CN215491204U - 一种基于相变换热技术的汽汽换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于相变换热技术的汽汽换热器，包括换热器外壳和设置于换热器外壳内的过热管道，所述换热器外壳上设有过热蒸汽进口、过热蒸汽出口、乏汽进口和乏汽出口，所述过热管道两端分别与过热蒸汽进口和过热蒸汽出口连通；该汽汽换热器还包括与过热蒸汽进口连接的蓄热罐，所述蓄热罐包括壳体和设置于壳体内侧的流道，所述流道与过热蒸汽进口连通，所述壳体与流道之间填充有相变材料。本实用新型的汽汽换热器能够有效减小工作过程中，因过热蒸汽物性参数变化而导致出口乏汽的物性参数波动，使汽汽换热器能够应对过热蒸汽物性参数波动，且工作稳定性提升。

Description

一种基于相变换热技术的汽汽换热器

技术领域

本实用新型涉及种基于相变换热技术的汽汽换热器，属于换热器技术领域。

背景技术

燃煤锅炉是目前常用的发电设备，燃煤锅炉使用燃煤作为燃料，燃煤燃烧后的热量经转化，产生蒸汽或热水，以用于后续发电。

管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体;另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。

现有的汽汽换热器在使用过程中易因过热蒸汽物性参数变化而导致出口乏汽的物性参数波动，从而导致换热器稳定性下降。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，提供一种能够应对过热蒸汽物性参数波动，且工作稳定的汽汽换热器。

为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为：一种基于相变换热技术的汽汽换热器，包括换热器外壳和设置于换热器外壳内的过热管道，所述换热器外壳上设有过热蒸汽进口、过热蒸汽出口、乏汽进口和乏汽出口，所述过热管道两端分别与过热蒸汽进口和过热蒸汽出口连通；所述汽汽换热器还包括与过热蒸汽进口连接的蓄热罐，所述蓄热罐包括壳体和设置于壳体内侧的流道，所述流道与过热蒸汽进口连通，所述壳体与流道之间填充有相变材料。

对上述技术方案的进一步设计为：所述蓄热罐的壳体包括内壳和外壳，所述外壳和内壳之间填充有绝热材料且抽真空。

所述流道在蓄热罐内呈螺旋状分布。

所述换热器外壳内设有竖直设置的扰动板和水平设置的隔板，所述扰动板将换热器外壳内部分隔为蒸汽腔和换热腔，所述隔板将蒸汽腔分隔为蒸汽进汽腔和蒸汽出汽腔，且使换热腔呈“U”字型。

所述换热器外壳包括呈圆桶状的直管段和呈半球形的弯头段，所述弯头段可拆卸的固定在直管段一端。

所述过热蒸汽进口、过热蒸汽出口分别设置于换热器外壳的上线两侧，且分别与蒸汽进汽腔和蒸汽出汽腔连通；所述乏汽进口和乏汽出口分别设置于换热器外壳的上线两侧，且均与换热腔连通。

所述扰动板上设有若干分流孔，所述过热管道呈“U”字型，且两端分别与对应于蒸汽进汽腔和蒸汽出汽腔的分流孔连接。

所述分流孔分为互相连接的扩孔段和直孔段，所述扩孔段靠近蒸汽腔一侧并与蒸汽腔连通，扩孔段孔径自靠近蒸汽腔一端向另一端逐渐减小；所述直孔段与过热管道连通。

所述直孔段靠近扩孔段一端内壁设有若干螺旋凹纹，直孔段靠近过热管道一端内壁设有若干螺旋流道。

所述换热腔内设有若干折流板，相邻两折流板交错布置在换热器外壳和隔板上。

本实用新型具有的有益效果为：

本实用新型在蓄热罐内装配有相变材料，能够有效减小工作过程中，因过热蒸汽物性参数变化而导致出口乏汽的物性参数波动，使汽汽换热器能够应对过热蒸汽物性参数波动，且工作稳定性提升。

