CN116045699A - 一种高温换热器 - Google Patents

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何世辉
冯自平
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Zhongke Guangneng Energy Research Institute Chongqing Co ltd
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Zhongke Guangneng Energy Research Institute Chongqing Co ltd
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    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
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Abstract

本发明公开了一种高温换热器，包括壳体，其一端设有分气腔，所述分气腔用于接入气态工质；在所述壳体中设置有进水管，用于接入水过热管组，其设置在所述壳体内，所述过热管组的入口端连接所述分气腔；主换热管组，其设置在所述壳体内且位于所述过热管组的下方；所述主换热管组的入口端和所述过热管组的出口端相连；蒸汽包，其连通安装在所述壳体上部，所述蒸汽包内设置有汽水分离隔板，所述蒸汽包出口连接有汽水分离器，所述汽水分离器设置有蒸汽排出口，所述汽水分离器的下部连接有自动疏水阀，所述自动疏水阀的出口端与疏水回水管连接，疏水回水管出口连接到壳体。本发明可以同时实现沸腾传热和汽液分离的水直接回用。

Description

一种高温换热器
技术领域
本发明涉及高温加热换热技术，特别涉及一种可以同时实现沸腾传热和汽液分离直接回用的一种高温换热器。
背景技术
在食品、制药和化工等领域加热换热工艺中，目前应用比较广泛的换热器为管式换热器和板式换热器。该类型换热器具有结构简单，加工方便可广泛用于低温换热等优点，但也存在高温沸腾换热时，换热效率低、体积大、产生高温蒸汽时无法自动汽水分离，同时分离的高温水无法直接回用等等缺点，为了克服以上缺点，人们加大了可直接产生蒸汽高温换热器的研究。
现有的壳管换热器和板式换热器只能用于温度小于100℃的水加热换热，当其应用于直接加热高于100℃产生蒸汽工艺时，加热水在流动过程中会不断发生蒸发相变，产生大量水蒸气，水和水蒸气混合在一起流动，由于水蒸气无法及时排出，凝聚出越来越多的囊状气泡，减小了水与管壁接触的换热面积，当需要直接产生过热蒸汽时，蒸汽和水会同时排出，满足不了直接产生饱和蒸汽的要求。因此，现有技术有待改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可以同时实现沸腾传热和汽液分离的水直接回用的一种可产生蒸汽高温换热器高温换热器。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种高温换热器，包括：
壳体，其一端设有分气腔，所述分气腔用于接入气态工质；在所述壳体中设置有进水管，用于接入水；
过热管组，其设置在所述壳体内，所述过热管组的入口端连接所述分气腔；
主换热管组，其设置在所述壳体内且位于所述过热管组的下方；所述主换热管组的入口端和所述过热管组的出口端相连；
蒸汽包，其连通安装在所述壳体上部，所述蒸汽包内设置有汽水分离隔板，所述蒸汽包出口连接有汽水分离器，所述汽水分离器设置有蒸汽排出口，所述汽水分离器的下部连接有自动疏水阀，所述自动疏水阀的出口端与疏水回水管连接，疏水回水管出口连接到壳体。
进一步地，在所述壳体内置有分气腔的那一端还设置有集液腔；所述主换热管组的出口端连接所述集液腔；所述集液腔的底部设置有液管出口；在所述分气腔的顶部设置有气态工质进气管。
进一步地，所述主换热管组采用并列交叉排的布置方式。
进一步地，所述主换热管组的每一根管的直径为6mm。
进一步地，所述汽水分离隔板的横截面为倒V形。
进一步地，所述的高温换热器还包括液位控制器，所述壳体的上部与下部分别与所述液位控制器的上下接口连接。
进一步地，所述过热管组位于壳体内的顶部。
进一步地，所述的高温换热器还包括管组固定支架，所述管组固定支架设置在壳体内，用于连接固定过热管组、主换热管组。
进一步地，所述气态工质的流动路线为：进气管→分气腔→过热管组和主换热管组→集液腔→液管出口。
进一步地，所述水的流动线路为：进水管→壳体内腔→壳体内腔上部→蒸汽包→汽水分离器→自动疏水阀或蒸汽排出口。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
1、利用主换热管组并列交叉排紧密的布置以及将每一根管的直径设置为6mm，具有换热效率高、沸腾传热时热阻小，结构紧凑、体积小、易于拆洗和维护等有点；
2、通过对布置蒸汽包和其内置汽水分离和自动疏水回用，壳体顶部布置过热管组，克服了现有换热器的缺点，可以将低温水侧产生的水蒸气，迅速的分离导出，避免了气泡凝聚，减小了囊状气泡对传热的影响，同时高效的实现了沸腾传热和汽液分离，从而达到可产生所需要饱和蒸汽；高温侧高加热工质冷凝相变产生的冷凝液，大大降低了沿程阻力，使加热工质循环量加大，并快速及时的排出，从而极大的提高了加热工质的换热效率。
附图说明
图1是本发明一种高温换热器的主视图；
图2是本发明一种高温换热器的三维结构图；
附图标记说明：11-壳体，12-过热管组，13-蒸汽包，14-汽水分离隔板，15-汽水分离器，16蒸汽排出口，17-自动疏水阀，18-高温工质进气管，19-分气腔，20-集液腔，21-疏水回水管，22-液位控制器，23-进水管，24-管组固定支架，25-主换热管组，26-液管出口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
