CN205561592U - 蒸汽换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种蒸汽换热器，包括蒸汽管路和凝水管路；蒸汽管路包括：蒸汽进管，与蒸汽进管连接并相通的蒸汽汇管，以及一端与蒸汽汇管连接并相通的蒸汽支管，蒸汽支管的管壁上设有喷孔，喷孔的开孔方向与蒸汽支管内的蒸汽流动方向相逆；凝水管路包括：套设于蒸汽汇管外的凝水汇管，一端与凝水汇管连接并相通的换热支管，换热支管套设于蒸汽支管外，以及与凝水汇管连接并相通的凝水出管。本实用新型的蒸汽换热器，有效避免了水锤效应，提高了换热效率，延长了使用寿命，降低了制造成本和运行成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及换热设备技术领域，具体地说，涉及一种蒸汽换热器。
背景技术
以蒸汽作为加热热源，因其发生相变时冷凝潜热较大，相对于表面式换热器来说，需要的换热面积相对较小，再加上其单位热量的输送运力也较小，目前在各行各业都应用比较广泛。特别是在空调制造行业，以蒸汽做为加热的热源，也是非常常见，通常的做法是通过盘管式表面换热器，进行热量的交换。
目前盘管式蒸汽换热器通常采用金属管穿翅片的型式。众所周知，金属有明显的热胀冷缩性能。做为热媒的蒸汽，为了输送较远的距离，都会有一定的压力，一般在2～5bar之间，在该压力下蒸汽对应的温度大致在120～150℃之间。换热器在开启与停止的一段时间内，会形成比较明显的热胀冷缩应力，因此，为了保证加热器的安全性，目前蒸汽盘管普遍使用的是热胀冷缩效应较小、硬度较高的碳钢材质的管子，其结构及工作原理如图4所示，蒸汽从盘管一端的蒸汽进管10进入，经蒸汽汇管20分配给各换热支管30，换热后冷凝成水，冷凝水经凝水汇管50后从凝水出管40排出。现有结构的该蒸汽换热器存在以下缺点：
首先，盘管式换热器焊口本来就比较多，碳钢的焊接工艺要比铜的焊接工艺难度大，效率较低，容易形成焊口泄漏。
其次，为了保证运行安全性，其选用了硬度较高的碳钢材质做为传热界质，但钢并不是理想的传热材料，其传热效率比较低，远不如常用的铜、铝，因此为了保证一定的换热效果，就必须要加大换热器的面积，也就是延长蒸汽在换热管子中的流动时间，导致成本增加。
再次，如上所述，为了保证足够的换热面积，在空调机组尺寸一定的情况下，换热器的厚度就势必会增加，厚度加大，空气的阻力就会增大，从而导致送风机的耗电量增大，不利于空调的节能运行。
最后，蒸汽汇管只是起到分流作用，并没有对进汽起到保温作用，再加上换热支管上的换热作用，蒸汽在蒸汽汇管及换热支管中流动的过程中会产生大量的冷凝水，造成气态的蒸汽和液态的水混合流动的现象，并且流动速度相对较高，从而形成水锤效应，长时间将会击穿管壁，损坏盘管，缩短换热器的使用寿命。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种蒸汽换热器，有效避免水锤效应，提高换热效率，延长使用寿命。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：蒸汽换热器，包括蒸汽管路和凝水管路，所述蒸汽管路包括：蒸汽进管，与所述蒸汽进管连接并相通的蒸汽汇管，以及一端与所述蒸汽汇管连接并相通的蒸汽支管，所述蒸汽支管的管壁上设有喷孔，所述喷孔的开孔方向与所述蒸汽支管内的蒸汽流动方向相逆；所述凝水管路包括：套设于所述蒸汽汇管外的凝水汇管，一端与所述凝水汇管连接并相通的换热支管，所述换热支管套设于所述蒸汽支管外，以及与所述凝水汇管连接并相通的凝水出管。