本实用新型中在分流孔中通过螺旋凹纹扰动及螺旋形流道与直线流道的掺混共同作用使过热蒸汽充分扰动，提高换热器效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例汽汽换热器的整体结构示意图；

图2为图1中蓄热罐结构示意图；

图3为图1中扰流板正视图；

图4为分流孔横向剖视图；

图5为分流孔纵向截面图。

图中：换热器外壳1-1、过热管道1-2、折流板1-3、隔板1-4、蓄热罐1-5、弯头1-6、扰动板1-7、过热蒸汽进口1-8、乏汽出口1-9、过热蒸汽出口1-10、乏汽进口1-11、蒸汽进汽腔1-12、蒸汽出汽腔1-3、外壳2-1、内壳2-2、相变材料2-3、流道2-4、绝热材料2-5、分流孔3-1、扩口段4-1、螺旋凹纹4-2、螺旋形流道4-3、直线流道4-4、分流孔截面5-1。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例

如图1所示，本实施例的基于相变换热技术的汽汽换热器，包括：换热器外壳1-1、过热管道1-2、折流板1-3、隔板1-4、蓄热罐1-5和扰动板1-7。

换热器外壳1-1包括呈圆桶状的直管段和呈半球形的弯头段1-6；换热器外壳1-1直管段一端封闭，一端开口，且一侧开设有过热蒸汽进口1-8和乏汽出口1-9，另一侧开设有过热蒸汽出口1-10和乏汽进口1-11，弯头1-6通过螺栓固定在换热器外壳1-1的直管段的开口端，方便拆卸，实现对换热器外壳1-1内部清洗。折流板1-3位于换热器外壳1-1内部，且沿所述换热器外壳1-1长度方向布置，垂直布置于所述换热器外壳1-1，上下错位布置，折流板1-3之间交错布置形成可供乏汽流动的曲线流道。扰动板1-7竖直设置于换热器外壳1-1内部，将换热器外壳1-1内部分隔为蒸汽腔和换热腔，隔板1-4水平布置在换热器外壳1-1内部，将蒸汽腔分为上下两个相对独立的空间：蒸汽进汽腔1-12和蒸汽出汽腔1-13，同时使换热腔形成U字型的通道，能够有效增加换热管程，有效节省空间并提高换热器效率。本实施例中过热管道1-2配备20根，且互相平行布置，过热管道1-2与扰动板1-7相互垂直设置，过热管道1-2呈U字型，两端分别对称位于隔板1-4两侧，且与扰动板1-7连接。

结合图3所示，扰动板1-7上均匀开有沿水平方向布置的分流孔3-1，且每根过热管道1-2的两端均与一分流孔3-1连接，结合图4所示，分流孔截面靠近蒸汽腔一段呈喇叭形，为扩口段4-1，且孔径自靠近蒸汽腔一端向另一端逐渐减小，靠近换热腔一段呈直管形，为直管段，且一端与过热管道1-2管径一致并同轴安装；蒸汽腔内的过热蒸汽进入扰动板1-7的分流孔，均匀分流扰动后，喷射流入过热管道1-2。在所开设的分流孔3-1的直管段内壁前端，布置1～3条螺旋凹纹4-2；在所开设的分流孔3-1的直管段内壁后端，四周开设有螺旋形流道4-3，同一个分流孔截面5-1上至少存在7个螺旋形流道4-3，中间设置和所述过热管道1-2同轴的直线流道4-4。通过螺旋凹纹4-2扰动及螺旋形流道4-3与直线流道4-4的掺混共同作用使过热蒸汽充分扰动，提高换热器效率。

换热器外壳1-1上开设的过热蒸汽进口1-8与过热蒸汽出口1-10相对于隔板1-4对称布置，且分别与蒸汽进汽腔1-12和蒸汽出汽腔1-13连接，乏汽出口1-9与乏汽进口1-11相对于隔板1-4对称布置。

