CN207006936U - 高效旋管式汽‑水换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效旋管式汽‑水换热器，包括中空的圆筒体，在圆筒体内的中心安装一根管状主轴，管状主轴的上下都装有旋转接头，管状主轴的管内有堵板将上下隔离，管状主轴上下装有环形管，上下环形管之间装有大量与管状主轴一起旋转的螺旋管，液体从管状主轴一端旋转接头进，经螺旋管后从管状主轴另一端旋转接头出，圆筒体内装满液体，上部有水位控制器和排气管，圆筒体底部有出液管，在容器中部区域径向或切线方向装有进汽管。本实用新型的旋管式汽‑水换热器换热效率高，旋管内液体阻力小，进出液体温差大，汽液温差小，运行稳定，安全可靠，还可适应大功率，高压环境，具有大温差，耗材少，体积小，占地小等优点。

Description

高效旋管式汽-水换热器

技术领域

本实用新型应用于能源领域，具体涉及一种汽水换热器结构的改进，将传统静止的换热器改成动态交换热能。

背景技术

汽水换热器是在工业与生活中广泛应用的一种通用设备，现有的汽-水换热机组或装置是直接通过板式换热器或管壳式换热器进行高温蒸汽与循环水相对流通进行热量的传递，由于是两种不同介质之间的热量通过两个静态的腔室传递，故热能传递速率相对较慢。现有技术中为了提高换热效率而必须加大换热面积，其设备体积都较大，占地面积大，工程项目初投资高，安装不方便。

经研究发现，主要影响换热效率的一是蒸汽的密度小，使得蒸汽在金属表面的换热效率低；二是汽与液各自流道内的热量分配不均匀、不一致，使得换热效率低。我们希望开发换热效率更高、介质阻力更小、更易清洗、体积更小、占地小的管式汽水换热器。

发明内容

为了至少解决现有技术中换热机组或装置的不同相介质之间换热速率慢、为提高换热效率而加大换热面积导致的换热器体积大、占位大、投资大等技术问题，本实用新型的目的在于提供一种可以实现大温差换热、低阻力、耐高压、体积小且占位小、运行稳定、安全可靠的高效旋管式汽-水换热器。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，高效旋管式汽-水换热器，包括中空的圆筒体，其结构要点是圆筒体内的中央安装有一根管状主轴，管状主轴的上下分别通过旋转接头与出液管、进液管相连通，管状主轴通过轴承固定在圆筒体外的上下盖板间，上下盖板均通过盖板法兰与圆筒体密封连接，圆筒体内的管状主轴的上、下方分别设有环形管，上下环形管之间设有多个的螺旋管，每个螺旋管的上下方分别与上下环形管相连通，上下环形管分别与管状主轴相连通，圆筒体内的管状主轴的管内上下方分别设有上下堵板，上堵板设置的位置低于上环形管，下堵板设置的位置高于下环形管；上下盖板上还分别设有与圆筒体相通的排气管、排液管，圆筒体中部区域的一侧径向或切线方向还设有进汽管；圆筒体外的下方还设有支座和变频驱动装置。

进一步地，根据圆筒体内的直径大小，围绕管状主轴可设有多个均匀排列的螺旋管，即以管状主轴为圆心，设有多层同心圆排列的螺旋管，形成多层环形排布的螺旋管组，每根螺旋管的上端牢固的固定在与管状主轴上端相连通的上环形管上，每根螺旋管的下端牢固的固定在与管状主轴下端相连通的下环形管上。

优选地，排气管、排液管、进汽管上分别设有排气电控阀和排气口弯头法兰、排液电控阀和排液管弯头法兰、蒸汽电控阀和进汽管法兰。

优选地，所有螺旋管的直径、长度、形状、圈数均一致。

进一步地，圆筒体上还设有检修门。

优选地，变频驱动装置由变频电机、电机带轮、轴皮带轮和三角带组成，变频电机固定在支座上，轴皮带轮设在圆筒体外的管状主轴的下端，变频电机的电机带轮通过三角带与轴皮带轮连接，多个的螺旋管与管状主轴为一体，电动机带动管状主轴和螺旋管组在圆筒体内转动。

