CN114877728A - 一种海水利用的高效铝制板翅式换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及板式换热器领域，公开了一种海水利用的高效铝制板翅式换热器，包括用于安装翅片的换热器安装架，所述换热器安装架上安装有海水进水端、海水出水端、热源输入端和热源输出端，海水进水端与多个换热器安装架的其中一个输入端之间还连通有同一个倒U形连通管，倒U形连通管内还设有用于软化海水的化学反应组件，化学反应组件包括安装在连通管内并设有用于置换出海水中钙镁离子的阳离子交换树脂，换热器安装架上还设有用于提高置换反应速率的水浴组件。相较于现有技术，本申请解决了利用海水换热时易在换热器内部产生水垢影响换热器换热效率等系列问题。
Description
技术领域
本发明涉及板式换热器领域，具体为一种海水利用的高效铝制板翅式换热器。
背景技术
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。
现有技术中，公开号为CN105066751B、CN109422316B的中国专利文献中分别提出了一种板式换热器以及一种管板式换热装置及其海水淡化系统，均实现了利用板式换热器对海水的淡化处理，但是在实际使用时，由于海水中含有大量的钙、镁离子，导致海水的硬化程度高，与热源进行热量交换后，容易在板翅式换热器的翅片上发生水垢附着内壁现象，进而影响板翅式换热器的换热效率，因此，本申请公开了一种海水利用的高效铝制板翅式换热器用来解决利用海水降温时发生的水垢结壁问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种海水利用的高效铝制板翅式换热器，具备对海水进行软化处理等优点，解决了现有技术中利用海水换热时易在换热器内部产生水垢影响换热器换热效率等系列问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种海水利用的高效铝制板翅式换热器，包括用于安装多个翅片的换热器安装架，所述换热器安装架上安装有与多个所述翅片的进出端位置相对应的海水进水端、海水出水端、热源输入端和热源输出端，所述海水进水端与多个所述换热器安装架的其中一个输入端之间还连通有同一个倒U形连通管，所述倒U形连通管包括首尾相连通的进水前段、连通管和进水后段，且所述倒U形连通管内还设有用于软化海水的化学反应组件，所述化学反应组件包括安装在所述连通管内并设有用于置换出海水中钙镁离子的阳离子交换树脂，以及安装在所述进水后段内的多个反应漏斗；
所述换热器安装架上还设有用于提高置换反应速率的水浴组件，所述水浴组件包括安装在所述换热器安装架内的水浴箱，所述热源输入端与多个所述换热器安装架的另一个输入端之间还连通有同一个热源U形管，所述热源U形管为薄金属材质并位于所述水浴箱内的液位以下。
优选地，所述海水出水端与多个所述换热器安装架的其中一个输出端之间连通有同一个海水排水管，所述热源输出端与多个所述换热器安装架的另一个输出端之间还连通有同一个热源输出管，所述热源输出管位于所述水浴箱内，且所述热源输出管的外壁上还套设有用于隔绝热量传递的保温套。
优选地，所述进水后段通过多个法兰盘多段收尾连接，且所述连通管与所述进水前段及所述进水后段之间也通过所述法兰盘相连接。
优选地，所述化学反应组件还包括螺纹套接在所述连通管内的反应管，所述反应管的一端为开口状态，所述阳离子交换树脂位于所述反应管内，且所述反应管的另一端还开设有多个分布均匀的渗漏孔；
所述反应管的一端还固定连接有用于转动所述反应管的十字转动块。
优选地，所述进水前段与所述连通管相连通的一端还开设有多个分布均匀的分流孔，多个所述分流孔均与所述反应管的位置相对应。
