CN114623704A - 管式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管式换热器，包括热气缓流机构和进水调节机构。进水调节机构安装至热气缓流机构。热气缓流机构包括：换热工作仓、中部换热仓、侧边缓流仓、热气回转仓、热量置换管道、空间分隔板、热气进入口、热气排出口和换热速率调节组件。两个空间分隔板均水平设置在侧边缓流仓的内。热气进入口设置在换热工作仓上并与侧边缓流仓相连通。热气排出口设置在换热工作仓的底侧并与空间分隔板相连通。换热速率调节组件设置在热气回转仓内。本发明的有益之处在于，污垢刮蹭机构能够在进入水流的冲击下对粘附在热量置换管道表面的污垢进行快速的清除。从而始终保持热量置换管道表面的高效传热效率。

Description

管式换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，具体是一种管式换热器。

背景技术

换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。应用广泛，管壳式(又称列管式)换热器是管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成。壳体多呈圆形，内部装有平行管束或者螺旋管，管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动。其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。内部壳层和管层的不对称设计，最大可以达到4.6倍。这种不对称设计，决定其在汽-水换热领域的广泛应用。

传统的管式换热器一般采用焊接等机加方式制造加工且管内外通常没有相应的传热强化措施。较其他结构形式的换热器相比换热器整体效能及紧凑度偏低。传统的管式换热器流动传热强化设计方法包括翅片、螺纹、缩放、波纹等方法。上述方法的本质是应用传统的机加工艺获得更好的换热效果，但是上述强化方式存在一定的缺陷。现有的管式换热器为了增大其换热效果，常常采用多管道弯曲设置。且管道的壁厚较薄，在长时间的热量交换过程中，管壁上会粘附有大量的污垢。而粘附污垢后的管道，其表面的传热效率会大大降低，从而影响管式换热器的换热效率。

发明内容

本发明的目的在于提供管式换热器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种管式换热器，包括热气缓流机构和进水调节机构。进水调节机构安装至热气缓流机构。热气缓流机构包括：换热工作仓、中部换热仓、侧边缓流仓、热气回转仓、热量置换管道、空间分隔板、热气进入口、热气排出口和换热速率调节组件。中部换热仓开设在换热工作仓的中部。侧边缓流仓和热气回转仓均设置在中部换热仓的两侧。热量置换管道水平设置在中部换热仓内，热量置换管道的两端均与侧边缓流仓和热气回转仓相连通。空间分隔板设置有两个。两个空间分隔板均水平设置在侧边缓流仓的内。热气进入口设置在换热工作仓上并与侧边缓流仓相连通。热气排出口设置在换热工作仓的底侧并与空间分隔板相连通。换热速率调节组件设置在热气回转仓内。进水调节机构包括：中部进水孔、侧边进水孔、进水缓冲仓、第一进水管、第一阀门、第二进水管、第二阀门和水流流向调节组件。中部进水孔和侧边进水孔均开设在换热工作仓的顶侧。侧边进水孔有两组且对称设置在中部进水孔的两侧。进水缓冲仓设置在换热工作仓的顶端。侧边进水孔与进水缓冲仓相连通。第一进水管穿过进水缓冲仓的中部并与中部进水孔相连通。第一阀门设置在第一进水管的外侧。第二进水管设置在进水缓冲仓的一侧。第二进水管与进水缓冲仓内腔相连通。第二阀门设置在第二进水管的外侧。水流流向调节组件设置在中部进水孔内，出水孔设置在换热工作仓的底端。

作为本发明进一步的方案：空间分隔板设置有两个，两个空间分隔板将侧边缓流仓内部空间分隔成两部分。

作为本发明进一步的方案：管式换热器还包括污垢刮蹭机构。污垢刮蹭机构包括：水流驱动底座、污垢刮蹭块、供力连接杆、拉力弹簧、弹簧固定块和缓冲弹簧。水流驱动底座滑动套设在热量置换管道的外侧。污垢刮蹭块贴合设置在热量置换管道的外侧。供力连接杆铰接在水流驱动底座上，供力连接杆将污垢刮蹭块与水流驱动底座相连。拉力弹簧设置在水流驱动底座的外侧。拉力弹簧将供力连接杆与水流驱动底座相连并对供力连接杆提供拉力。弹簧固定块设置在水流驱动底座的侧边。缓冲弹簧与弹簧固定块相连。

