系图如图4所示。

通过热源沿着流体流动相反方向逐渐启动以及从流体流动方向关闭，可以使得后端加热温度高，形成类似逆流效果，进一步促进流体的流动，增加弹性振动效果。通过上述的时间变化性的加热功率的变化，可以使得流体在弹性管束内频繁的蒸发膨胀以及收缩，从而不断的带动弹性管束的振动，从而能够进一步实现加热效率以及除垢操作。

作为优选，所述第一热源91设置为多个，每个热源91功率不同，可以一个或者多个组合形成不同的加热功率，所述第二热源92设置为多个，每个热源92功率不同。所述第三热源93设置为多个，每个热源功率不同，可以一个或者多个组合形成不同的加热功率

在周期T内，T=0，多个第一热源91、多个第一热源93全部关闭，多个第二热源92全部开启，

作为一个选择，在0-T/2的半个周期内，按照时间循序，先是单个第一热源启动，单个第一热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动，然后再启动两个第一热源，两个第一热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动，然后再逐渐增加第一热源启动的数量，如果数量为n，则n个第一热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动；直到最后所有的第一热源启动，保证所述第一热源的加热功率依次增加；

同时先是单个第三热源启动，单个第三热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动，然后再启动两个第三热源，两个第三热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动，然后再逐渐增加第三热源启动的数量，如果数量为n，则n个第三热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动；直到最后所有的第三热源启动，保证所述第三热源的加热功率依次增加；

同时单个第二热源关闭，单个第二热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭，然后再关闭两个第二热源，两个第二热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭，然后再逐渐增加第二热源关闭的数量，如果数量为n，则n个第二热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭；直到最后所有的第二热源关闭，保证所述第二热源的加热功率依次降低。

在T/2-T的下半个周期内，先是单个第一热源关闭，单个第一热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭，然后再关闭两个第一热源，两个第一热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭，然后再逐渐增加第一热源关闭的数量，如果数量为n，则n个第一热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭；直到最后所有的第一热源关闭，保证所述第一热源的加热功率依次降低。同时，按照时间循序，先是单个第二热源启动，单个第二热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动，然后再启动两个第二热源，两个第二热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动，然后再逐渐增加第二热源启动的数量，如果数量为n，则n个第二热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动；直到最后所有的第二热源启动，保证所述第二热源的加热功率依次增加。

同时单个第三热源关闭，单个第三热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭，然后再关闭两个第三热源，两个第三热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭，然后再逐渐增加第三热源关闭的数量，如果数量为n，则n个第三热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭；直到最后所有的第三热源关闭，保证所述第三热源的加热功率依次降低。

同时，按照时间循序，先是单个第二热源启动，单个第二热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动，然后再启动两个第二热源，两个第二热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动，然后再逐渐增加第二热源启动的数量，如果数量为n，则n个第二热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动；直到最后所有的第二热源启动，保证所述第二热源的加热功率依次增加

例如所述第一热源为三个，分别是第一热源D1、第一热源D2和第一热源D3，加热功率分别为P1，P2和P3，其中P1<P2<P3，P1+P2>P3；即D1、D2之和大于D3，上半个周期内按照时间顺序依次启动D1，D2，D3，D1加D2，D1加D3，D2加D3，然后是D1+D2+D3，在下半个周期内关闭的顺序是D1，D2，D3，D1加D2，D1加D3，D2加D3。

所述第三热源为三个，分别是第一热源D4、第一热源D5和第一热源D6，加热功率分别为P4，P5和P6，其中P4<P5<P6，P4+P5>P6；即D4、D5之和大于D6，上半个周期内按照时间顺序依次启动D4，D5，D6，D4加D5，D4加D6，D5加D6，然后是D4+D5+D6，在下半个周期内关闭的顺序是D4，D5，D6，D4加D5，D4加D5，D5加D6。

所述第二热源为三个，分别是第二热源M1、第二热源M2和第二热源M3，加热功率分别为P1，P2和P3，其中P1<P2<P3，P1+P2>P3；即M1、M2之和大于M3，上半个周期内按照时间顺序依次关闭M1，M2，M3，M1加M2，M1加M3，M2加M3，然后是M1+M2+M3，在下半个周期内开启的顺序是M1，M2，M3，M1加M2，M1加M3，M2加M3。

