CN207816047U - 一种氟塑料管式液-液换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氟塑料管式液‑液换热系统，能够解决现有的氟塑料管壳式换热器不能有效地大幅度地提高或降低具有强腐蚀待处理料液的温度的问题，克服现有氟塑料管壳式换热器不适应大容量恒体积强腐蚀液体的恒高温或恒低温要求的热交换处理的缺陷与不足。包括受热槽，该受热槽内安装由多根氟塑料换热管组成的换热管束，其两端为换热介质进口端和出口端，该换热管束呈U型分布；所述换热介质出口端经输送管路接到加热槽的回水入口，该加热槽还设有原液进口，其出口通过输送管路经输送泵、杂质过滤装置接到所述换热介质进口端，其中杂质过滤装置由变径管、沉降管和过滤器依次联结而成，所述沉降管下面安装排放阀。

Description

一种氟塑料管式液-液换热系统

技术领域

本实用新型涉及化工、轻工、制药、农药、制碱、染料、冶金及电镀等领域，尤其涉及氟塑料液-液换热系统。

背景技术

随着新型材料的发展和国家对环保的进一步重视，加之节能减排对企业的经济效益的影响，使得传统的金属材料(如碳钢、不锈钢、钛等)换热器在强酸碱性和强氧化性换热体系中易于腐蚀、结垢和使用寿命短等不利因素的影响，氟塑料换热器随着时代的要求应运而生。氟塑料换热器是近几年发展起来的用于强腐蚀介质中的防腐换热设备，目前的研究主要作为高效烟气换热器设备的换热元件，用于烟气余热深度回收和进一步除尘，取得了可喜的效果。

氟塑料换热器采用氟塑料作为换热材质，主要是由于氟塑料具有优良的性能，如：具有极佳的耐腐蚀性能(除熔融金属钠和液氟外，可耐所有酸、碱、盐及其它一切化学药品)、表面不粘性(表面不易沾污结垢，具有自清洁作用)，耐热性能好(使用温度在-200～200℃范围)，耐老化性能好和使用寿命长(户外使用寿命长达20年)、质量轻、摩擦系数小等优点，但较金属而言，也具有一些不足或缺陷，如：导热系数低、不耐高压(耐压3Kg/cm2以下)、耐磨性较低等。可采用一些方法和措施，缓解和克服以上不足，如：氟塑料换热器大都采用薄壁微管制作(管径4～20mm，管壁厚度小于1mm)换热面积大，换热效果好；加强和改进管板连接方式和单管支撑约束机构和管束管卡，换热介质进口增设前端导流板，提高稳定耐压性和耐磨性。

目前，氟塑料换热器的研究主要集中在高效烟气换热器设备的换热元件。但氟塑料换热器作为用于化工、轻工、制药、农药、制碱、染料、冶金及电镀生产中具有强腐蚀介质的液-液换热器设备的换热元件的研究鲜见报道，尤其适于大容量恒体积强腐蚀液体的恒高温或恒低温要求的热交换处理的氟塑料管式换热器还未见报道。化学惰性材料氟塑料换热器对加热溶液酸碱腐蚀性体系没有特殊要求，用氟塑料薄壁微管制作大容量恒体积强腐蚀液体的换热器具有广阔的应用前景。

现有的氟塑料换热器基本为管壳式换热器，对待加热或冷却的目标溶液的升温或降温幅度有限，一次流过管程和壳程的热交换介质和处理料液的温度升高或降低幅度不大，一般只有10℃左右的升降温度。因此，这种氟塑料管壳式换热器对从常温升到几十度甚至上百度的溶液的升温或从几十度甚至上百度的溶液降到常温和更低温度就显得极为不适应和达不到要求，即使通过多次循环待处理料液与加热或冷却液的管壳程热量交换能达到需要的温度，但换热效率低，管壳程中的溶液都必须由泵提供动力多次循环才能实现，能耗大，操作不方便。