优选地，多个分布均匀的所述反应漏斗均套设在所述进水后段内，且多个所述反应漏斗上均开设有多个孔径大于置换反应生成的固体沉淀物的残渣孔，所述进水后段的底端贯穿所述水浴箱并延伸至所述水浴箱的底侧外。
优选地，所述进水后段的底端还连通有与多个所述换热器安装架其中一个输入端相连通的分支管，所述分支管内设有过滤盘，且所述分支管与所述进水后段的底端均设有电磁阀。
优选地，所述换热器安装架上还设有用于提高相邻所述翅片密封度的压紧组件，所述压紧组件包括贴合其中一个所述翅片的密封板，多个所述翅片的两侧均固定连接有位置相对应且对称布置的橡胶条，三个相邻所述翅片之间形成的两个腔体分别为冷介质腔和热介质腔，并分别与多个所述换热器安装架上形成的输入端或输出端相连通；
所述密封板的一侧固定连接有多个位置相对应的固定杆，所述换热器安装架的一侧内壁上固定安装有多个位置相对应的导向柱，多个所述固定杆分别滑动套设在对应的所述导向柱内，多个所述导向柱上均套设有压紧弹簧，多个所述压紧弹簧的两端分别抵接在所述换热器安装架的一侧内壁与所述密封板上。
优选地，所述热源U形管上还转动安装有多个转轴，多个所述转轴的一端均延伸至所述热源U形管内，并均固定连接有与所述热源U形管内液体流向相适配的动能涡扇，多个所述转轴的另一端均固定连接有位于所述水浴箱内的均质涡扇。
优选地，所述水浴箱的侧壁上固定连接有两个高度一致的安装板，两个所述安装板上均通过螺栓固定安装在所述换热器安装架上，且所述水浴箱的一侧还通过另一个所述密封板与其中一个所述换热器安装架的一侧紧密贴合。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种海水利用的高效铝制板翅式换热器，具备以下有益效果：
1、该海水利用的高效铝制板翅式换热器，通过向反应管内置入阳离子交换树脂和用于催化反应的二氧化锰，海水经过进水前段进入反应管内，与其中的阳离子交换树脂进行置换反应，并伴随海水的流向，使得部分阳离子交换树脂与海水中的钙、镁等离子持续流动进入进水后段内，从而配合多个反应漏斗的减速效果，使得海水中的钙、镁离子发生置换反应并生成对应的沉淀物，从而透过多个残渣孔，并在过滤盘的过滤作用下，使得生成的沉淀物能够沉积在进水后段的底部，从而达到软化海水的效果，避免硬化程度高的海水直接进入换热器内部在多个翅片上形成水垢，造成堵塞或影响换热器的热交换效率，相较于现有技术，提高了换热器对海水的热交换效率。
2、该海水利用的高效铝制板翅式换热器，通过热源U形管对水浴箱内的液体进行加热处理，从而间接提高连通管与进水后段的温度，进而提高发生在其中的置换反应的速率，加速生成沉淀物，此外，高温介质在热源U形管内流动时，还能同步带动多个动能涡扇同步转动，从而使得多个转轴带动对应的均质涡扇转动，搅动水浴箱内的液体，使得热源U形管散失的热量能够均质扩散至水浴箱内，从而对连通管与进水后段实现均质化加热，进一步优化置换反应过程。
3、该海水利用的高效铝制板翅式换热器，通过多个相邻的橡胶条相互挤压密封形成对应的冷介质腔或热介质腔时，在多个压紧弹簧的弹力作用下，能够使得多组橡胶条保持持续挤压密封，从而提高对应腔体内部的密封强度，避免出现因压力过大造成渗漏现象，提高了整个换热器的稳定性与使用的压力范围。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图；
图2为本发明去除水浴箱的立体结构示意图；
图3为本发明部分立体结构示意图；
图4为本发明水浴箱剖开立体结构示意图；
图5为本发明热源U形管剖开立体结构示意图；
图6为本发明部分化学反应组件立体结构示意图；
图7为本发明压紧组件立体结构示意图。
图中：1、换热器安装架；2、翅片；3、橡胶条；4、海水进水端；5、海水出水端；6、热源输入端；7、热源输出端；8、海水排水管；9、热源输出管；10、水浴箱；11、安装板；12、进水前段；13、连通管；14、进水后段；15、法兰盘；16、反应管；17、十字转动块；18、分流孔；19、渗漏孔；20、反应漏斗；21、残渣孔；22、电磁阀；23、过滤盘；24、密封板；25、导向柱；26、压紧弹簧；27、动能涡扇；28、均质涡扇；29、热源U形管。