作为一个选择，在周期T内，T=0，多个第二热源92全部关闭，多个第一热源91、第三热源93全部开启，

在0-T/2的半个周期内，按照时间循序，先是单个第二热源启动，单个第二热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动，然后再启动两个第二热源，两个第二热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动，然后再逐渐增加第二热源启动的数量，如果数量为n，则n个第二热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动；直到最后所有的第二热源启动，保证所述第一热源的加热功率依次增加；同时单个第一热源关闭，单个第一热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭，然后再关闭两个第一热源，两个第一热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭，然后再逐渐增加第一热源关闭的数量，如果数量为n，则n个第一热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭；直到最后所有的第二热源关闭，保证所述第二热源的加热功率依次降低。同时单个第三热源关闭，单个第三热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭，然后再关闭两个第三热源，两个第一热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭，然后再逐渐增加第三热源关闭的数量，如果数量为n，则n个第三热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭；直到最后所有的第三热源关闭，保证所述第三热源的加热功率依次降低。

在T/2-T的下半个周期内，先是单个第二热源关闭，单个第二热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭，然后再关闭两个第二热源，两个第二热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭，然后再逐渐增加第二热源关闭的数量，如果数量为n，则n个第二热源按照加热功率依次增加的顺序独立关闭；直到最后所有的热源关闭，保证所述第二热源的加热功率依次降低。同时，按照时间循序，先是单个第一热源启动，单个第一热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动，然后再启动两个第一热源，两个第一热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动，然后再逐渐增加第一热源启动的数量，如果数量为n，则n个第一热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动；直到最后所有的第一热源启动，保证所述第一热源的加热功率依次增加。同时，按照时间循序，先是单个第三热源启动，单个第三热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动，然后再启动两个第三热源，两个第三热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动，然后再逐渐增加第三热源启动的数量，如果数量为n，则n个第三热源按照加热功率依次增加的顺序独立启动；直到最后所有的第三热源启动，保证所述第三热源的加热功率依次增加。

例如所述第二热源为三个，分别是第二热源D1、第二热源D2和第二热源D3，加热功率分别为P1，P2和P3，其中P1<P2<P3，P1+P2>P3；即D1、D2之和大于D3，上半个周期内按照时间顺序依次启动D1，D2，D3，D1加D2，D1加D3，D2加D3，然后是D1+D2+D3，在下半个周期内关闭的顺序是D1，D2，D3，D1加D2，D1加D3，D2加D3。

所述第一热源为三个，分别是第一热源M1、第一热源M2和第一热源M3，加热功率分别为P1，P2和P3，其中P1<P2<P3，P1+P2>P3；即M1、M2之和大于M3，上半个周期内按照时间顺序依次关闭M1，M2，M3，M1加M2，M1加M3，M2加M3，然后是M1+M2+M3，在下半个周期内开启的顺序是M1，M2，M3，M1加M2，M1加M3，M2加M3。

所述第三热源为三个，分别是第三热源K1、第三热源K2和第三热源K3，加热功率分别为P1，P2和P3，其中P1<P2<P3，P1+P2>P3；即K1、K2之和大于K3，上半个周期内按照时间顺序依次关闭K1，K2，K3，K1加K2，K1加K3，K2加K3，然后是K1+K2+K3，在下半个周期内开启的顺序是K1，K2，K3，K1加K2，K1加K3，K2加K3。

通过热源逐渐增加减少加热功率，进一步促进流体的流动，增加弹性振动效果。通过上述的时间变化性的加热功率的变化，可以使得流体在弹性管束内频繁的蒸发膨胀以及收缩，从而不断的带动弹性管束的振动，从而能够进一步实现加热效率以及除垢操作。

作为优选，在前半个周期内，热源的加热功率是线性增加的，后半个周期内，热源的加热功率是线性减少的，参见附图6。

通过输入电流或电压的变化实现加热功率的线性变化。

通过设置多个热源，实现热源的逐渐数量增加的启动，实现线性变化。

作为优选，周期是50－300分钟，优选50－80分钟；单个换热部件平均加热功率为2000－4000W。

作为优选，热源是电加热器。

通过输入电流或电压的变化实现加热功率的线性变化。

作为优选，周期是50－300分钟，优选50－80分钟。

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)

1.一种流动方向热源调整的管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置管板，所述壳体内设置换热部件，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；所述第一管口和第二管口设置在在中心管的同侧，左管组和右管组沿着中心管的轴心所在的面镜像对称；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；控制器控制第一热源、第二热源和第三热源是否进行加热；沿着管壳长度方向，第一热源、第二热源和第三热源设置为多段，每段独立控制，随着时间的变化，在0-T/2的半个周期内，T=0时，第一热源、第三热源的所有段全部关闭，第二热源的所有段全部开启；

然后第一热源、第三热源沿着壳程内流体流动方向相反方向依次启动，直到全部段都启动，同时第二热源沿着壳程内流体流动方向开始依次关闭，直到全部段都关闭；

T/2-T的半个周期内，第一热源、第三热源沿着壳程内流体流动开始依次关闭，第二热源沿着壳程内流体流动相反方向开始依次开启，直到周期结束，第一热源、第三热源的所有段全部关闭，第二热源的所有段全部开启。

2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，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。

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