参阅图1-2所示，本实施例提供的高温换热器主要包括壳体11、过热管组12、主换热管组25和蒸汽包13。
其中，壳体11一端设有分气腔19，以用于接入高温气态工质；该过热管组12设置在壳体11内部，且过热管组12的入口端连接分气腔19；主换热管组25设置在所述壳体11内部，且所述主换热管组25的入口端连接该过热管组12的出口端，过热管组12位于壳体11内腔上方，主换热管组25位于过热管组12下方；该蒸汽包13连通安装在壳体11上部，壳体11下部还设置有对应于蒸汽包13的进水管23，该蒸汽包13内设置有汽水分离隔板14，蒸汽包13顶部出口连接有汽水分离器15，汽水分离器15设置有蒸汽排出口16汽水分离器15的下部连接有自动疏水阀17，自动疏水阀17的出口端与疏水回水管21连接，疏水回水管21出口连接到壳体11中下部，水进入至壳体11内时，主换热管组25先对水进行加热，当水在壳体11内的高度升至过热管组12时，过热管组12继续对水进行加热，产生大量水蒸气，水和水蒸气混合在一起流动，此时，在汽水分离隔板14一次分离和汽水分离器15二次分离的双重作用下，汽水分离器15所分离出来的水即可以重复利用，从而解决了现有蒸汽和水会同时排出的问题，进而满足直接产生饱和蒸汽的要求。
本高温换热器工作时，相变工质的第一循环回路：相变工质由顶部依次进入分气腔19、过热管组12、主换热管组25；冷却水的第二循环回路：进水管23、壳体11内腔、壳体11内腔上部、蒸汽包13、汽水分离器15、自动疏水阀17或蒸汽排出口16。即：高温侧为高温加热相变工质，高温气态工质流动依次为分气腔19→过热管组12和主换热管组25→集液腔20→液管出口26；低温侧是低温水由进水管23→壳体11内腔→壳体11内腔上部→蒸汽包13→汽水分离器15→自动疏水阀17或蒸汽排出口16。
如此，通过对布置蒸汽包和其内置汽水分离和自动疏水回用，壳体顶部布置过热管组，克服了现有换热器的缺点，可以将低温水侧产生的水蒸气，迅速的分离导出，避免了气泡凝聚，减小了囊状气泡对传热的影响，同时高效的实现了沸腾传热和汽液分离，从而达到可产生所需要饱和蒸汽；高温侧高加热工质冷凝相变产生的冷凝液，大大降低了沿程阻力，使加热工质循环量加大，并快速及时的排出，从而极大的提高了加热工质的换热效率。
在一具体实施例中，在该壳体11中设置有分气腔19的那一端还设置有集液腔20，该主换热管组25的出口端连接集液腔20，在该集液腔20的底部设置有液管出口26。也就是说，主换热管组25内的工质以及冷凝相变产生的冷凝液将会在集液腔汇集，以便于统一收集汇聚，然后在从液管出口26排出。在该分气腔的顶部设置有气态工质进气管，以便于高温气态工质的进入，即高温气态工质的完整流动线路为：高温气态工质由顶部进入进气管→分气腔19→过热管组12和主换热管组25→集液腔20→液管出口26。
在一具体实施例中，上述的汽水分离隔板14的横截面为倒V形，以利于水和水蒸气的分离，汽水分离隔板14将蒸汽包13分隔成上下两腔体
在一具体实施例中，上述的高温换热器还包括液位控制器22，壳体的上部与下部分别与液位控制器22的上下接口连接，以保证壳体内液位的高度。
在一具体实施例中，上述的高温换热器还包括管组固定支架24，该管组固定支架24设置在壳体1内的中下部，用于连接固定过热管组12、主换热管组25。
在一具体实施例中，上述主换热管组采用并列交叉排的布置方式，每一根管的直径为6mm。通过如此设置，具有换热效率高、沸腾传热时热阻小，结构紧凑、体积小、易于拆洗和维护等有点
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高温换热器，其特征在于，包括：
壳体，其一端设有分气腔，所述分气腔用于接入气态工质；在所述壳体中设置有进水管，用于接入水；
过热管组，其设置在所述壳体内，所述过热管组的入口端连接所述分气腔；
主换热管组，其设置在所述壳体内且位于所述过热管组的下方；所述主换热管组的入口端和所述过热管组的出口端相连；
蒸汽包，其连通安装在所述壳体上部，所述蒸汽包内设置有汽水分离隔板，所述蒸汽包出口连接有汽水分离器，所述汽水分离器设置有蒸汽排出口，所述汽水分离器的下部连接有自动疏水阀，所述自动疏水阀的出口端与疏水回水管连接，疏水回水管出口连接到壳体。
2.如权利要求1所述的高温换热器，其特征在于，在所述壳体内置有分气腔的那一端还设置有集液腔；所述主换热管组的出口端连接所述集液腔；所述集液腔的底部设置有液管出口；在所述分气腔的顶部设置有气态工质进气管。
3.如权利要求1所述的高温换热器，其特征在于，所述汽水分离隔板的横截面为倒V形。
4.如权利要求1所述的高温换热器，其特征在于，还包括液位控制器，所述壳体的上部与下部分别与所述液位控制器的上下接口连接。
5.如权利要求1所述的高温换热器，其特征在于，所述过热管组位于壳体内的顶部。
6.如权利要求1或4或5所述的高温换热器，其特征在于，还包括管组固定支架，所述管组固定支架设置在壳体内，用于连接固定过热管组、主换热管组。
7.如权利要求1所述的高温换热器，其特征在于，所述主换热管组采用并列交叉排的布置方式。
8.如权利要求7所述的高温换热器，其特征在于，所述主换热管组的每一根管的直径为6mm。
9.如权利要求2所述的高温换热器，其特征在于，所述气态工质的流动路线为：进气管→分气腔→过热管组和主换热管组→集液腔→液管出口。
10.如权利要求1所述的高温换热器，其特征在于，所述水的流动线路为：进水管→壳体内腔→壳体内腔上部→蒸汽包→汽水分离器→自动疏水阀或蒸汽排出口。
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