CN201081579Y - 列管式免结垢流体换热器 - Google Patents

Abstract

一种列管式免结垢流体换热器，它包括由进水腔、换热腔、集水腔组成的换热器筒体，进气口和冷凝水出口分别设置在换热腔的上、下部，其特征在于：换热腔由垂直布置在筒体内的多根换热管以及与换热管上下端固接在一起的管板构成，换热管为烧结型表面多孔管，换热管的内壁面为多孔层换热面，换热管的外表面喷涂用树脂层。本换热器不仅克服了一般列管式换热器存在的易结垢、传热效率低、维修成本大等缺陷，且结构紧凑，材料消耗低，传热系数大，具有换热效率高、流体阻力小、抗结垢能力强、重量轻、寿命长、设备投资及操作费用低等优点。尤其适用于物料成分比较复杂、容易结垢、对换热要求比较高的场所。

Description

列管式免结垢流体换热器

技术领域

本实用新型涉及热量交换设备，特别是涉及一种列管式免结垢流体换热器，可广泛应用于石油、化工、冶金、电力等行业。

背景技术

换热器是工业生产领域应用十分广泛的热量交换设备，在动力、化工、石化、制冷等行业，各种各样的换热器更是其系统设备的主要组成部分。换热器的结构与性能研究受到世界各国的普遍重视，成为工程技术应用中最活跃的研究领域之一。列管式换热器(又称管壳式换热器)以其高度的可靠性和广泛的适应性，在长年操作的过程中积累了丰富的经验。尽管近年来也受到新型换热器的挑战，但反过来促进了自身的发展。列管式换热器是当前应用最广，理论研究和设计技术完善，运用可靠性良好的一类换热器。

列管式换热器是由一些直径较小的圆管加管板组成管束，外套一个外壳而构成，其结构坚固，适应性强，选材广，易于制造，成本低。但是，在流动面积相等的条件下，圆形通道的表面积最小，而且管子之间不能紧密排列，故管壳式换热器的共同缺点是结构不紧凑，单位换热器的容积所提供的传热面小，传热系数不高，金属消耗量大。对于用在氧化铝蒸发工段的换热器来说，由于物料容易结垢，加上传统的管壳式换热器结构的限制，往往达不到应有的换热效果。由于结垢带来的维修、清理致使生产中断，而且增加了许多额外的人力、财力损失，也导致了生产成本的增加。

发明内容

本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的问题而专门设计的一种新型列管式免结垢流体换热器，本换热器采用新型换热元件和表面抗污技术，具有高效、不结垢等显著特点，在使用过程中，尤其在容易结垢、水质不好的工况中，不仅使换热效果明显提高，而且避免了结垢对系统的影响，很大程度的提高了工作效率，降低了生产成本。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：本列管式免结垢流体换热器包括由进水腔、换热腔、集水腔组成的换热器筒体，进气口和冷凝水出口分别设置在换热腔的上、下部，其中：换热腔由垂直布置在筒体内的多根换热管以及与换热管上下端固接在一起的管板构成，换热管为烧结型表面多孔管，换热管的内壁面为多孔层换热面，换热管的外表面喷涂用树脂层。

在本实用新型中，所述换热管外表面的树脂层可为有机氟硅树脂涂层，也可为改性硅树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂等有机涂层。其目的是保证持久光滑、防粘连、形成牢固保护膜，不易刮花、磨损。具有优异的耐温性、耐候性、抗粘性、耐化学品性等优良性能。

本换热器不仅克服了一般列管式换热器存在的问题，而且结构紧凑，材料消耗低，传热系数大，具有换热效率高、流体阻力小、抗结垢能力强、重量轻、寿命长、设备投资及操作费用低等优点。尤其适用于物料成分比较复杂、容易结垢、对换热要求比较高的场所。

附图说明

图1为本实用新型的结构主视图。

图1中：1为进水口，2为封头，3为法兰，4为管板，5为蒸汽进气口，6为烧结型表面多孔换热管，7为筒体，8为冷凝水出口，9为出水口，A为进水腔，B为换热腔，C为集水腔。

图2为本实用新型中换热管横截面剖视图。

图2中：10为树脂层，11为多孔层换热面。

图3为烧结型多孔管表面的沸腾过程示意图。

图3中：I为管子基体，II为烧结多孔层，III为内凹穴，IV为气泡，V为液体。

具体实施方式

本实用新型以下结合附图做进一步描述：如图1、2所示：

本列管式免结垢流体换热器包括由进水腔A、换热腔B、集水腔C组成的换热器筒体7，进气口1和冷凝水出口8分别设置在换热腔的上、下部，其中：换热腔由垂直布置在筒体7内的多根换热管6以及与换热管上下端固接在一起的管板4构成，换热管6为烧结型表面多孔管，换热管的内壁面为多孔层换热面11，换热管6的外表面喷涂用树脂层10。