因此，开发一种新型氟塑料液-液换热装置，能使换热介质连续流过氟塑料换热管来加热或冷却受槽容器中的大体积的具有强腐蚀性的待处理液，并在升温或降温到所需值后保持恒温，之后在恒温条件下待处理液与其它试剂完成化学反应过程或电解过程，克服现有氟塑料管壳式换热器不适应大容量恒体积强腐蚀液体的恒高温或恒低温要求的热交换处理缺陷与不足，开发一种新型氟塑料液-液换热装置势在必行。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种氟塑料管式液-液换热系统，能够解决现有的氟塑料管壳式换热器不能有效地大幅度地提高或降低具有强腐蚀待处理料液的温度的问题，克服现有的氟塑料管壳式换热器对从常温升到几十度甚至上百度的溶液的升温或从几十度甚至上百度的溶液降到常温和更低温度就显得极为不适应和达不到要求的缺陷，克服现有氟塑料管壳式换热器不适应大容量恒体积强腐蚀液体的恒高温或恒低温要求的热交换处理的缺陷与不足。

本实用新型采用技术方案的基本构思是：一种氟塑料管式液-液换热系统，包括受热槽，该受热槽内安装由多根氟塑料换热管组成的换热管束，其两端为换热介质进口端和出口端，该换热管束呈U型分布；所述换热介质出口端经输送管路接到加热槽的回水入口，该加热槽还设有原液进口，其出口通过输送管路经输送泵、杂质过滤装置接到所述换热介质进口端，其中杂质过滤装置由变径管、沉降管和过滤器依次联结而成，所述沉降管下面安装排放阀。

优选的，所述过滤器由筛网和夹紧法兰对组成，其中筛网采用20～40目的钢丝筛网制作。

优选的，所述的加热槽采用电加热、蒸汽加热、热水加热、废热锅炉加热、天然气锅炉加热和太阳能加热中的任何一种或几种的组合。

优选的，所述的换热管束的两臂上设有长方体垂直保护框架，底部设有长方体水平保护框架，该水平保护框架内沿宽度方向固定有限位板，该限位板上设有供换热管束通过的中央穿管槽，所述水平保护框架上面铺设有保护盖板，所述垂直保护框架、水平保护框架、限位板和保护盖板上均开设阵列小圆孔。

优选的，所述进口端和出口端通过连接法兰分别连接输送管路，所述进口端和出口端的结构相同，均包括管板和压板，所述管板、压板上均设有与氟塑料换热管相对应的开孔，所述换热管束的氟塑料换热管穿过所述管板开孔并形成翻边，所述压板通过沉头螺钉与所述管板连接，并将所述氟塑料换热管的翻边紧紧压在该压板和管板之间使其固定。

优选的，倒U型机架支座横跨在所述受热槽上，该机架支座上安装喇叭状机架，该机架顶部安装有电动机和减速器，该减速器通过联轴器联接搅拌轴，所述搅拌轴上安装有搅拌器，所述搅拌器位于受热槽内、接近换热管束U型底。

本实用新型的有益效果是，本发明特别适应于腐蚀性极为严重的不宜采用金属换热器的换热工况中，可广泛应用于化工、轻工、制药、农药、制碱、染料、冶金及电镀生产中具有强腐蚀介质的液-液热交换处理；具有结构简单、加工和使用方便、换热效率高、质量轻、耐腐蚀、使用寿命长，适应性好、具有易于模块化的优点。该换热器，能使换热介质连续流过氟塑料管来加热或冷却受槽容器中的大体积的强腐蚀性待处理液，并在升温或降温到所需值后保持恒温，在恒温条件下待处理液与其它试剂完成化学反应过程或电解过程的积极效果。受热槽内的搅拌器可在不同转速下搅拌，能促进氟塑料换热装置中液-液两相更好地微观混合，强化“三传一反”的化学反应过程，确保快速升温并在恒温条件下使的受热槽中的大体积的强腐蚀性待处理液与其它试剂完成化学反应过程。氟塑料换热器管板接头采用氟塑料换热管翻边与压板压紧的方式连接，使得换热管与管板之间的连接变得简单方便，且连接更加可靠，不会泄露换热介质。杂质过滤装置起到过滤和及时排出换热介质中的杂质作用，避免和降低杂质进入换热管束带来较大的磨损和易于损坏氟塑料换热管发生漏液的几率，大大减少了查漏、封堵、更换换热管等检修工作。同时过滤器和其前端设置的沉降管起到了缓冲作用，使进入氟塑料换热管的水压基本平衡，不会发生因氟塑料换热管局部压力过大导致冲击破裂现象，延长了氟塑料换热管的使用寿命。

