CN218410816U - 双管式无串管换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换热器技术领域，具体公开了双管式无串管换热器，包括壳体和设置在壳体内的换热管，所述换热器用于输送洁净物料，换热管的两端从壳体的两端穿出，且换热管的一端连通有进料腔，换热管的另一端连通有出料腔；壳体内还设有缠绕在换热管上的盘管，盘管的两端从壳体的侧壁穿出，且盘管的一端为冷热介质入口，盘管的另一端为冷热介质出口；壳体连通有导热介质管道，导热介质管道的另一端连通有导热介质储箱，导热介质管道上设有导热介质阀；壳体还连通有抽真空装置。采用本实用新型所提供的技术方案，可以解决现有技术的管程发生破裂时，容易导致管程介质被壳程介质污染，导致管程介质不可逆的质量破坏的技术问题。

Description

双管式无串管换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，具体涉及双管式无串管换热器。

背景技术

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中都占有重要低位，尤其是在化工生产中，换热器可以作为加热器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。

作为换热器中的一种，管壳式换热器由于其适用的操作温度和压力范围大、制造成本低、清洗方便、工作可靠等优点，成为其中应用较为广泛的换热器。管壳式换热器工作时，冷热介质流体分别流过管程和壳程，两者之间通过换热管的管壁进行热交换。但是，传统的管壳式换热器由于换热管的管壁面积有限，限制了冷热介质的换热效率和换热效果，为了提高换热效率和换热效果，许多换热器采用较长的换热管以增大换热面积，但是这也间接增大了换热器的体积，导致换热器的占地面积较大、投资较高，限制了其在各类热力系统中的使用。

针对上述问题，授权公告号为CN102252539B的发明专利公开了一种管壳式换热器，包括壳体和设置在壳体内的第一组盘管、第二组盘管和支撑管，第一组盘管、第二组盘管分别缠绕在支撑管上，第一组盘管出口和第二组盘管进口通过盘管转接区连接；支撑管的前后分别设有进口混合腔和出口混合腔，进口混合腔的分流管连接第一组盘管管束的进口处，出口混合腔的分流管连接第二组盘管管束的出口处；进口混合腔连通管程介质入口，出口混合腔连通管程介质出口，壳体后端设有壳程介质入口，壳体前端设有壳程介质出口。该发明换热器的换热效率比普通的管壳式换热器换热效率大幅度提高。

但是，上述现有技术还存在以下问题：

1.在使用过程中，盘管和支撑管均输送管程介质，若盘管或支撑管发生破裂，容易导致管程介质被壳程介质污染，造成管程介质不可逆的质量破坏，从而影响管程介质的后续使用。

2.盘管的直径与支撑管的直径相差较大，则盘管内的介质和支撑管内的介质分别与壳程介质进行换热后会存在一定的温度差，导致难以控制混合后的管程介质温度。

实用新型内容

本实用新型意在提供双管式无串管换热器，以解决现有技术的管程发生破裂时，容易导致管程介质被壳程介质污染，导致管程介质不可逆的质量破坏的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

双管式无串管换热器，包括壳体和设置在壳体内的换热管，所述换热管用于输送洁净物料，换热管的两端从壳体的两端穿出，且换热管的一端连通有进料腔，换热管的另一端连通有出料腔；壳体内还设有缠绕在换热管上的盘管，盘管的两端从壳体的侧壁穿出，且盘管的一端为冷热介质入口，盘管的另一端为冷热介质出口；壳体连通有导热介质管道，导热介质管道的另一端连通有导热介质储箱，导热介质管道上设有导热介质阀；壳体还连通有抽真空装置。

本方案的原理及优点是：

1.实际应用时，在导热介质储箱内装入导热介质，换热器工作时，启动抽真空装置，并打开导热介质阀，抽真空装置对壳体内进行抽真空处理后，由于壳体和导热介质储箱存在压力差，且壳体内的压力小于导热介质储箱内的压力，因此导热介质储箱内的导热介质会被抽入壳体内，待导热介质填满壳体后，关闭导热介质阀；然后通过换热管输送洁净物料，通过盘管输送冷热介质，换热管内的洁净物料和盘管内的冷热介质进行换热的过程中，壳体内的导热介质可以有效提高换热管内洁净物料和盘管内冷热介质的换热效率和效果。

2.采用抽真空装置对壳体内抽真空，使得导热介质储箱内的导热介质因为压力差被自动抽入壳体内，操作方便快捷；并且在洁净物料和冷热介质换热的过程中，壳体内处于真空状态，即壳体内的压力小于换热管和盘管内的压力，若导热管和盘管任一管路产生了裂缝，其内输送的洁净物料和冷热介质会因为压力差而进入壳体内，避免洁净物料被冷热介质或导热介质污染，保证洁净物料的清洁，不影响洁净物料的后续使用。