换热器外壳1-1内部设有若干折流板1-3，折流板1-3垂直布置于换热器外壳1-1内，且相邻两折流板1-3交错布置在换热器外壳1-1和隔板1-4上，折流板1-3之间交错布置形成可供乏汽流动的曲线流道，如图1所示，乏汽通过由折流板1-3、隔板1-4组成的通道实现高效换热，有效节省空间并提高换热器效率。本实施例中折流板1-3为钢材质且形状为半圆形的平板状结构，使用钢材能够较大程度消除因热应力变化而产生的形变。

如图2所示，蓄热罐1-5布置在过热蒸汽进口1-8端，蓄热罐1-5包括壳体和流道2-4，壳体包括外壳2-1和内壳2-2，流道2-4设置在内壳2-2中心，在内壳2-2和流道2-4之间填充有相变材料2-3，能够有效减小工作过程中，因过热蒸汽物性参数变化而导致出口乏汽的物性参数波动，使汽汽换热器能够应对过热蒸汽物性参数波动，且工作稳定性提升，本实施例中相变材料2-3为碳系纳米颗粒相变材料。蓄热罐1-5外壳2-1和内壳2-2之间填满绝热材料2-5后抽真空。绝热材料2-5为纳米绝热材料中的纳米粉模压复合型。

本实用新型的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本实用新型要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种基于相变换热技术的汽汽换热器，包括换热器外壳和设置于换热器外壳内的过热管道，所述换热器外壳上设有过热蒸汽进口、过热蒸汽出口、乏汽进口和乏汽出口，所述过热管道两端分别与过热蒸汽进口和过热蒸汽出口连通；其特征在于：还包括与过热蒸汽进口连接的蓄热罐，所述蓄热罐包括壳体和设置于壳体内侧的流道，所述流道与过热蒸汽进口连通，所述壳体与流道之间填充有相变材料。

2.根据权利要求1所述基于相变换热技术的汽汽换热器，其特征在于：所述蓄热罐的壳体包括内壳和外壳，所述外壳和内壳之间填充有绝热材料且抽真空。

3.根据权利要求2所述基于相变换热技术的汽汽换热器，其特征在于：所述流道在蓄热罐内呈螺旋状分布。

4.根据权利要求1所述基于相变换热技术的汽汽换热器，其特征在于：所述换热器外壳内设有竖直设置的扰动板和水平设置的隔板，所述扰动板将换热器外壳内部分隔为蒸汽腔和换热腔，所述隔板将蒸汽腔分隔为蒸汽进汽腔和蒸汽出汽腔，且使换热腔呈“U”字型。

5.根据权利要求4所述基于相变换热技术的汽汽换热器，其特征在于：所述换热器外壳包括呈圆桶状的直管段和呈半球形的弯头段，所述弯头段可拆卸的固定在直管段一端。

6.根据权利要求5所述基于相变换热技术的汽汽换热器，其特征在于：所述过热蒸汽进口、过热蒸汽出口分别设置于换热器外壳的上线两侧，且分别与蒸汽进汽腔和蒸汽出汽腔连通；所述乏汽进口和乏汽出口分别设置于换热器外壳的上线两侧，且均与换热腔连通。

7.根据权利要求6所述基于相变换热技术的汽汽换热器，其特征在于：所述扰动板上设有若干分流孔，所述过热管道呈“U”字型，且两端分别与对应于蒸汽进汽腔和蒸汽出汽腔的分流孔连接。

8.根据权利要求7所述基于相变换热技术的汽汽换热器，其特征在于：所述分流孔分为互相连接的扩孔段和直孔段，所述扩孔段靠近蒸汽腔一侧并与蒸汽腔连通，扩孔段孔径自靠近蒸汽腔一端向另一端逐渐减小；所述直孔段与过热管道连通。

9.根据权利要求8所述基于相变换热技术的汽汽换热器，其特征在于：所述直孔段靠近扩孔段一端内壁设有若干螺旋凹纹，直孔段靠近过热管道一端内壁设有若干螺旋流道。

10.根据权利要求4所述基于相变换热技术的汽汽换热器，其特征在于：所述换热腔内设有若干折流板，相邻两折流板交错布置在换热器外壳和隔板上。

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