附图说明

图1是氟塑料管式液-液换热系统的结构示意图；

图2是换热管束的结构示意图；

图3是限位板的结构示意图。

图中：2-机架支座；3-受热槽；5-加热槽；6-电动机；7-减速器；8-机架；9-联轴器；10-搅拌器；11-搅拌轴；12-盖板；13-长方体垂直保护框架I；14-控制阀I；15-连接法兰I；16-管板I；17-压板I；18-保护盖板；19-长方体水平保护框架；20-小圆孔；21-氟塑料换热管；22-长方体垂直保护框架II；23-限位板；24-换热管束；25-压板II；26-管板II；27-连接法兰II；29-筛网；30-夹紧法兰对；31-沉降管；32-变径管；33-排放阀；34-控制阀II；35-控制阀III；36-输送泵；37-出口；38-原液进口；39-回水入口；40-中央穿管槽。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，呈U型的换热管束24由多根管径细小的氟塑料换热管21组成，换热管束24由长方体垂直保护框架II 22、长方体垂直保护框架I 13、长方体水平保护框架19、保护盖板18等保护装置保护，换热管束24底部水平部分由限位板23支撑固定限位。长方体垂直保护框架II 22、长方体垂直保护框架I 13、长方体水平保护框架19、保护盖板18、限位板23上均开设阵列小圆孔20，便于柔软的换热管束24的保护、限位和进行高效的热量交换。

限位板23使1-3行/列换热管束24恰好穿过中央穿管槽40；在长方体水平保护框架19沿宽度方向内侧焊接固定或插槽固定，沿长度方向设置1～8个限位板23，且定距分布，限位板23数量以换热管束24不下垂到底部为限，最好以微微下垂呈蛇形曲线状为佳，这样可以降低不稳定流动换热介质的冲击力，避免换热管束的冲击破裂风险。

氟塑料换热管21的一端伸出到管板I 16的外部并设有翻边，压板I 17通过沉头螺钉与管板I 16连接，并将压板I 17压紧在管板I 16上，同时将氟塑料换热管21的翻边紧紧压在压板I 17和管板I 16之间使氟塑料换热管21固定。氟塑料换热管21的另一端的连接方式与此完全相同，不再赘述。压板I 17、管板I 16、管板II 26、压板II 25上均设有与氟塑料换热管21相对应的开孔。管板I 16与输送管路通过连接法兰I 15连接，并将其紧靠的压板I17压向管板I 16，压紧和固定压板I 17和管板I 16之间的氟塑料换热管21的翻边；同理，管板II 26与输送管路通过连接法兰II 27连接。

倒U型机架支座2横跨在受热槽3的外壳上面，机架支座2上安装喇叭状机架8，机架8顶部安装有电动机6和减速器7，减速器7的转轴穿过受热槽的盖板12、通过联轴器9联接搅拌轴11，搅拌轴11上安装有搅拌器10，搅拌器10位于受热槽3内、接近换热管束24的U型底。搅拌器10在电动机6的带动下能够在不同转速下搅拌，能促进氟塑料管式液-液换热系统中液-液两相更好地微观混合。

由管板I 16、压板I 17组成的换热介质出口端经输送管路接到加热槽5的回水入口39，加热槽5还设有原液进口38，加热槽5的出口37通过输送管路经输送泵36、杂质过滤装置接到由压板II 25、管板II 26组成的换热介质进口端，其中杂质过滤装置由变径管32、沉降管31和过滤器依次联结而成，所述过滤器由筛网29和夹紧法兰对30组成，其中筛网29采用20～40目的钢丝筛网制作，沉降管31下面安装排放阀33。

换热管束24中的换热介质与受热槽3中的待处理的腐蚀性的液体介质发生热交换过程。其过程实现非接触式换热，在受热槽3中的强腐蚀性待处理溶液温度降低时，靠近换热面区域溶液吸收热量，温度升高，而换热管束24内的热介质放热而被冷却，实现热量交换；反之亦然。确保强腐蚀性待处理液在恒温条件下与其它试剂完成化学反应过程或电解过程。

呈U型的换热管束24安置在盛有强腐蚀性待处理溶液的长方形形状的受热槽3中，穿过受热槽3两端的换热介质进口端、换热介质出口端分别与连接法兰II 27、连接法兰I15相连；换热介质从加热槽5中经出口37由换热介质输送泵36打入输送管路经杂质过滤装置、换热介质进口端进入U型换热管束24中，经过热交换过程后，由换热介质出口端经回水入口39进入加热槽5中，再次加热(或冷却)和高温(或低温)闭式循环输送，实现换热管束24中的换热介质与受热槽3中的强腐蚀性待处理液的热量交换。