进一步地，排气管上还设有真空泵，用来在圆筒体内是负压时抽出非凝结气体。

进一步地，圆筒体外还设有保温层。

进一步地，螺旋管为小直径管螺旋盘绕而成。

优选地，圆筒体（8）的上方一侧还设有水位显示控制器（6）。

本实用新型的有益效果：

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

（1）蒸汽从容器中部区域进入，蒸汽进入容器与圆筒体内的液体直接接触交换热量，热量是分子间交换，换热效率极高；同时，旋转的螺旋管不断的搅拌圆筒体内的液体，使其快速均匀化，由于转动的螺旋管组对圆筒体内的液体有强烈的搅拌作用，螺旋管外表面总是接触新的液体，并且切变应力加大，使得换热效率大大提高，实现了螺旋管内低温液体从下部进入，在上升过程中迅速被加热，从上端排出时已变成高温液体；另外，其不同于现有技术的增加换热面积导致换热器体积比较大，故，换热效率大大提高，换热器体积很小，可立式安放，占地很小，投资降低；

（2）因是多根螺旋管并联组成的螺旋管组，螺旋管内的液体阻力很小，螺旋管外的圆筒体内的容积很大，液体的阻力也很小，故，换热器内、外液体阻力都特别小；

（3）换热器设计成较高形状的圆筒体，温度自下而上的温差可以很大，形成大温差换热，即实现占地小、水阻小、温差大的高效换热器；

（4）筒体内的水是蒸汽凝结水，通过水泵循环冷凝蒸汽，螺旋管内的水系被加热的水，两水系各自独立封闭运行，不会相互接触和干扰，故两水系可以不同介质、不同压力、不同循环系统。

（5）圆筒体外加装保温层，尽量杜绝外部散热，保证热能仅在两水系之间交换。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的结构示意图；

图中：1-排气口弯头法兰，2-排气电控阀，3-排气管，4-上盖板，5-盖板法兰，6-水位显示控制器，7-保温层，8-圆筒体，9-进汽管，10-蒸汽电控阀，11-进汽管法兰，12-下盖板，13-下端轴承，14-轴皮带轮，15-电机带轮，16-三角带，17-变频电机，18-支座，19-下旋转接头，20-进液管，21-排液管弯头法兰，22-排液电控阀，23-排液管，24-下环形管，25-螺旋管，26-检修门，27-上堵板，28-上环形管，29-上端轴承，30-管状主轴，31-上旋转接头，32-出液管，33-下堵板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一，如图1所示，高效旋管式汽-水换热器，包括中空的圆筒体（8），圆筒体（8）内的中央安装有一根管状主轴（30），管状主轴（30）的上下分别通过上旋转接头（31）、下旋转接头（19）与出液管（32）、进液管（20）相连通，管状主轴（30）分别通过上端轴承（29）、下端轴承（13）固定在圆筒体（8）外的上盖板（4）和下盖板（12）上，上盖板（4）和下盖板（12）均通过盖板法兰（5）与圆筒体（8）密封连接，圆筒体（8）内的管状主轴（30）的上、下方分别设有上环形管（28）、下环形管（24），上环形管（28）和下环形管（24）之间设有多个的螺旋管（25），螺旋管（25）为小直径管螺旋盘绕而成，每个螺旋管（25）的上下方分别与上环形管（28）、下环形管（24）相连通，所有螺旋管（25）的直径、长度、形状、圈数均一致，否则，管内输液阻不一致，影响换热。

上环形管（28）、下环形管（24）分别与管状主轴（30）相连通，圆筒体（8）内的管状主轴（30）的管内上下方分别设有上堵板（27）、下堵板（33），上堵板（27）设置的位置低于上环形管（28），下堵板（33）设置的位置高于下环形管（24）。

上盖板（4）、下盖板（12）上还分别设有与圆筒体（8）相通的排气管（3）、排液管（23），圆筒体（8）中部区域的一侧径向还设有进汽管（9），排气管（3）、排液管（23）、进汽管（9）上分别设有排气电控阀（2）和排气口弯头法兰（1）、排液电控阀（22）和排液管弯头法兰（21）、蒸汽电控阀（10）和进汽管法兰（11）。

圆筒体（7）外的下方还设有支座（18）和变频驱动装置，变频驱动装置由变频电机（17）、电机带轮（15）、轴皮带轮（14）和三角带（16）组成，变频电机固定在支座（18）上，轴皮带轮（14）设在圆筒体（8）外的管状主轴（30）的下端，变频电机（17）的电机带轮（15）通过三角带（16）与轴皮带轮（14）连接，多个的螺旋管（25）与管状主轴（8）为一体，电动机带动管状主轴（30）和螺旋管组在圆筒体（8）内转动，转动的螺旋管组对容器内的液体有强烈的搅拌作用，螺旋管外表面总是接触新的液体，并且切变应力加大，使得换热效率大大提高，换热器体积很小，立式安放，占地很小。