作为本发明进一步的方案：水流驱动底座的外侧面呈方便水流流过的外凸弯曲弧形。

作为本发明进一步的方案：水流驱动底座的内侧面设置有方便水流冲击推动水流驱动底座移动的内凹弯曲弧形。

作为本发明进一步的方案：换热速率调节组件包括：驱动闭合塞、转动螺孔、驱动螺杆、顶部闭合套和旋转密封垫。驱动闭合塞滑动贴合设置在热气回转仓内腔中，转动螺孔开设在换热工作仓上。驱动螺杆竖直转动插设在转动螺孔内，驱动螺杆的底端与驱动闭合塞侧面通过轴承转动相连。驱动螺杆的顶端穿出驱动螺杆延伸至换热工作仓外侧。顶部闭合套设置在转动螺孔的外侧。驱动螺杆转动穿过顶部闭合套。

作为本发明进一步的方案：顶部闭合套的内部设置有用于增强驱动螺杆在转动时密闭性的旋转密封垫。

作为本发明进一步的方案：驱动闭合塞的外侧套设有用于增大密闭性的密封橡胶片。

作为本发明进一步的方案：水流流向调节组件包括：调节旋转板和旋转固定支架。调节旋转板设置在中部进水孔内。旋转固定支架将调节旋转板与中部进水孔内壁之间转动相连。

作为本发明进一步的方案：调节旋转板的上表面呈弧形状，且调节旋转板两侧弧形大小不同。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：污垢刮蹭机构能够在进入水流的冲击下对粘附在热量置换管道表面的污垢进行快速的清除，从而始终保持热量置换管道表面的高效传热效率。

通过对热气缓流机构内部的热气进入口通入待换热蒸汽，使得蒸汽在热量置换管道和热气回转仓之间流转。同时对进水调节机构外接凉水。使得凉水填充到中部换热仓内部，对热量置换管道的外侧进行包裹。通过热量置换管道将热蒸汽内部的热量与凉水中的热量进行置换。以达到换热目的。而通入到中部换热仓内部的水流，由于其进入角度不同。得以对设置在热量置换管道外侧的污垢刮蹭机构进行驱动。使得污垢刮蹭机构对热量置换管道表面粘附的污垢进行刮蹭去除。保持热量置换管道的热传递效率。

本发明的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

附图说明

图1为本发明的管式换热器的结构示意图；

图2为本发明的结构剖面示意图。

图3为本发明中图2中换热速率调节组件的结构剖面示意图。

图4为本发明中图2中进水调节机构的结构剖面示意图。

图5为本发明中图4中污垢刮蹭机构的结构放大示意图。

附图标号清单：一种管式换热器100；热气缓流机构10；换热工作仓11；中部换热仓12；侧边缓流仓13；热气回转仓14；热量置换管道15；空间分隔板16；热气进入口17；热气排出口18；换热速率调节组件19；驱动闭合塞190；转动螺孔191；驱动螺杆192；顶部闭合套193；旋转密封垫194；进水调节机构20；中部进水孔21；侧边进水孔22；进水缓冲仓23；第一进水管24；第一阀门25；第二进水管26；第二阀门27；水流流向调节组件28；调节旋转板281；旋转固定支架282；出水孔29；污垢刮蹭机构30；水流驱动底座31；污垢刮蹭块32；供力连接杆33；拉力弹簧34；弹簧固定块35；缓冲弹簧36。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图5所示，本发明实施例中，一种管式换热器，其特征在于，包括热气缓流机构10和进水调节机构20。进水调节机构20安装至热气缓流机构10。热气缓流机构10包括：换热工作仓11、中部换热仓12、侧边缓流仓13、热气回转仓14、热量置换管道15、空间分隔板16、热气进入口17、热气排出口18和换热速率调节组件19。中部换热仓12开设在换热工作仓11的中部。侧边缓流仓13和热气回转仓14均设置在中部换热仓12的两侧。热量置换管道15水平设置在中部换热仓12内，热量置换管道15的两端均与侧边缓流仓13和热气回转仓14相连通。空间分隔板16设置有两个。两个空间分隔板16均水平设置在侧边缓流仓13的内。热气进入口17设置在换热工作仓11上并与侧边缓流仓13相连通。热气排出口18设置在换热工作仓11的底侧并与空间分隔板16相连通。换热速率调节组件19设置在热气回转仓14内。进水调节机构20包括：中部进水孔21、侧边进水孔22、进水缓冲仓23、第一进水管24、第一阀门25、第二进水管26、第二阀门27和水流流向调节组件28。中部进水孔21和侧边进水孔22均开设在换热工作仓11的顶侧。侧边进水孔22有两组且对称设置在中部进水孔21的两侧。进水缓冲仓23设置在换热工作仓11的顶端。侧边进水孔22与进水缓冲仓23相连通。第一进水管24穿过进水缓冲仓23的中部并与中部进水孔21相连通。第一阀门25设置在第一进水管24的外侧。第二进水管26设置在进水缓冲仓23的一侧。第二进水管26与进水缓冲仓23内腔相连通。第二阀门27设置在第二进水管26的外侧。水流流向调节组件28设置在中部进水孔21内，出水孔29设置在换热工作仓11的底端。

