CN213335682U - 一种具有轴向阻隔传热功能的换热单元及其换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有轴向阻隔传热功能的换热单元及其换热器，包括套管组件、换热管组件和隔热板组件，套管组件套接在换热管组件的外部，隔热板组件设置在套管组件和换热管组件之间以将两者之间的封闭腔体轴向分隔为两个或者两个以上的传热腔，该传热腔内填充有传热介质；换热管组件包括呈非套接的轴向平行布置的第一换热管和第二换热管；隔热板组件包括至少一块用于阻隔相邻传热腔内传热介质轴向传热的隔热板，隔热板的外缘面与套管组件的径向内壁相抵且该隔热板上设置有供第一换热管和第二换热管穿设的管孔，如此强化了换热单元的径向传热、削弱轴向传热，从而显著提高了换热器的整体污泥传热效率，获得了更显著的节能经济和环保效益。

Description

一种具有轴向阻隔传热功能的换热单元及其换热器

技术领域

本实用新型涉及污泥换热器技术领域，特别涉及一种具有轴向阻隔传热功能的换热单元及其换热器。

背景技术

由于污泥的高粘性、非牛顿流体特性、易沉积、粘结、堵塞等固有特性，目前大多数应用于污泥换热的换热器具有有效传热面积少、换热效率低、阻力大、污泥流动的驱动能耗高等严重的问题。

对于用于污泥换热的管壳式换热器，由于管壳式换热器的固有结构特性和污泥沉积特性，换热器极易严重堵塞，因而，采用管壳式换热器处理污泥换热问题存在难以克服的难题；对于普通的污泥套管式换热器，也存在若干严重的问题，尤其是内管外壁和外管内壁之间的夹套空间，存在污泥容易分层、流动不均、沉积和粘结的问题，并且由于套管和内管不可拆分，检修堵塞与清洗也十分困难；对于现有的污泥板式换热器，即使采用了宽通道设计，污泥的沉积、粘结和换热器堵塞的现像仍然难以避免。

为了改善污泥的沉积与堵塞问题，专利CN107764099A公布了一种套管式换热器，采用扭曲组件改善了管内的沉积、偏流以及堵塞的问题，但对于套管空腔内的污泥，堵塞问题仍然无法解决。

为了改善污泥的沉积与堵塞问题，专利CN111220004A公开了一种交叉压扁旋流套管式换热单元组件及其换热器，这一形式的设置较为有效地改善了内管内部的阻力过大和堵塞问题，但内管与套管之间的污泥流动仍然较易堵塞且清洗与维修仍然极为困难。

对于采用双内管与套管夹壁组成形式的换热器，并采用热管的原理，利用夹套中的介质在冷热污泥管外壁面上的蒸发与冷凝的过程，实现冷热污泥管之间的传热，然而，由于流体的输运特性和换热器的构造特性，存在轴向的热短路问题，热污泥和冷污泥的冷却与加热温差不能太大，因而需要减少换热器的有效传热长度，增加需要的换热器单元串联个数，从而增加了系统的复杂性和成本，也降低了系统的可靠性，具有改进的空间。

实用新型内容

本实用新型是为了克服上述现有技术中缺陷，提供一种具有轴向阻隔传热功能的换热单元，通过隔热组件将套管组件和换热管组件之间的封闭腔体分隔为至少两个传热腔，如此能够有效削弱轴向传热，强化所需的径向传热，达到更好的整体传热效果；同时提供了一种具有该换热单元的换热器，具有换热单元的所有特点，显著提高了换热器的整体污泥传热效率，获得了更显著的节能经济和环保效益。

为实现上述目的，本实用新型提供一种具有轴向阻隔传热功能的换热单元，包括套管组件、换热管组件、以及隔热板组件，所述套管组件套接在换热管组件的外部，所述隔热板组件设置在套管组件和换热管组件之间以将套管组件与换热管组件之间配合形成的封闭腔体轴向分隔为两个或者两个以上的传热腔，该传热腔内填充有传热介质；

所述换热管组件包括呈非套接的轴向并行布置的第一换热管和第二换热管，所述第一换热管的内腔用于供低温污泥流动，所述第二换热管的内腔用于供高温污泥流动；

所述隔热板组件包括至少一块用于阻隔相邻传热腔内传热介质轴向传热的隔热板，所述隔热板的形状、大小与套管组件的内腔相适配且该隔热板上设置有供第一换热管和第二换热管穿设的管孔。