本实用新型的蒸汽换热器，由于其蒸汽管路套设于凝水管路内，蒸汽支管管壁上的喷孔开孔方向与蒸汽支管内的蒸汽流动方向相逆；换热过程中，蒸汽从蒸汽进管进入，经过蒸汽汇管进入蒸汽支管内，再从蒸汽支管上的喷孔喷出，在换热支管中与外界空气进行热交换，换热支管中的蒸汽冷凝成液态高温水，液态高温水在喷孔的喷射推动下，在换热支管内快速向凝水汇管的方向流动，最后，各换热支管内的冷凝水都汇集于凝水汇管中，从凝水出管排出，完成整个换热过程。由于蒸汽汇管套设于凝水汇管内，凝水汇管中的冷凝水温度在90～100℃之间，会对蒸汽汇管中的蒸汽起到保温作用，防止蒸汽在蒸汽汇管中发生冷凝，避免进入蒸汽支管的蒸汽出现带水的情况；同理，由于蒸汽支管套设于换热支管内，换热支管中的冷凝水对蒸汽支管中的蒸汽起到保温作用，避免喷孔喷蒸汽时出现带水的情况；由于蒸汽中不带水，因而干燥的蒸汽在高速流动中无法形成水锤效应，避免对各部件造成撞击伤害，延长了换热器的使用寿命；同时，高温冷凝水对蒸汽的保温作用也防止了蒸汽热量损失，提高了换热效率。
以下为对本实用新型的蒸汽换热器的多处优化设计：
其中，所述蒸汽支管的另一端为自由端。由于蒸汽支管的一端与蒸汽汇管相连，另一端为自由端，可以自由伸缩，使得温度变化大的蒸汽支管可以因热胀冷缩自由的变长或变短，而不会形成机械应力，拉坏蒸汽支管。
其中，所述换热支管的另一端为自由端。
其中，所述蒸汽支管及所述换热支管分别设有若干，且数量一致；若干所述蒸汽支管沿所述蒸汽汇管的长度方向间隔设置，若干所述换热支管沿所述凝水汇管的长度方向间隔设置。多组蒸汽支管及换热支管的设置，可以大大提高蒸汽换热器的换热能力。
还可以是，相邻的两所述换热支管的另一端连接在一起并相通。
进一步地，连接并相通的两所述换热支管呈U形结构。
其中，所述蒸汽换热器为铜质的蒸汽换热器。由于铜的换热效率远大于碳钢的换热效率，因此，相同的换热量使用本实用新型结构的蒸汽换热器后，相对于常规换热器的换热面积会大大减少，材料成本大大降低；同时，由于换热效率的提高，在同等空调机箱内，换热器的厚度会减小，空气的流动阻力也会较小，送风机的输送能耗会相应降低，节省风机的用电量；另外，本实用新型蒸汽换热器的各部件均选用铜材质，其焊接加工性能远比碳钢简单，因此也会降低其生产加工的人工成本。
综上所述，采用了上述技术方案后，本实用新型的蒸汽换热器，有效避免了水锤效应，提高了换热效率，延长了使用寿命，降低了制造成本和运行成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的结构示意图；
图2是图1中I处的放大示意图；
图3是本实用新型实施例二的结构示意图；
图4是现有技术的盘管式蒸汽换热器结构示意图；
图1至图3中：1-蒸汽进管；2-蒸汽汇管；3-凝水汇管；4-换热支管；5-蒸汽支管；6-喷孔；7-凝水出管；
图4中：10-蒸汽进管；20-蒸汽汇管；30-换热支管；40-凝水出管；50-凝水汇管。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种蒸汽换热器，通过将蒸汽管路套设于凝水管路内，蒸汽支管管壁上的喷孔开孔方向与蒸汽支管内的蒸汽流动方向相逆，有效避免水锤效应，提高换热效率，延长换热器使用寿命。
为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例一
