CN203657552U - 一种低温高通量管重沸器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低温高通量管重沸器，为解决现有重沸器低温工况下工作不稳定，占地面积大等问题而设计。本实用新型低温高通量管重沸器包括罐体以及罐体内的换热管，所述换热管通过管板固定于所述罐体的腔体内，所述换热管为低温高通量管，所述低温高通量管包括低温钢管以及设置于所述低温钢管外壁的高通量换热层；所述高通量换热层为金属多孔涂层，其通过火焰喷涂或烧结方式涂装于所述低温钢管的外壁上。本实用新型低温高通量管重沸器在低温工况下工作稳定，换热效率高，且占地面积小。
Description
技术领域
本实用新型涉及换热器领域，具体的，涉及一种低温高通量管重沸器。
背景技术
随着低温技术的发展，低温换热器的应用日趋广泛。在石油、化工、食品等行业中，低温压力容器的使用已经占有一定的比例。在低温工况下使用换热器存在以下问题：
首先，对于低温工况的换热器，由于换热器受所处环境低温或介质低温的影响，随着使用温度的降低，容器用钢材及其连接焊缝会由延性状态转变为脆性状态，当换热器中存在缺陷时，在低于材料的脆变温度时，换热器可能会发生脆性破坏。脆性破坏前换热器结构不出现或只有局部的极小塑性变形，而在结构的大范围内没有宏观的整体屈服迹象或其他明显征兆，在日常生产中不易察觉，于是这种脆性破坏会造成出其不意的极大危害。因此，低温换热器对换热管的要求更高，要求换热管的材料无论在常温或低温下使用，都应具有一致的韧性要求。
此外，为了降低能耗，发挥规模效应的优势，生产设备的产能越来越大，随之带来的是设备大型化的问题，在需要使用换热器的设备中，由于换热量的增大，使得如果采用普通换热器，则会需要非常大的换热面积，占地面积很大，给装置设备的布置带来很大的不便，而且从节能、节约材料和节约投资的角度来说也不经济。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是提出一种能在低温工况下稳定使用的低温高通量管重沸器；
本实用新型的再一个目的是提出一种换热效率高、占用面积小的低温高通量管重沸器。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种低温高通量管重沸器，包括罐体以及罐体内的换热管，所述换热管通过管板固定于所述罐体的腔体内，所述换热管为低温高通量管，所述低温高通量管包括低温钢管以及设置于所述低温钢管外壁的高通量换热层；所述高通量换热层为金属多孔涂层，其通过火焰喷涂或烧结方式涂装于所述低温钢管的外壁上。
进一步的，所述腔体内设置有至少一个用于支撑低温高通量管的支撑板，所述支撑板套设于所述低温高通量管上。
进一步的，所述至少一个支撑板将所述腔体分隔成至少两个换热腔，所述支撑板上设置有至少一个通流口，所述换热腔通过所述通流口相连通。
进一步的，所述腔体内还设置有定距管，所述定距管穿过所述支撑板并螺接于支撑板上。
进一步的，所述金属多孔涂层的平均孔径为20-150μm，孔隙率为30%-45%，所述金属多孔涂层的平均厚度为0.3-0.6mm。
优选的，所述低温光管为09MnD低温钢管或奥氏体不锈钢管。
优选的，所述低温钢管为波纹管、纵槽管、螺纹管或光管。
优选的，所述强化传热层材质为不锈钢或铝。
本实用新型的有益效果为：
（1）本实用新型的低温高通量管重沸器，其换热管在基管表面设置有金属多孔涂层，能够有效提高换热器的换热效率，其沸腾放热系数为光管的3-5倍，能够在0.8℃的小温差下沸腾，大大减少了传热的不可逆损失，节约能耗；
（2）金属多孔层表面具有毛细管特性，能够保证壁面足够润湿，防止由于热斑或局部干燥引起结垢或聚合物沉积，同时，沸腾液体在多孔表面的孔隙中循环速度快，使得换热管具有较强的抗污能力；
（3）基管为低温钢管，保证换热器能够在-40℃至-196℃的低温工况下稳定工作；
（4）金属多孔涂层通过火焰喷涂或烧结方式涂装于低温钢管表面上，方法简单可靠，产品机械性能好、抗腐蚀性能高，并且大大降低了生产成本；
（5）由于低温高通量换热管的换热效率高，在同等换热量需求下，能够有效减小换热管的体积，从而减小整个换热器的体积，占地面积小，节约材料。
附图说明
图1是实施例一低温高通量管的结构示意图；
图2是图1的局部放大视图；
图3是实施例一低温高通量管重沸器的结构示意图。
图中：
1、罐体；2、管程进口；3、管程出口；4、壳程进口；5、壳程出口；6、低温高通量管；61、09MnD低温钢管；62、铁镍合金多孔表面层；7、管板；8、腔体；9、支撑板；10、定距管；11、换热腔；12、通流口。
实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
本实用新型提出了一种低温高通量管重沸器，其换热管包括低温钢管以及设置于低温钢管表面的强化传热层。其中，低温钢管可以为波纹管、纵槽管、螺纹管或光管，其能够保证换热器在-40℃至-196℃的低温工况下稳定工作；强化传热层为平均厚度0.3-0.6mm的金属多孔涂层，可通过火焰喷涂或烧结方式涂装于基管表面，金属多孔涂层的平均孔径为20-150μm，孔隙率为30%-45%，金属多孔涂层能够有效提高换热器的换热效率，传热系数大于5000Kcal/m2·h·℃，为高通量换热层。
实施例一：