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。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种海水利用的高效铝制板翅式换热器。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1-7所示，一种海水利用的高效铝制板翅式换热器，包括用于安装多个翅片2的换热器安装架1，换热器安装架1上安装有与多个翅片2的进出端位置相对应的海水进水端4、海水出水端5、热源输入端6和热源输出端7，海水进水端4与多个换热器安装架1的其中一个输入端之间还连通有同一个倒U形连通管，倒U形连通管包括首尾相连通的进水前段12、连通管13和进水后段14，且倒U形连通管内还设有用于软化海水的化学反应组件，化学反应组件包括安装在连通管13内并设有用于置换出海水中钙镁离子的阳离子交换树脂，以及安装在进水后段14内的多个反应漏斗20，换热器安装架1上还设有用于提高置换反应速率的水浴组件，水浴组件包括安装在换热器安装架1内的水浴箱10，热源输入端6与多个换热器安装架1的另一个输入端之间还连通有同一个热源U形管29，热源U形管29为薄金属材质并位于水浴箱10内的液位以下，利用海水进行换热时，将外界海水供给端与海水进水端4相连通，使得海水经过海水进水端4与进水前段12进入连通管13内，从而与其中的阳离子交换树脂进行置换反应，在本实施例中，阳离子交换树脂可以采用含有强酸性的反应基如磺酸基(-SO3H)，可以交换出海水中的所有阳离子(包括海水中含量较大的钙、镁离子)，从而将硬度大的海水转变为软水，以避免海水进入翅片2内形成水垢，影响板式换热器对海水的热交换效率，此外，通过多个反应漏斗20，能够减缓海水流速，伴随海水流向，提高置换反应的时长，优化置换反应程度，提高对海水的软化效果，同时，需要换热的高温介质经过热源U形管29进入翅片2内部时，还能通过热源U形管29散发的热量对水浴箱10内的水加热，从而提高倒U形连通管的温度，促进置换反应速率，还能实现优先换热，减小多个翅片2的换热负荷。
作为本实施例中的一种优选实施方式，海水出水端5与多个换热器安装架1的其中一个输出端之间连通有同一个海水排水管8，热源输出端7与多个换热器安装架1的另一个输出端之间还连通有同一个热源输出管9，热源输出管9位于水浴箱10内，且热源输出管9的外壁上还套设有用于隔绝热量传递的保温套，经过热交换后的高温介质降温至对应温度，并通过热源输出管9向外输出，通过设置保温套，能够避免热源输出管9的内部介质受到水浴箱10内的温度影响，确保热交换效率。
作为本实施例中的一种优选实施方式，进水后段14通过多个法兰盘15多段收尾连接，且连通管13与进水前段12及进水后段14之间也通过法兰盘15相连接，通过设置多组法兰盘15，便于拆解连通管13与进水前段12及进水后段14，方便定期清理。
作为本实施例中的一种优选实施方式，化学反应组件还包括螺纹套接在连通管13内的反应管16，反应管16的一端为开口状态，阳离子交换树脂位于反应管16内，且反应管16的另一端还开设有多个分布均匀的渗漏孔19，反应管16的一端还固定连接有用于转动反应管16的十字转动块17，进水前段12与连通管13相连通的一端还开设有多个分布均匀的分流孔18，多个分流孔18均与反应管16的位置相对应，多个分布均匀的反应漏斗20均套设在进水后段14内，且多个反应漏斗20上均开设有多个孔径大于置换反应生成的固体沉淀物的残渣孔21，进水后段14的底端贯穿水浴箱10并延伸至水浴箱10的底侧外，进水后段14的底端还连通