3.盘管缠绕在换热管上，使得换热管内的洁净物料在壳体内输送的过程中，从进料腔至出料腔逐渐与盘管内输送的冷热介质进行换热，待洁净物料达到出料腔时，能够达到预期的温度，实现洁净物料的准确降温或升温。

优选的，作为一种改进，所述抽真空装置包括文丘里射流器，文丘里射流器上连通有真空管道和压缩空气管道，真空管道的另一端与壳体连通，压缩空气管道的另一端连通空气压缩机；真空管道上设有真空阀，压缩空气管道上设有压缩空气阀。

采用本方案，对壳体内抽真空时，启动文丘里射流器，并打开真空阀和压缩空气阀，文丘里射流器利用压缩空气对壳体内进行抽真空作业，使得导热介质储槽内的导热介质被抽入壳体，并保持壳体内处于负压状态，然后关闭真空阀和压缩空气阀，并关闭文丘里射流器。本方案结构简单，能够有效实现壳体内的抽真空处理。

优选的，作为一种改进，所述真空管道上设有负压表，负压表位于真空阀和壳体之间。

采用本方案，在真空管道上介于真空阀和壳体之间的位置设置负压表，可以通过负压表实时查看壳体内的真空状态，一方面，可以在抽真空的过程中准确把握抽真空进度和抽真空程度，保证抽真空作业的顺利完成；另一方面，还可以在换热管内洁净物料和盘管内冷热介质进行换热的过程中，通过负压表获取换热管和盘管的密封状态，即换热管和/或盘管发生破裂时，壳体内的压力会发生变化，此时可以通过负压表的数值变化获知换热管和/或盘管发生破裂的情况，以便及时停机检修。

优选的，作为一种改进，所述导热介质管道于壳体的最低处与壳体连通，且导热介质储箱的高度低于壳体的高度。

采用本方案，将导热介质储箱安装在低于壳体的位置，当换热管内的洁净物料和盘管内的冷热介质换热结束后，解除壳体内的真空状态并打开导热介质阀，此时导热介质会在自身重力作用下通过导热介质管道流回导热介质储箱，而不需要人工将导热介质从壳体内排出，方便快捷。此外，导热介质管道在壳体的最低处与壳体连通，可以保证壳体内的导热介质完全排出回收至导热介质储箱中，以便下次使用。

优选的，作为一种改进，所述导热介质阀设置在导热介质管道与壳体连通处。

采用本方案，将导热介质阀设置在导热介质管道与壳体的连通处，当导热介质被抽入壳体后，关闭导热介质阀，可以保证导热介质全部留存在壳体内，而避免导热介质部分回流至导热介质管道中，从而保证壳体内具有充足的导热介质来促进换热管中洁净物料和盘管中冷热介质的换热。

优选的，作为一种改进，所述导热介质储箱的顶部设有呼吸阀。

呼吸阀是指既保证贮罐空间在一定压力范围内与大气隔绝、又能在超过或低于此压力范围时与大气相通(呼吸)的一种阀门。采用本方案，在导热介质储箱的顶部设置呼吸阀，既可以避免导热介质储箱因超压而被破坏，又可以避免导热介质储箱因超真空而失稳，有利于保证导热介质储箱的使用寿命和安全。

优选的，作为一种改进，所述换热管的数量为若干根，且若干根换热管交错排列成若干列，盘管呈S形依次穿过相邻两列换热管。

采用本方案，设计若干根换热管，可以增加换热管的整体换热面积，以提高换热效率；并将若干根换热管排列成若干列，将盘管呈S形依次穿过相邻两列换热管，可以保证每根换热管内输送的洁净物料都与盘管内输送的冷热介质进行有效换热，以提高换热效果。此外，将若干换热管交错排列，可以充分利用盘管中冷热介质的冷源或热源，来实现有效换热。

优选的，作为一种改进，所述冷热介质入口的高度低于冷热介质出口的高度。

采用本方案，将冷热介质的入口高度设计为低于冷热介质的出口高度，可以一定程度上增加盘管内冷热介质的流动阻力，以减小盘管内冷热介质的流速，从而保证盘管内的冷热介质和换热管内的洁净物料进行充分换热，充分利用冷热介质的冷源或热源。

优选的，作为一种改进，所述导热介质为硅油。

采用本方案，使用硅油作为导热介质，硅油在具备良好的导热性能的同时，还具有良好的热氧化稳定性，保证硅油长时间循环使用而不被氧化；硅油无毒而且起泡性低、抗泡性强，不仅保证了使用安全，而且可以防止硅油在壳体和储槽之间流动的过程中气泡，从而保证硅油能够有效地促进洁净物料和冷热介质的换热。