空间分隔板16设置有两个，两个空间分隔板16将侧边缓流仓13内部空间分隔成两部分。

当需要对工业生产中排出的热气能量进行热能交换以达到快速降温时。用户通过将排出热气的管道与热气进入口17相连。同时对第一进水管24进行外接水源。打开第一阀门25，使得凉水进入到第一进水管24内部。依次进入到中部进水孔21内部，同时对设置在中部进水孔21内部的水流流向调节组件28进行驱动。由于调节旋转板281上表面呈弯曲弧形，且弯曲弧形的大小不同。进而使得水流流向调节组件28内部的调节旋转板281在水流的冲击下能够不断的转动。

从而对冲击的水流进行一定的分散，使得水流能够朝向设置在热量置换管道15表面的污垢刮蹭机构30进行驱动。使得污垢刮蹭机构30能够在热量置换管道15的表面来回移动。在污垢刮蹭机构30的刮蹭作用下，使得水流粘附在热量置换管道15表面上的污垢。能够在热交换通入水流的冲击下带动污垢刮蹭机构30对热量置换管道15表面的污垢进行清除，从而使得热量置换管道15的表面能够始终保持相对洁净的状态。避免污垢过多而导致的热量置换管道15传热效能下降。充分利用了水流的冲击力，不需要再借助外力对热量置换管道15进行表面污垢清除。使得热量置换管道15表面污垢的清除更加的方便快速有效。

当通过第一进水管24的水流冲击不大时。用户通过在对第二进水管26进行外接水源。打开第二阀门27，使得凉水经过第二进水管26进入到进水缓冲仓23内部。且开设在换热工作仓11上的两个侧边进水孔22呈倾斜设置，且倾斜角度恰好正对污垢刮蹭机构30内凹面。能够使得从侧边进水孔22进入的水流直接对污垢刮蹭机构30进行冲击，以达到对污垢刮蹭机构30提供最大的驱动力。使得污垢刮蹭机构30更好的对热量置换管道15表面的污垢进行刮蹭，刮蹭下来的污垢进入到水中，随着水流的流动而再次排出。

进入到热气进入口17内部的热气流会流入到侧边缓流仓13内部，经过侧边缓流仓13内部设置的两个空间分隔板16对其空间进行分离。从而使得侧边缓流仓13中的热气流能够进入到与之相连通的热量置换管道15内部，进行来回流动。加大热气流在管式换热器100内部的停留时间，从而充分与通过进水调节机构20进入到中部换热仓12内部的凉水进行热量交换。通过凉水将热量置换管道15的管体温度降低，从而对流经热量置换管道15内部的热气流进行降温处理。完成对热气流的热量交换，达到热气降温的目的。