有与多个换热器安装架1其中一个输入端相连通的分支管，分支管内设有过滤盘23，且分支管与进水后段14的底端均设有电磁阀22，利用海水进行换热时，拆解法兰盘15，并转动十字转动块17取出反应管16，向反应管16内置入阳离子交换树脂和用于催化反应的二氧化锰，随即反向转动十字转动块17，将反应管16安装在连通管13内，并使用法兰盘15将连通管13与进水前段12及进水后段14相连通，将外界海水供给端与海水进水端4相连通，进而使得海水经过进水前段12进入反应管16内，与其中的阳离子交换树脂进行置换反应，并伴随海水的流向，使得部分阳离子交换树脂与海水中的钙、镁等离子持续流动进入进水后段14内，从而配合多个反应漏斗20的减速效果，使得海水中的钙、镁离子发生置换反应并生成对应的沉淀物，从而透过多个残渣孔21，并在过滤盘23的过滤作用下，使得生成的沉淀物能够沉积在进水后段14的底部，从而达到软化海水的效果，避免硬化程度高的海水直接进入换热器内部在多个翅片2上形成水垢，造成堵塞或影响换热器的热交换效率，相较于现有技术，提高了换热器对海水的热交换效率，当进水后段14的底端沉积的沉淀物较多时，控制分支管上的电磁阀22关闭，并打开进水后段14底部的电磁阀22，利用海水将沉淀物冲击排出至进水后段14外，防止沉积较多影响海水流动。
作为本实施例中的一种优选实施方式，换热器安装架1上还设有用于提高相邻翅片2密封度的压紧组件，压紧组件包括贴合其中一个翅片2的密封板24，多个翅片2的两侧均固定连接有位置相对应且对称布置的橡胶条3，三个相邻翅片2之间形成的两个腔体分别为冷介质腔和热介质腔，并分别与多个换热器安装架1上形成的输入端或输出端相连通，密封板24的一侧固定连接有多个位置相对应的固定杆，换热器安装架1的一侧内壁上固定安装有多个位置相对应的导向柱25，多个固定杆分别滑动套设在对应的导向柱25内，多个导向柱25上均套设有压紧弹簧26，多个压紧弹簧26的两端分别抵接在换热器安装架1的一侧内壁与密封板24上，水浴箱10的侧壁上固定连接有两个高度一致的安装板11，两个安装板11上均通过螺栓固定安装在换热器安装架1上，且水浴箱10的一侧还通过另一个密封板24与其中一个换热器安装架1的一侧紧密贴合，换热时，海水进入翅片2一侧的冷介质腔内，热源介质进入翅片2另一侧的热介质腔内，从而通过薄材质的翅片2对两种不同温度的介质完成热交换，实现热介质的快速降温效果，此外，通过多个相邻的橡胶条3相互挤压密封形成对应的冷介质腔或热介质腔时，在多个压紧弹簧26的弹力作用下，能够使得多组橡胶条3保持持续挤压密封，从而提高对应腔体内部的密封强度，避免出现因压力过大造成渗漏现象，提高了整个换热器的稳定性与使用的压力范围。
作为本实施例中的一种优选实施方式，热源U形管29上还转动安装有多个转轴，多个转轴的一端均延伸至热源U形管29内，并均固定连接有与热源U形管29内液体流向相适配的动能涡扇27，多个转轴的另一端均固定连接有位于水浴箱10内的均质涡扇28，板翅式换热器工作时，热源介质通过热源U形管29进入多个翅片2形成的热源输入通道内，由于热源U形管29为薄壁金属易导热材质，进而能够对水浴箱10内的液体进行加热处理，从而间接提高连通管13与进水后段14的温度，进而提高发生在其中的置换反应的速率，加速生成沉淀物，此外，高温介质在热源U形管29内流动时，还能同步带动多个动能涡扇27同步转动，从而使得多个转轴带动对应的均质涡扇28转动，搅动水浴箱10内的液体，使得热源U形管29散失的热量能够均质扩散至水浴箱10内，从而对连通管13与进水后段14实现均质化加热，进一步优化置换反应过程。