图3给出了本实施例低温高通量管重沸器的结构示意图。如图所示，本实施例提出的低温高通量管重沸器包括罐体1，设置于罐体1上的管程进口2、管程出口3、壳程进口4和壳程出口5，以及罐体1内的低温高通量管6，所述低温高通量管6通过管板7固定于罐体1的腔体8内。由于罐体1较长，为保证低温高通量管6的刚度和强度，腔体8内设置有8个用于支撑低温高通量管6的支撑板9，支撑板9套设于低温高通量管6上；腔体8内还设置有定距管10，所述定距管10穿过所述支撑板9并螺接于支撑板9上。
支撑板9将腔体8划分为9个换热腔11，支撑板9下端开有通流口12，使得换热腔11可通过通流口12相连通，由于罐体1较长，该设置使得换热介质首先分别在各个换热腔11内进行热交换，再通过通流口12相流通，这样就大大提高了整个重沸器的换热效率。
如图1和2所示，低温高通量管包括09MnD低温钢管61以及设置于09MnD低温钢管61外表面上的铁镍合金多孔表面层62，铁镍合金多孔表面层62通过烧结方式涂装于09MnD低温钢管61外表面上。09MnD低温钢管61有足够的断裂韧性以防止低温使用时发生脆性断裂，且其具有强度高、综合性能好、使用寿命长、应用范围广、比较经济等优点，在保证换热管在低温工况下稳定工作的同时大大节约了生产成本。
其能够提高换热效率的主要原理是多孔表面层的颗粒间构成孔隙，成为泡核沸腾中心，使得光管的膜状沸腾变为多孔表面管的泡核沸腾，从而提高沸腾传热系数。具体的：
（1）气泡内的压力P内与气泡周围介质的压力P介的压力差ΔP的计算公式为：ΔP＝P内-P介＝2σR，其中，σ为液体的表面张力，R为气泡的曲率半径，ΔP由液体的过热度来提供。由上式可知，当介质相同的时候，压力差只与气泡的曲率半径R有关，R越大，所需的壁面过热度越小。
普通的光管表面粗糙度较小，因此产生的气泡曲率半径也很小，因此需要在较高的过热度下才能生成气泡；而本实施例的多孔表面管，如图所示，在多孔层中存在有大量的相互连通的内凹孔穴，这些微孔和通道为沸腾换热提供了大量的汽化核心。一个微孔中产生的气泡可激发相邻的微孔，且小气泡相互连通，易于长大，因此极大降低了沸腾所需的过热度，从而实现低温差下的稳定沸腾。
（2）由于周围液膜的蒸发，气泡逐渐长大并迅速脱离，气泡脱离后，空隙或通道内压力下降，体积收缩，外部液体则在压差和毛细力的作用下被吸入空隙或通道内再汽化，气泡再长大并脱离，使液体在空隙和通道内被吸入再蒸发的快速循环不断进行，保持了结构中较高的再流通率，从而强化沸腾传热。
（3）多孔表面众多空隙形成的微观不规则表面可极大增加光管的传热面积，进一步强化沸腾传热。
低温高通量管的设置方式不局限于上述实施例，也可以采用火焰喷涂法在奥氏体不锈钢基管表面上制造不锈钢金属多孔表面层或采用火焰喷涂法在09MnD基管上制造铝多孔表面层。
以上仅以实施例对本实用新型进行了说明，但本实用新型并不限于上述尺寸和外观例证，更不应构成本实用新型的任何限制。只要对本实用新型所做的任何改进或者变型均属于本实用新型权利要求主张的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种低温高通量管重沸器，包括罐体（1）以及罐体（1）内的换热管，所述换热管通过管板（7）固定于所述罐体（1）的腔体（8）内，其特征在于：
所述换热管为低温高通量管（6），所述低温高通量管（6）包括低温钢管以及设置于所述低温钢管外壁的高通量换热层；
所述高通量换热层为金属多孔涂层，其通过火焰喷涂或烧结方式涂装于所述低温钢管的外壁上。
2.根据权利要求1所述的一种低温高通量管重沸器，其特征在于：所述腔体（8）内设置有至少一个用于支撑低温高通量管（6）的支撑板（9），所述支撑板（9）套设于所述低温高通量管（6）上。
3.根据权利要求2所述的一种低温高通量管重沸器，其特征在于：所述至少一个支撑板（9）将所述腔体（8）分隔成至少两个换热腔（11），所述支撑板（9）上设置有至少一个通流口（12），所述换热腔（11）通过所述通流口（12）相连通。
4.根据权利要求2所述的一种低温高通量管重沸器，其特征在于：所述腔体（8）内还设置有定距管（10），所述定距管（10）穿过所述支撑板（9）并螺接于支撑板（9）上。
5.根据权利要求1所述的一种低温高通量管重沸器，其特征在于：
所述金属多孔涂层的平均孔径为20-150μm，
孔隙率为30%-45%，
所述金属多孔涂层的平均厚度为0.3-0.6mm。
6.根据权利要求1所述的一种低温高通量管重沸器，其特征在于：所述低温钢管为09MnD低温钢管（61）或奥氏体不锈钢管。
7.根据权利要求1所述的一种低温高通量管重沸器，其特征在于：所述低温钢管为波纹管、纵槽管、螺纹管或光管。
8.根据权利要求1所述的一种低温高通量管重沸器，其特征在于：所述强化传热层材质为不锈钢或铝。
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|---|---|---|---|---|
| CN105806132A (zh) * | 2014-12-31 | 2016-07-27 | 江苏信换热器科技有限公司 | 铝粉多孔层制造工艺及应用该多孔层的铝高通量管 |
| CN106583738A (zh) * | 2015-10-15 | 2017-04-26 | 普莱克斯技术有限公司 | 改善的多孔涂层 |
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