如图1所示，本实施例的蒸汽换热器，包括蒸汽管路和凝水管路。其中，蒸汽管路包括：蒸汽进管1，与蒸汽进管1连接并相通的蒸汽汇管2，以及一端与蒸汽汇管2连接并相通的蒸汽支管5，蒸汽支管5的另一端为自由端，在蒸汽支管5的管壁上均布有若干喷孔6；如图2所示，喷孔6的孔中心线与蒸汽支管5的管中心线之间的夹角α为锐角，使得喷孔6的开孔方向与蒸汽支管5内的蒸汽流动方向相逆。其中，凝水管路包括：套设于蒸汽汇管2外的凝水汇管3，一端与凝水汇管3连接并相通的换热支管4，换热支管4的另一端为自由端，换热支管4套设于蒸汽支管5外，以及与凝水汇管3连接并相通的凝水出管7。
为提高蒸汽换热器的换热能力，蒸汽支管5及换热支管4分别设有若干，且数量一致；若干蒸汽支管5沿蒸汽汇管2的长度方向间隔设置，若干换热支管4沿凝水汇管3的长度方向间隔设置。
为提高换热效率，本实用新型的蒸汽换热器的各部件皆优选采用铜质部件。
实施例二
如图3所示，实施例二的蒸汽换热器与实施例一的蒸汽换热器结构基本相同，不同之处在于：相邻的两换热支管4的另一端连接并相通。进一步地，连接后的两换热支管4呈U形管结构，U形管结构易于制作、安装，且外形美观。
本实用新型蒸汽换热器的工作原理如下：蒸汽从蒸汽进管1进入蒸汽汇管2内，由蒸汽汇管2分配进入各蒸汽支管5内，再从蒸汽支管5上的若干喷孔6喷出，在换热支管4中与外界空气进行热交换，换热支管4中的蒸汽冷凝成液态高温水，由于喷孔6的开孔方向与蒸汽支管5内的蒸汽流动方向相逆，如图1和图3中箭头所示，液态高温水在喷孔6的喷射推动下，在换热支管4内快速向凝水汇管3的方向流动，最后，各换热支管4内的冷凝水都汇集于凝水汇管3中，从凝水出管7排出，完成整个换热过程。由于蒸汽管路套设于凝水管路内，凝水汇管3中的冷凝水温度在90～100℃之间，会对蒸汽汇管2中的蒸汽起到保温作用，防止蒸汽在蒸汽汇管2中发生冷凝，避免进入蒸汽支管5的蒸汽出现带水的情况；同理，换热支管4中的冷凝水对蒸汽支管5中的蒸汽起到保温作用，避免喷孔6喷蒸汽时出现带水的情况；由于蒸汽中不带水，因而干燥的蒸汽在高速流动中无法形成水锤效应，避免对各部件造成撞击伤害，延长了换热器的使用寿命；同时，高温冷凝水对蒸汽的保温作用也防止了蒸汽热量损失，提高了换热效率。
Claims (7)
1.蒸汽换热器，包括蒸汽管路和凝水管路，其特征在于，所述蒸汽管路包括：蒸汽进管，与所述蒸汽进管连接并相通的蒸汽汇管，以及一端与所述蒸汽汇管连接并相通的蒸汽支管，所述蒸汽支管的管壁上设有喷孔，所述喷孔的开孔方向与所述蒸汽支管内的蒸汽流动方向相逆；
所述凝水管路包括：套设于所述蒸汽汇管外的凝水汇管，一端与所述凝水汇管连接并相通的换热支管，所述换热支管套设于所述蒸汽支管外，以及与所述凝水汇管连接并相通的凝水出管。
2.如权利要求1所述的蒸汽换热器，其特征在于，所述蒸汽支管的另一端为自由端。
3.如权利要求1或2所述的蒸汽换热器，其特征在于，所述换热支管的另一端为自由端。
4.如权利要求3所述的蒸汽换热器，其特征在于，所述蒸汽支管及所述换热支管分别设有若干，且数量一致；若干所述蒸汽支管沿所述蒸汽汇管的长度方向间隔设置，若干所述换热支管沿所述凝水汇管的长度方向间隔设置。
5.如权利要求1或2所述的蒸汽换热器，其特征在于，所述蒸汽支管及所述换热支管分别设有若干，且数量一致；若干所述蒸汽支管沿所述蒸汽汇管的长度方向间隔设置，若干所述换热支管沿所述凝水汇管的长度方向间隔设置；相邻的两所述换热支管的另一端连接并相通。
6.如权利要求5所述的蒸汽换热器，其特征在于，连接并相通的两所述换热支管呈U形结构。
7.如权利要求1所述的蒸汽换热器，其特征在于，所述蒸汽换热器为铜质的蒸汽换热器。
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