本发明工作原理：利用海水进行换热时，拆解法兰盘15，并转动十字转动块17取出反应管16，向反应管16内置入阳离子交换树脂和用于催化反应的二氧化锰，随即反向转动十字转动块17，将反应管16安装在连通管13内，并使用法兰盘15将连通管13与进水前段12及进水后段14相连通，将外界海水供给端与海水进水端4相连通，进而使得海水经过进水前段12进入反应管16内，与其中的阳离子交换树脂进行置换反应，并伴随海水的流向，使得部分阳离子交换树脂与海水中的钙、镁等离子持续流动进入进水后段14内，从而配合多个反应漏斗20的减速效果，使得海水中的钙、镁离子发生置换反应并生成对应的沉淀物，从而透过多个残渣孔21，并在过滤盘23的过滤作用下，使得生成的沉淀物能够沉积在进水后段14的底部，从而达到软化海水的效果，避免硬化程度高的海水直接进入换热器内部在多个翅片2上形成水垢，造成堵塞或影响换热器的热交换效率，相较于现有技术，提高了换热器对海水的热交换效率。
换热器工作时，热源介质通过热源U形管29进入多个翅片2形成的热源输入通道内，由于热源U形管29为薄壁金属易导热材质，进而能够对水浴箱10内的液体进行加热处理，从而间接提高连通管13与进水后段14的温度，进而提高发生在其中的置换反应的速率，加速生成沉淀物，此外，高温介质在热源U形管29内流动时，还能同步带动多个动能涡扇27同步转动，从而使得多个转轴带动对应的均质涡扇28转动，搅动水浴箱10内的液体，使得热源U形管29散失的热量能够均质扩散至水浴箱10内，从而对连通管13与进水后段14实现均质化加热，进一步优化置换反应过程。
换热时，海水进入翅片2一侧的冷介质腔内，热源介质进入翅片2另一侧的热介质腔内，从而通过薄材质的翅片2对两种不同温度的介质完成热交换，实现热介质的快速降温效果，此外，通过多个相邻的橡胶条3相互挤压密封形成对应的冷介质腔或热介质腔时，在多个压紧弹簧26的弹力作用下，能够使得多组橡胶条3保持持续挤压密封，从而提高对应腔体内部的密封强度，避免出现因压力过大造成渗漏现象，提高了整个换热器的稳定性与使用的压力范围。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种海水利用的高效铝制板翅式换热器，其特征在于：包括用于安装多个翅片(2)的换热器安装架(1)，所述换热器安装架(1)上安装有与多个所述翅片(2)的进出端位置相对应的海水进水端(4)、海水出水端(5)、热源输入端(6)和热源输出端(7)，所述海水进水端(4)与多个所述换热器安装架(1)的其中一个输入端之间还连通有同一个倒U形连通管，所述倒U形连通管包括首尾相连通的进水前段(12)、连通管(13)和进水后段(14)，且所述倒U形连通管内还设有用于软化海水的化学反应组件，所述化学反应组件包括安装在所述连通管(13)内并设有用于置换出海水中钙镁离子的阳离子交换树脂，以及安装在所述进水后段(14)内的多个反应漏斗(20)；
所述换热器安装架(1)上还设有用于提高置换反应速率的水浴组件，所述水浴组件包括安装在所述换热器安装架(1)内的水浴箱(10)，所述热源输入端(6)与多个所述换热器安装架(1)的另一个输入端之间还连通有同一个热源U形管(29)，所述热源U形管(29)为薄金属材质并位于所述水浴箱(10)内的液位以下。
2.根据权利要求1所述的一种海水利用的高效铝制板翅式换热器，其特征在于：所述海水出水端(5)与多个所述换热器安装架(1)的其中一个输出端之间连通有同一个海水排水管(8)，所述热源输出端(7)与多个所述换热器安装架(1)的另一个输出端之间还连通有同一个热源输出管(9)，所述热源输出管(9)位于所述水浴箱(10)内，且所述热源输出管(9)的外壁上还套设有用于隔绝热量传递的保温套。
3.根据权利要求1所述的一种海水利用的高效铝制板翅式换热器，其特征在于：所述进水后段(14)通过多个法兰盘(15)多段收尾连接，且所述连通管(13)与所述进水前段(12)及所述进水后段(14)之间也通过所述法兰盘(15)相连接。