进一步设置为：所述隔热板为由隔热材料制成的单层板体结构，或者为具有隔热腔的双层板体结构，该隔热腔为真空状态或者填充有隔热气体。

进一步设置为：所述第一换热管和/或第二换热管具有由管体外壁向内凹陷以在对应内壁上形成的螺旋型凸起。

进一步设置为：所述第一换热管和/或第二换热管为交叉缩放管结构，该交叉缩放管包括若干管截面具有长、短轴的椭形管体段且相邻的椭形管体段的长度呈角度布置。

一种换热器，包括多个换热单元、以及设置于相邻换热单元之间的多个单元间连接件；

该单元间连接件包括用于依次连接连通相邻换热单元的第一换热管的第一管间连接件、以及用于依次连接连通相邻换热单元的第二换热管的第二管间连接件。

与现有技术相比，本实用新型结构简单、合理，通过隔热组件将套管组件和换热管组件之间的封闭腔体分隔为至少两个传热腔，如此能够有效削弱轴向传热，强化所需的径向传热，达到更好的整体传热效果；同时提供了一种具有该换热单元的换热器，具有换热单元的所有特点，显著提高了换热器的整体污泥传热效率，获得了更显著的节能经济和环保效益。

附图说明

图1是本实用新型换热器的结构示意图；

图2是本实用新型换热单元的结构示意图；

图3是图2的A-A的剖面结构示意图；

图4是隔热板的另一种结构示意图（双层板体）；

图5是换热管组件的另一种结构示意图。

结合附图在其上标记以下附图标记：

1000、换热单元；100、套管组件；101、外套管；102、端板；103、传热腔；200、换热管组件；1、第一换热管；11、第一螺旋型凸起；12、第一椭形管体段；2、第二换热管；21、第二螺旋型凸起；22、第二椭形管体段；300、隔热板组件；3、隔热板；31、管孔；32、隔热腔；2000、单元间连接件；2001、第一管间连接件；2002、第二管间连接件。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

本实用新型一种换热器如图1所示，包括多个换热单元1000、以及设置于相邻换热单元1000之间的单元间连接件2000，该单元间连接件2000包括用于依次连接连通相邻换热单元1000之间的第一换热管1的第一管间连接件2001、以及用于依次连接连通相邻换热单元1000之间的第二换热管2的第二管间连接件2002，如此实现相邻换热单元1000之间管路的连通以构造形成连续的换热系统；优选的，多个换热单元1000通过单元间连接件2000呈蜿蜒的依次连接连通，如此能够在保证足够换热管路长度的前提下，有效的减少占用空间，降低生产成本。

上述的换热单元1000具体如图2所示，包括套管组件100、换热管组件200和隔热板组件300，该套管组件100套接在换热管组件200的外部且两者之间配合形成有封闭腔体，该隔热板组件300设置于换热管组件200和套管组件100之间以将两者之间的封闭腔体轴向分隔为两个或者两个以上的传热腔103，且每个传热腔103内均填充有传热介质，通过该传热介质实现换热管组件200之间的热量传热，该换热介质可以为液体介质，如水、传热油等，也可以为固定介质，如金属铝、镍等，通过熔融金属液灌装入传热腔103内凝固形成。

换热管组件200包括呈非套接的轴向并行布置的第一换热管1和第二换热管2，该第一换热管1的内腔用于供低温污泥流动，该第二换热管2的内腔用于供高温污泥流动；该换热管组件200的第一换热管1和第二换热管2之间可以为轴向平行间隔布置，两者之间通过传热介质传热；该第一换热管1和第二换热管2之间也可以为轴向平行的抵靠相连，如此两者之间通过抵靠传热+传热介质传热；优选的，该第一换热管1位于第二换热管2的上方，该第一换热管1内低温污泥的流动方向与第二换热管2内高温污泥的流动方向相反，即两者为逆流布置。

为保证换热管组件200内污泥的流动效果，使得流动更加均匀且无死角，优选的，该第一换热管1和/或第二换热管2设置有由管体外壁向内凹陷以在对应内壁形成的螺旋型凸起结构，具体的，设置在第一换热管1内的为第一螺旋型凸起11，设置在第二换热管2内的为第二螺旋型凸起21；通过该螺旋型凸起结构能够引导管体内的污泥形成混合旋流，如此能够有效的避免管体内流动污泥发生分层、沉积以造成堵塞，保证了污泥流动的顺畅性、均匀性和流动无死角。