氟塑料换热管21起换热管的作用，采用的氟塑料为聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)中的一种或两种。其直径为4～20mm范围内，最佳在4～10mm范围内，管壁厚度≤1.0mm，这样热交换效率更高。

受热槽3可以是圆柱形、长方体形或正方体形，最佳为与换热管束24更易匹配的长方体形或正方体形，受热槽3整体或内层衬里材料选用耐腐蚀的材质(如PP、PE塑料)制作。

长方体垂直保护框架II 22、长方体垂直保护框架I 13、长方体水平保护框架19、保护盖板18、限位板23的材质可选氟塑料，也可采用其它工程塑料(PE、PP塑料等)；长方体垂直保护框架II 22、长方体垂直保护框架I 13、长方体水平保护框架19采用热胀熔合焊接方式连接，保护盖板18在长方体水平保护框架19上端且二者采用热胀熔合焊接方式连接。管板I 16、管板II 26的材质可选与氟塑料换热管21一致的氟塑料，也可采用其它工程塑料(PE、PP塑料等)；压板I 17、压板II 25采用柔软而且弹性好的氟橡胶板制作。

加热槽5中的换热介质的加热方法可采用电加热、蒸汽加热、热水加热、废热锅炉加热、天然气锅炉加热和太阳能加热中的任何一种或几种的组合，从节省能源和易于操作和稳定控制温度的角度考虑，天然气锅炉较合理。

一个换热管束24含有50～500根氟塑料换热管21，一个受热槽3内可并列放置1-3个换热管束24，换热面积可达40m²以上，具体视换热容量而定；换热管束24可串联安装在相邻受热槽之间使用，这样可以大大降低动力能耗和提高换热效率。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，其零部件的形状、所取名称等可以不同，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化、变动、修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型技术方案要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种氟塑料管式液-液换热系统，包括受热槽，该受热槽内安装由多根氟塑料换热管组成的换热管束，其两端为换热介质进口端和出口端，其特征在于，该换热管束呈U型分布；所述换热介质出口端经输送管路接到加热槽的回水入口，该加热槽还设有原液进口，其出口通过输送管路经输送泵、杂质过滤装置接到所述换热介质进口端，其中杂质过滤装置由变径管、沉降管和过滤器依次联结而成，所述沉降管下面安装排放阀。

2.根据权利要求1所述的氟塑料管式液-液换热系统，其特征在于，所述过滤器由筛网和夹紧法兰对组成，其中筛网采用20～40目的钢丝筛网制作。

3.根据权利要求1所述的氟塑料管式液-液换热系统，其特征在于，所述的加热槽采用电加热、蒸汽加热、热水加热、废热锅炉加热、天然气锅炉加热和太阳能加热中的任何一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的氟塑料管式液-液换热系统，其特征在于，所述的换热管束的两臂上设有长方体垂直保护框架，底部设有长方体水平保护框架，该水平保护框架内沿宽度方向固定有限位板，该限位板上设有供换热管束通过的中央穿管槽，所述水平保护框架上面铺设有保护盖板，所述垂直保护框架、水平保护框架、限位板和保护盖板上均开设阵列小圆孔。

5.根据权利要求1所述的氟塑料管式液-液换热系统，其特征在于，所述进口端和出口端通过连接法兰分别连接输送管路，所述进口端和出口端的结构相同，均包括管板和压板，所述管板、压板上均设有与氟塑料薄壁微管相对应的开孔，所述换热管束的氟塑料薄壁微管穿过所述管板开孔并形成翻边，所述压板通过沉头螺钉与所述管板连接，并将所述氟塑料薄壁微管的翻边紧紧压在该压板和管板之间使其固定。

6.根据权利要求1所述的氟塑料管式液-液换热系统，其特征在于，倒U型机架支座横跨在所述受热槽上，该机架支座上安装喇叭状机架，该机架顶部安装有电动机和减速器，该减速器通过联轴器联接搅拌轴，所述搅拌轴上安装有搅拌器，所述搅拌器位于受热槽内、接近换热管束U型底。