如图1至图5所示，本发明实施例中，管式换热器100还包括污垢刮蹭机构30。污垢刮蹭机构30包括：水流驱动底座31、污垢刮蹭块32、供力连接杆33、拉力弹簧34、弹簧固定块35和缓冲弹簧36。水流驱动底座31滑动套设在热量置换管道15的外侧。污垢刮蹭块32贴合设置在热量置换管道15的外侧。供力连接杆33铰接在水流驱动底座31上，供力连接杆33将污垢刮蹭块32与水流驱动底座31相连。拉力弹簧34设置在水流驱动底座31的外侧。拉力弹簧34将供力连接杆33与水流驱动底座31相连并对供力连接杆33提供拉力。弹簧固定块35设置在水流驱动底座31的侧边。缓冲弹簧36与弹簧固定块35相连。

水流驱动底座31的外侧面呈方便水流流过的外凸弯曲弧形。

水流驱动底座31的内侧面设置有方便水流冲击推动水流驱动底座31移动的内凹弯曲弧形。

当经过进水调节机构20排到中部换热仓12的水分中，由于进水调节机构20能够对进入的水分冲击方向进行调整。进而调整到对污垢刮蹭机构30最大冲击力的状态。使得污垢刮蹭机构30内部的水流驱动底座31内侧面在水流的冲击下能够在热量置换管道15的表面上移动，带动通过供力连接杆33铰接相连的污垢刮蹭块32移动。由于污垢刮蹭块32通过拉力弹簧34对供力连接杆33提供的拉动力，使得供力连接杆33带动污垢刮蹭块32对热量置换管道15的表面进行贴合。进而使得污垢刮蹭块32随着水流驱动底座31移动的同时，能够对热量置换管道15表面粘附的污垢进行刮蹭清除。从而避免水中的污垢长时间在热量置换管道15的表面堆积，而导致热量置换管道15传热效率降低。

如图1至图5所示，本发明实施例中，换热速率调节组件19包括：驱动闭合塞190、转动螺孔191、驱动螺杆192、顶部闭合套193和旋转密封垫194。驱动闭合塞190滑动贴合设置在热气回转仓14内腔中，转动螺孔191开设在换热工作仓11上。驱动螺杆192竖直转动插设在转动螺孔191内，驱动螺杆192的底端与驱动闭合塞190侧面通过轴承转动相连。驱动螺杆192的顶端穿出驱动螺杆192延伸至换热工作仓11外侧。顶部闭合套193设置在转动螺孔191的外侧。驱动螺杆192转动穿过顶部闭合套193。

顶部闭合套193的内部设置有用于增强驱动螺杆192在转动时密闭性的旋转密封垫194。

驱动闭合塞190的外侧套设有用于增大密闭性的密封橡胶片。

水流流向调节组件28包括：调节旋转板281和旋转固定支架282。调节旋转板281设置在中部进水孔21内。旋转固定支架282将调节旋转板281与中部进水孔21内壁之间转动相连。

调节旋转板281的上表面呈弧形状，且调节旋转板281两侧弧形大小不同。

进一步地，为了使得管式换热器100能够对进入到管式换热器100内部不同量的热气流进行更好的换热。通过在热气回转仓14的内部设置有换热速率调节组件19，当进入到管式换热器100内部的热气量比较小时。其加工要求较低，不需要将其温度降至较低时。用户通过转动驱动螺杆192的顶端，使得驱动螺杆192带动驱动闭合塞190在热气回转仓14内部滑动。从而对热气回转仓14的内部空间进行重新分隔，当用户转动驱动螺杆192带动驱动闭合塞190移动至热气回转仓14最低端时。进入到热量置换管道15和热气回转仓14内部的热气可直接通过最低端设置的热量置换管道15排出。进入到热气排出口18中排走，而不需要在多个热量置换管道15内部来回流动。大大节约了换热时间，使得管式换热器100的换热范围得以扩大。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种管式换热器，其特征在于，包括热气缓流机构和进水调节机构；所述进水调节机构安装至所述热气缓流机构；所述热气缓流机构包括：换热工作仓、中部换热仓、侧边缓流仓、热气回转仓、热量置换管道、空间分隔板、热气进入口、热气排出口和换热速率调节组件；所述中部换热仓开设在所述换热工作仓的中部；所述侧边缓流仓和所述热气回转仓均设置在所述中部换热仓的两侧；所述热量置换管道水平设置在所述中部换热仓内，所述热量置换管道的两端均与所述侧边缓流仓和所述热气回转仓相连通；所述空间分隔板设置有两个；两个所述空间分隔板均水平设置在所述侧边缓流仓的内；所述热气进入口设置在所述换热工作仓上并与所述侧边缓流仓相连通；所述热气排出口设置在所述换热工作仓的底侧并与所述空间分隔板相连通；所述换热速率调节组件设置在所述热气回转仓内；所述进水调节机构包括：中部进水孔、侧边进水孔、进水缓冲仓、第一进水管、第一阀门、第二进水管、第二阀门和水流流向调节组件；所述中部进水孔和所述侧边进水孔均开设在所述换热工作仓的顶侧；所述侧边进水孔有两组且对称设置在所述中部进水孔的两侧；所述进水缓冲仓设置在所述换热工作仓的顶端；所述侧边进水孔与所述进水缓冲仓相连通；所述第一进水管穿过所述进水缓冲仓的中部并与所述中部进水孔相连通；所述第一阀门设置在所述第一进水管的外侧；所述第二进水管设置在所述进水缓冲仓的一侧；所述第二进水管与所述进水缓冲仓内腔相连通；所述第二阀门设置在所述第二进水管的外侧；所述水流流向调节组件设置在所述中部进水孔内，所述出水孔设置在所述换热工作仓的底端。