优选的，作为一种改进，所述壳体内设有气体压力传感器，气体压力传感器电连接有控制器，气体压力传感器检测壳体内的压力，并反馈压力识别信号至控制器，控制器根据压力识别信号控制换热器的启闭。

采用本方案，在本双管式无串管换热器工作时，即换热管内的洁净物料和盘管内的冷热介质进行换热的过程中，气体压力传感器实时监测壳体内的压力，并反馈压力识别信号至控制器，当压力识别信号显示壳体内的压力大于阈值时，即壳体内的真空状态被破坏，此时壳体内的换热管和/或盘管可能发生了泄漏，控制器控制整个双管式无串管换热器停机，便于对壳体内的换热管和盘管进行检修，以避免洁净物料和/或冷热介质过多泄漏到壳体内。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的正视结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的左视结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：壳体1、换热管2、进料腔21、出料腔22、盘管3、冷热介质入口31、冷热介质出口32、硅油管道4、硅油阀41、硅油储箱5、呼吸阀51、真空管道6、真空阀61、文丘里射流器7、压缩空气管道8、压缩空气阀81、负压表9、连接法兰10。

实施例1

如附图1和图2所示，双管式无串管换热器，包括壳体1，壳体1内安装有换热管2和盘管3，盘管3缠绕在换热管2上。换热管2的轴线和壳体1的轴线平行，且换热管2的两端从壳体1的两端穿出，以图1的视角为基准，换热管2的左端连通有进料腔21，换热管2的右端连通有出料腔22。盘管3的两端从壳体1的侧壁穿出，且盘管3的左端朝下从壳体1的底部穿出，为冷热介质入口31，盘管3的右端朝上从壳体1的顶部穿出，为冷热介质出口32。

换热管2的数量为若干根，若干根换热管2通过连接法兰10实现与进料腔21和出料腔22的固定连接，并使得若干根换热管2均与进料腔21和出料腔22连通，且若干根换热管2交错排列成若干列，盘管3呈S形依次穿过相邻两列换热管2。具体的，如图2所示，本实施例中，换热管2的数量为7根，7根换热管2交错排列成3列，且3列换热管2的数量从左到右分别为2根、3根、2根，盘管3依次穿过相邻两列换热管2后，整体呈现为M形。

壳体1的底部连通有硅油管道4，硅油管道4与壳体1连通处安装有硅油阀41；硅油管道4相对于与壳体1连接端的另一端连通有硅油储箱5，硅油储箱5内储存有硅油，且硅油储箱5的顶部安装有呼吸阀51；硅油储箱5安装在低于壳体1的位置。

壳体1的顶部连通有真空管道6，真空管道6相对于与壳体1连接端的另一端连通有文丘里射流器7，具体的，真空管道6与文丘里射流器7的工作流体入口连通；文丘里射流器7的引射流体入口连通有压缩空气管道8，压缩空气管道8相对于与文丘里射流器7连接端的另一端与空气压缩机连通；真空管道6与文丘里射流器7的连通处设有真空阀61，压缩空气管道8与文丘里射流器7的连通处设有压缩空气阀81。真空管道6上还安装有负压表9。

具体实施过程如下：

启动文丘里射流器7和空气压缩机，并打开硅油阀41、真空阀61和压缩空气阀81，文丘里射流器7利用空气压缩机产生的压缩空气对壳体1内进行抽真空处理，使得壳体1内的压强逐渐减小，直至变为负压。在此过程中，硅油储箱5中储存的硅油由于壳体1和硅油储箱5的压强差，而被抽入壳体1内，待硅油储箱5内的硅油填满壳体1后，关闭硅油阀41、真空阀61和压缩空气阀81，并关闭文丘里射流器7和空气压缩机，此时壳体1内处于负压状态。

洁净物料通过进料腔21分流进入各换热管2道，流过壳体1内的换热管2道后再汇集到出料腔22；冷热介质从冷热介质入口31进入盘管3，流过壳体1内的盘管3后再从冷热介质出口32排出。换热管2道内流动的洁净物料和盘管3内流动的冷热介质在壳体1内硅油的导热作用下发生换热，使得换热管2内的洁净物料降温或加热，以达到后续使用的温度要求。