圆筒体（8）的中空体内装满蒸汽冷凝的高温水，螺旋管（25）内装满低温水，螺旋管（25）内的低温水与圆筒体（8）内的冷凝高温水逆向流动，螺旋管内的水系与圆筒体内的水系是各自独立运行的，不会相互干扰，故蒸汽凝结水可直接反回锅炉进水。

圆筒体（8）的上方一侧还设有水位显示和水位控制器，排气管（3）上还可安装真空泵，用来在圆筒体（8）内是负压时抽出非凝结气体。筒体内正压时，当水位低于下限，上部排气电控阀（2）打开，由于圆筒体（8）内是正压，排气电控阀（2）打开即排气，排气电控阀（2）一是保证圆筒体（8）内正常的液位，二是将圆筒体（8）内非凝结气体排出，如果圆筒体（8）内是负压，就要在上部排气管（3）上装真空泵，抽出非凝结气体，如果蒸汽在圆筒体（8）内凝结使得圆筒体（8）内液位不断上升，达到上限液位时，圆筒体（8）底部排液管（23）连接的排液电控阀（22）开启，排出液体后液位恢复正常，或在排液电控阀之后加装流量电控阀，保证筒体内液位的稳定。

圆筒体（8）外还设有保温层（7），保证热能不损失。

图1中a为螺旋管中高温介质出液口，c为螺旋管中低温介质进液口；b为圆筒体内非凝结气体的排气口，d为圆筒体内凝结水排液口，e为蒸汽进口。

根据介质特性，螺旋管可采用铜或不锈钢或其它导热性能好的材料制造。

实施例二，根据圆筒体（8）内的直径大小，围绕管状主轴（30）可设有多个均匀排列的螺旋管（25），即以管状主轴（30）为圆心，设有多层同心圆排列的螺旋管（25），形成多层环形排布的螺旋管组，每根螺旋管（25）的上端牢固的固定在与管状主轴（30）上端相连通的上环形管（28）上，每根螺旋管（25）的下端牢固的固定在与管状主轴（30）下端相连通的下环形管（24）上。

因是多根螺旋管（25）并联组成的螺旋管组，螺旋管（25）内的液体阻力很小，螺旋管（25）外的圆筒体内的容积很大，液体的阻力也很小，故，换热器内液体阻力特别小。

实施例三，圆筒体（8）上还设有检修门（26），由于圆筒体内空间足够大，对螺旋管（25）出现故障或螺旋管（25）内出现结垢等故障，停机打开检修门，手工很容易将螺旋管逐根拆下清洗，洗净后再装上即可。

本实用新型的技术思路是：在圆筒体内的中心安装一根管状主轴，管状主轴的上下都装有旋转接头，管状主轴的管内有堵板将上下隔离，管状主轴上下装有环形管，上下环形管之间装有大量与管状主轴一起旋转的螺旋管，液体从管状主轴一端旋转接头进，经螺旋管后从管状主轴另一端旋转接头出，所有螺旋管直径、长度、形状、圈数都必须一致，否则，管内流动液阻不一致，影响换热；圆筒体内装满液体，上部有水位控制器和排气管，排气管上接有排气电控阀；圆筒体底部有出液管，出液管上接有排液电控阀；在容器中部区域径向装有进汽管，进汽管上接有蒸汽控制阀。

本实用新型的工作过程是：将管状主轴的管内和圆筒体内都装满液体，排净空气，开启管状主轴的管内液体泵，确保其管内液体正常流动，圆筒体内液体在合适的水位，开启变频电机，电机带动管状主轴转动，管状主轴带动一体的螺旋管转动，将蒸汽控制阀慢慢打开，蒸汽从圆筒体中部区域进入，直接遇到圆筒体内的低温液体，蒸汽瞬时凝结成水，同时将圆筒体内的低温液体快速加热成高温液体，旋转的螺旋管不断的搅拌圆筒体内的高温液体，使其快速均匀化，同时将圆筒体内高温液体的热量快速转换至螺旋管内低温液体，螺旋管内低温液体从下部进入，在上升过程中迅速被加热，从上端排出时已变成高温液体。蒸汽与圆筒体内的液体是同一种介质，蒸汽进入圆筒体内与液体直接接触交换热量，热量是分子间交换，换热效率极高；同时，圆筒体内与旋转管内是液-液交换，换热效率也非常高，加上旋转管的搅拌作用，液体温度快速均匀化，每一区域基本等温，保证了换热的高效率。圆筒体的上部还安装有水位显示控制器，当水位低于下限时，上部排气管电控阀打开，由于圆筒体内是正压，排气电控阀打开即排气，排气电控阀一是保证圆筒体内正常的液位，二是将圆筒体内非凝结气体排出，如果圆筒体内是负压，就要在上部排气管上装真空泵，抽出非凝结气体。蒸汽在圆筒体内凝结使得圆筒体内液位不断上升，达到上限液位时，圆筒体底部出液管连接的排液电控阀开启，排出液体后液位恢复正常。