本实用新型的工作原理及核心内容介绍如下：

一、工作原理

新型免结垢流体换热器换热管采用烧结型表面多孔管，传热系数达到普通光滑管的十倍。并且对加热管表面进行化学处理，喷涂有机氟硅树脂，使换热管抗结垢、抗粘、耐热、防腐等性能得到最大程度的提高。

料液走管程，从进水口进入换热器，然后进入换热管。蒸汽走壳程，从进气口进入换热器，通过换热管外表面与管内的料液进行热量交换。经过换热，蒸汽凝结成冷凝水，并向下流动聚集，大量的冷凝水从冷凝水出口排出。料液在换热管内与蒸汽换热，由于采用特殊工艺，热量得到了更充分的利用，料液在换热管内循环升温，大幅的提高了换热效率。被加热的料液从出水口迅速的流出。

二、核心技术介绍

1、烧结型表面多孔管

烧结型表面多孔管是一种内凹穴，是较为理想的稳定汽化核心。所以各先进的工业化国家都对如何采用各种表面特殊处理法来造成换热表面具有内凹穴汽化核心问题进行了广泛深入的研究，并制成了一系列强化传热效果极好的表面多孔换热面。

表面多孔换热面具有大量尺寸较大的稳定汽化核心，因而可以使工质在过热度很小的工况下产生大量汽泡，强化沸腾换热过程。表面多孔管的剖面结构见图3，管子基体I上所附着的金属覆盖层中存在许多由金属颗粒构成的凹穴和隧道，隧道随机地将凹穴连接起来。如果液体对金属材料是非润湿的，则在低于饱和温度时，不凝气体和蒸汽将积聚在凹穴中；如果液体对金属材料的作用是润湿的，则只有内凹穴III才是稳定的汽化核心，因为过冷液体较难充满内凹穴III。但不论哪种情况，由于多孔覆盖层增多了稳定的汽化核心，所以可以使汽化强度大为增加。此外凹穴的开口半径也比普通换热表面上孔的尺寸大，所以可以在很低的过热度下沸腾。图3所示多孔层II中的两个汽泡IV就是在内凹穴III生成的，汽泡IV生成后便在多孔层II中吸热长大并从阻力较小的孔穴中逸出，而液体V则如图3中箭头所示，自排汽孔穴的周围通过隧道流入多孔层II进行补充。液体流入多孔层时被多孔层的换热面加热，因而达到汽化核心时便开始蒸发。由于多孔层II中稳定汽化核心很多，汽化核心的开口半径以及多孔层中换热面积很大，所以金属覆盖层的多孔表面管能起到显著的强化传热作用。

三、特点

本换热器不仅克服了一般列管式换热器存在的问题，而且结构紧凑，材料消耗低，传热系数大，具有换热效率高、流体阻力小、抗结垢能力强、重量轻、寿命长、设备投资及操作费用低等优点。尤其适用于物料成分比较复杂、容易结垢、对换热要求比较高的场所。其具体特点表现为：

1、传热效率高。

使用烧结型表面多孔管能够显著地强化沸腾传热减少所需换热面积。多孔表面的沸腾传热系数是光管的9～10倍，并且沸腾在很小的温差下进行。

在很小的温差下维持沸腾。在热流强度相同时表面多孔管所需的有效温差仅为普通光滑管的1/10～1/15。表面多孔管的临界热负荷是光管的2倍左右。

2、良好的抗结垢性能。

多孔覆盖层表面内平均孔穴较大，能够经常维持大量直径较大的汽泡核，在较小的沸腾温差下就可以产生大量汽泡。当汽泡长大脱离表面后，仍留下汽泡核存于孔穴处，其又长大成为汽泡，而液体在孔穴内受汽泡的膨胀收缩而往复运动，犹如泵的作用，使大量液体不断地在孔穴内循环流动，能防止盐类物质的局部增浓，从而避免结垢。多孔表面还具有高度的毛细管特性，能保证壁面的足够润湿，可防止热斑和局部干燥而引起的局部结垢和聚合物沉积。

另外，换热管表面采用机氟硅树脂涂层，其优异的持久光滑、防粘连效果，优异的耐候耐化学性，形成牢固保护膜，不易刮花、磨损。具有优异的耐温性、耐候性、抗粘性、耐化学品性等优良性能。

Claims (2)

1.一种列管式免结垢流体换热器，它包括由进水腔A、换热腔B、集水腔C组成的换热器筒体(7)，进气口(5)和冷凝水出口(8)分别设置在换热腔B的上、下部，其特征在于：换热腔由垂直布置在筒体(7)内的多根换热管(6)以及与换热管上下端固接在一起的管板(4)构成，换热管(6)为烧结型表面多孔管，换热管(6)的内壁面为多孔层换热面(11)，换热管(6)的外表面喷涂用树脂层(10)。

2.根据权利要求1所述的列管式免结垢流体换热器，其特征在于：换热管外表面的树脂层(10)为有机氟硅树脂涂层、改性硅树脂层、乙烯基树脂层、酚醛树脂层。

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