2.根据权利要求1所述的管式换热器，其特征在于，

所述空间分隔板设置有两个，两个所述空间分隔板将所述侧边缓流仓内部空间分隔成两部分。

3.根据权利要求2所述的管式换热器，其特征在于，

所述一种管式换热器还包括污垢刮蹭机构；所述污垢刮蹭机构包括：水流驱动底座、污垢刮蹭块、供力连接杆、拉力弹簧、弹簧固定块和缓冲弹簧；所述水流驱动底座滑动套设在所述热量置换管道的外侧；所述污垢刮蹭块贴合设置在所述热量置换管道的外侧；所述供力连接杆铰接在所述水流驱动底座上，所述供力连接杆将所述污垢刮蹭块与所述水流驱动底座相连；所述拉力弹簧设置在所述水流驱动底座的外侧；所述拉力弹簧将所述供力连接杆与所述水流驱动底座相连并对所述供力连接杆提供拉力；所述弹簧固定块设置在所述水流驱动底座的侧边；所述缓冲弹簧与所述弹簧固定块相连。

4.根据权利要求3所述的管式换热器，其特征在于，

所述水流驱动底座的外侧面呈方便水流流过的外凸弯曲弧形。

5.根据权利要求4所述的管式换热器，其特征在于，

所述水流驱动底座的内侧面设置有方便水流冲击推动所述水流驱动底座移动的内凹弯曲弧形。

6.根据权利要求5所述的管式换热器，其特征在于，

所述换热速率调节组件包括：驱动闭合塞、转动螺孔、驱动螺杆、顶部闭合套和旋转密封垫；所述驱动闭合塞滑动贴合设置在所述热气回转仓内腔中，所述转动螺孔开设在所述换热工作仓上；所述驱动螺杆竖直转动插设在所述转动螺孔内，所述驱动螺杆的底端与所述驱动闭合塞侧面通过轴承转动相连；所述驱动螺杆的顶端穿出所述驱动螺杆延伸至所述换热工作仓外侧；所述顶部闭合套设置在所述转动螺孔的外侧；所述驱动螺杆转动穿过所述顶部闭合套。

7.根据权利要求6所述的管式换热器，其特征在于，

所述顶部闭合套的内部设置有用于增强所述驱动螺杆在转动时密闭性的所述旋转密封垫。

8.根据权利要求7所述的管式换热器，其特征在于，

所述驱动闭合塞的外侧套设有用于增大密闭性的密封橡胶片。

9.根据权利要求8所述的管式换热器，其特征在于，

所述水流流向调节组件包括：调节旋转板和旋转固定支架；所述调节旋转板设置在所述中部进水孔内；所述旋转固定支架将所述调节旋转板与所述中部进水孔内壁之间转动相连。

10.根据权利要求9所述的管式换热器，其特征在于，

所述调节旋转板的上表面呈弧形状，且所述调节旋转板两侧弧形大小不同。

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