本实用新型的旋管式汽-水换热器换热效率高，旋转管内液体阻力小，液体温差大，运行稳定，安全可靠，可适应大功率，高压环境，大温差，耗材少，体积小，占地小。

本实用新型的旋管式汽-水换热器进、出液，液位控制，蒸汽控制，旋转控制等所有程序还可实现全程自动控制，无人值守。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.高效旋管式汽-水换热器，包括中空的圆筒体（8），其特征在于，圆筒体（8）内的中央安装有一根管状主轴（30），管状主轴（30）的上下分别通过上旋转接头（31）、下旋转接头（19）与出液管（32）、进液管（20）相连通，管状主轴（30）分别通过上端轴承（29）、下端轴承（13）固定在圆筒体（8）外的上盖板（4）和下盖板（12）上，上盖板（4）和下盖板（12）均通过盖板法兰（5）与圆筒体（8）密封连接，圆筒体（8）内的管状主轴（30）的上、下方分别设有上环形管（28）、下环形管（24），上环形管（28）和下环形管（24）之间设有多个的螺旋管（25），每个螺旋管（25）的上下方分别与上环形管（28）、下环形管（24）相连通，上环形管（28）、下环形管（24）分别与管状主轴（30）相连通，圆筒体（8）内的管状主轴（30）的管内上下方分别设有上堵板（27）、下堵板（33），上堵板（27）设置的位置低于上环形管（28），下堵板（33）设置的位置高于下环形管（24）；上盖板（4）、下盖板（12）上还分别设有与圆筒体（8）相通的排气管（3）、排液管（23），圆筒体（8）中部区域的一侧径向或切线方向还设有进汽管（9）；圆筒体（8）外的下方还设有支座（18）和变频驱动装置，变频驱动装置带动管状主轴（30）旋转。

2.根据权利要求1所述的高效旋管式汽-水换热器，其特征在于，根据圆筒体（8）内的直径大小，围绕管状主轴（30）可设有多个均匀排列的螺旋管（25），即以管状主轴（30）为圆心，设有多层同心圆排列的螺旋管（25），形成多层环形排布的螺旋管组，每根螺旋管（25）的上端牢固的固定在与管状主轴（30）上端相连通的上环形管（28）上，每根螺旋管（25）的下端牢固的固定在与管状主轴（30）下端相连通的下环形管（24）上。

3.根据权利要求1所述的高效旋管式汽-水换热器，其特征在于，排气管（3）、排液管（23）、进汽管（9）上分别设有排气电控阀（2）和排气口弯头法兰（1）、排液电控阀（22）和排液管弯头法兰（21）、蒸汽电控阀（10）和进汽管法兰（11）。

4.根据权利要求1或2所述的高效旋管式汽-水换热器，其特征在于，所有螺旋管的直径、长度、形状、圈数均一致。

5.根据权利要求1所述的高效旋管式汽-水换热器，其特征在于，圆筒体（8）上还设有检修门（26）。

6.根据权利要求1所述的高效旋管式汽-水换热器，其特征在于，变频驱动装置由变频电机（17）、电机带轮（15）、轴皮带轮（14）和三角带（16）组成，变频电机固定在支座（18）上，轴皮带轮（14）设在圆筒体（8）外的管状主轴（30）的下端，变频电机（17）的电机带轮（15）通过三角带（16）与轴皮带轮（14）连接，多个的螺旋管（25）与管状主轴（30）为一体，电动机带动管状主轴（30）和螺旋管组在圆筒体（8）内转动。

7.根据权利要求5所述的高效旋管式汽-水换热器，其特征在于，排气管（3）上还设有真空泵，用来在圆筒体（8）内是负压时抽出非凝结气体。

8.根据权利要求1所述的高效旋管式汽-水换热器，其特征在于，圆筒体（8）外还设有保温层（7）。

9.根据权利要求1所述的高效旋管式汽-水换热器，其特征在于，螺旋管（25）为小直径管螺旋盘绕而成。

10.根据权利要求1所述的高效旋管式汽-水换热器，其特征在于，圆筒体（8）的上方一侧还设有水位显示控制器（6）。