同样的，该第一换热管1和/或第二换热管2也可以为交叉缩放管，该交叉缩放管由若干管截面具有长、短轴的椭形管体段接合而成且相邻的椭形管体段的长轴呈角度布置，优选呈90°布置；具体的，第一换热管1由第一椭形管体段12连接形成，第二换热管2由第二椭形管体段22连接形成，可通过滚压或者模压的方式制得，具体可采用已授权发明专利中记载的交叉椭形截面换热管（授权公告号：CN1145781C，申请日：2000.12.26），如此可以在管体内形成多纵向涡流，从而有效避免管体内的物料发生偏流、分层、沉积、积垢以造成的堵塞，有效的保证了物料在管体通道内的顺畅流动。

换热管组件200内的第一换热管1和第二换热管2可选择的为螺旋管或者交叉缩放管中的一种或者两种，通过引导管体内的污泥形成混合旋流或者多纵向涡流能够起到搅动污泥运动以避免发生污泥沉积、堵塞的问题，保证了污泥流动的长期稳定性。

套管组件100包括外套管101、以及用于封闭外套管101轴向两端端口的端板102，该外套管101与两端板102之间配合形成封闭的腔体，换热管组件200设置在外套管101内且第一换热管1和第二换热管2的两端部分别贯穿轴向两端的端板102形成换热单元1000对应管路的进口和出口。

隔热板组件300包括至少一块隔热板3，该隔热板3的形状、大小与外套管101内的内腔形状、大小相适配，该隔热板3上设置有供第一换热管1和第二换热管2穿设的管孔31，隔热板3通过管孔31呈间隔固定布置在换热管组件200上并随同换热管组件200插装在套管组件100内以将套管组件100的内腔轴向分隔为两个或者两个以上的传热腔103，如此通过隔热板3能够有效的阻隔相邻传热腔103内传热介质的轴向传热，从而削弱轴向传热，强化所需的径向传热，如此大大提高了换热单元1000内的第一换热管1和第二换热管2之间的换热效果。

该隔热板组件300的隔热板3可以为由隔热材料制成的单层板体结构，也可以为具有隔热腔32的两层板体结构，该隔热腔32为真空状态或者充斥有隔热气体，如此能够有效保证隔热板3的隔热效果。

与现有技术相比，本实用新型结构简单、合理，通过隔热组件将套管组件和换热管组件之间的封闭腔体分隔为至少两个传热腔，如此能够有效削弱轴向传热，强化所需的径向传热，达到更好的整体传热效果；同时提供了一种具有该换热单元的换热器，具有换热单元的所有特点，显著提高了换热器的整体污泥传热效率，获得了更显著的节能经济和环保效益。

以上公开的仅为本实用新型的实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有轴向阻隔传热功能的换热单元，其特征在于，包括套管组件、换热管组件、以及隔热板组件，所述套管组件套接在换热管组件的外部，所述隔热板组件设置在套管组件和换热管组件之间以将套管组件与换热管组件之间配合形成的封闭腔体轴向分隔为两个或者两个以上的传热腔，该传热腔内填充有传热介质；

所述换热管组件包括呈非套接的轴向并行布置的第一换热管和第二换热管，所述第一换热管的内腔用于供低温污泥流动，所述第二换热管的内腔用于供高温污泥流动；

所述隔热板组件包括至少一块用于阻隔相邻传热腔内传热介质轴向传热的隔热板，所述隔热板的形状、大小与套管组件的内腔相适配且该隔热板上设置有供第一换热管和第二换热管穿设的管孔。

2.根据权利要求1所述的一种具有轴向阻隔传热功能的换热单元，其特征在于，所述隔热板为由隔热材料制成的单层板体结构，或者为具有隔热腔的双层板体结构，该隔热腔为真空状态或者填充有隔热气体。

3.根据权利要求1所述的一种具有轴向阻隔传热功能的换热单元，其特征在于，所述第一换热管和/或第二换热管具有由管体外壁向内凹陷以在对应内壁上形成的螺旋型凸起。

4.根据权利要求1所述的一种具有轴向阻隔传热功能的换热单元，其特征在于，所述第一换热管和/或第二换热管为交叉缩放管结构，该交叉缩放管包括若干管截面具有长、短轴的椭形管体段且相邻的椭形管体段的长度呈角度布置。

5.一种换热器，其特征在于，包括多个权利要求1至4任一项所述的换热单元、以及设置于相邻换热单元之间的多个单元间连接件；

该单元间连接件包括用于依次连接连通相邻换热单元的第一换热管的第一管间连接件、以及用于依次连接连通相邻换热单元的第二换热管的第二管间连接件。

Images