4.根据权利要求3所述的一种海水利用的高效铝制板翅式换热器，其特征在于：所述化学反应组件还包括螺纹套接在所述连通管(13)内的反应管(16)，所述反应管(16)的一端为开口状态，所述阳离子交换树脂位于所述反应管(16)内，且所述反应管(16)的另一端还开设有多个分布均匀的渗漏孔(19)；
所述反应管(16)的一端还固定连接有用于转动所述反应管(16)的十字转动块(17)。
5.根据权利要求4所述的一种海水利用的高效铝制板翅式换热器，其特征在于：所述进水前段(12)与所述连通管(13)相连通的一端还开设有多个分布均匀的分流孔(18)，多个所述分流孔(18)均与所述反应管(16)的位置相对应。
6.根据权利要求3所述的一种海水利用的高效铝制板翅式换热器，其特征在于：多个分布均匀的所述反应漏斗(20)均套设在所述进水后段(14)内，且多个所述反应漏斗(20)上均开设有多个孔径大于置换反应生成的固体沉淀物的残渣孔(21)，所述进水后段(14)的底端贯穿所述水浴箱(10)并延伸至所述水浴箱(10)的底侧外。
7.根据权利要求6所述的一种海水利用的高效铝制板翅式换热器，其特征在于：所述进水后段(14)的底端还连通有与多个所述换热器安装架(1)其中一个输入端相连通的分支管，所述分支管内设有过滤盘(23)，且所述分支管与所述进水后段(14)的底端均设有电磁阀(22)。
8.根据权利要求1所述的一种海水利用的高效铝制板翅式换热器，其特征在于：所述换热器安装架(1)上还设有用于提高相邻所述翅片(2)密封度的压紧组件，所述压紧组件包括贴合其中一个所述翅片(2)的密封板(24)，多个所述翅片(2)的两侧均固定连接有位置相对应且对称布置的橡胶条(3)，三个相邻所述翅片(2)之间形成的两个腔体分别为冷介质腔和热介质腔，并分别与多个所述换热器安装架(1)上形成的输入端或输出端相连通；
所述密封板(24)的一侧固定连接有多个位置相对应的固定杆，所述换热器安装架(1)的一侧内壁上固定安装有多个位置相对应的导向柱(25)，多个所述固定杆分别滑动套设在对应的所述导向柱(25)内，多个所述导向柱(25)上均套设有压紧弹簧(26)，多个所述压紧弹簧(26)的两端分别抵接在所述换热器安装架(1)的一侧内壁与所述密封板(24)上。
9.根据权利要求1所述的一种海水利用的高效铝制板翅式换热器，其特征在于：所述热源U形管(29)上还转动安装有多个转轴，多个所述转轴的一端均延伸至所述热源U形管(29)内，并均固定连接有与所述热源U形管(29)内液体流向相适配的动能涡扇(27)，多个所述转轴的另一端均固定连接有位于所述水浴箱(10)内的均质涡扇(28)。
10.根据权利要求8所述的一种海水利用的高效铝制板翅式换热器，其特征在于：所述水浴箱(10)的侧壁上固定连接有两个高度一致的安装板(11)，两个所述安装板(11)上均通过螺栓固定安装在所述换热器安装架(1)上，且所述水浴箱(10)的一侧还通过另一个所述密封板(24)与其中一个所述换热器安装架(1)的一侧紧密贴合。
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Denomination of invention: An Efficient Aluminum Plate Fin Heat Exchanger for Seawater Utilization Effective date of registration: 20231016 Granted publication date: 20230721 Pledgee: Bank of China Wuxi Binhu sub branch Pledgor: WUXI YUDA HEAT EXCHANGER Co.,Ltd. Registration number: Y2023980061093 |
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