在本双管式无串管换热器工作过程中，换热管2和盘管3分别输送洁净物料和冷热介质，双方不发生干扰；并且由于壳体1内处于负压状态，可以保证换热管2或盘管3任一管路出现裂缝，都是向壳体1内泄漏，从而保证盘管3内输送的冷热介质和壳体1内的硅油不会进入换热管2，进而保证换热管2内的洁净物料不会被污染。此外，一旦换热管2和/或盘管3发生破裂，壳体1内的负压状态即会被破坏，通过负压表9的数值变化可以获知这一情况，以便及时停机检修，避免洁净物料和/或冷热介质的大量泄漏。

当本双管式无串管换热器的换热管2需要进行高温灭菌时，壳体1内的负压通过打开真空阀61而泄掉，打开硅油阀41，则壳体1内的硅油因重力而流入低位的硅油储箱5内，避免硅油留在壳体1内吸收换热管2内的高温热量，造成热量损失和浪费，影响换热管2的杀菌效果。

当本双管式无串管换热器不工作时，壳体1内的负压通过打开真空阀61而泄掉，打开硅油阀41，则壳体1内的硅油因重力而流入低位的硅油储箱5内进行储存，以便下次使用。

实施例2

双管式无串管换热器，其与实施例1的区别在于：在真空管6和壳体1的连通处设有气体压力传感器，气体压力传感器还电连接有控制器，本实施例中，气体压力传感器采用PTY708F负压传感器，控制器为PLC。进料腔21远离换热管2的一端连通有进料管，进料管上设有进料阀，出料腔22远离换热管2的一端连通有出料管，出料管上设有出料阀；盘管3的冷热介质入口31处设有入口阀，盘管3的冷热介质出口32处设有出口阀；进料阀、出料阀、入口阀和出口阀均为电动阀，且进料阀、出料阀、入口阀和出口阀均与PLC电连接。具体的，负压传感器的信号输出端与PLC的信号输入端电连接，PLC的信号输出端与进料阀、出料阀、入口阀和出口阀的信号输入端电连接。

换热管2内输送的洁净物料和盘管3内输送的冷热介质在壳体1内进行换热的过程中，负压传感器实时监测壳体1内的压力，并反馈压力识别信号至PLC。一旦换热管2和盘管3任一管路裂缝而漏料，即会导致壳体1内的负压状态被破坏，此时负压传感器传递给PLC的压力识别信号显示壳体1内的压力大于压力阈值，PLC根据该压力识别信号控制进料阀、出料阀、入口阀和出口阀关闭，来实现整个双管式无串管换热器的停机，方便对壳体1内的换热管2和盘管3进行检修。

本方案在真空管道6和壳体1的连通处设置负压传感器，并将负压传感器与PLC电连接，一旦换热管2和/或盘管3发生泄漏，PLC即可根据负压传感器传递的压力识别信号及时控制整个换热器停机，相比于人工实时监测负压表9的读数变化，本方案能够保证泄漏发生后换热器停机的及时性，避免换热管2内的洁净物料和/或盘管3内的冷热介质发生过多泄漏。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.双管式无串管换热器，包括壳体和设置在壳体内的换热管，其特征在于：所述换热管用于输送洁净物料，换热管的两端从壳体的两端穿出，且换热管的一端连通有进料腔，换热管的另一端连通有出料腔；壳体内还设有缠绕在换热管上的盘管，盘管的两端从壳体的侧壁穿出，且盘管的一端为冷热介质入口，盘管的另一端为冷热介质出口；壳体连通有导热介质管道，导热介质管道的另一端连通有导热介质储箱，导热介质管道上设有导热介质阀；壳体还连通有抽真空装置。

2.根据权利要求1所述的双管式无串管换热器，其特征在于：所述抽真空装置包括文丘里射流器，文丘里射流器上连通有真空管道和压缩空气管道，真空管道的另一端与壳体连通，压缩空气管道的另一端连通空气压缩机；真空管道上设有真空阀，压缩空气管道上设有压缩空气阀。

3.根据权利要求2所述的双管式无串管换热器，其特征在于：所述真空管道上还设有负压表，负压表位于真空阀和壳体之间。

4.根据权利要求3所述的双管式无串管换热器，其特征在于：所述导热介质管道于壳体的最低处与壳体连通，且导热介质储箱的高度低于壳体的高度。

5.根据权利要求4所述的双管式无串管换热器，其特征在于：所述导热介质阀设置在导热介质管道与壳体连通处。

6.根据权利要求5所述的双管式无串管换热器，其特征在于：所述导热介质储箱的顶部设有呼吸阀。

7.根据权利要求6所述的双管式无串管换热器，其特征在于：所述换热管的数量为若干根，且若干根换热管交错排列成若干列，盘管呈S形依次穿过相邻两列换热管。

8.根据权利要求7所述的双管式无串管换热器，其特征在于：所述冷热介质入口的高度低于冷热介质出口的高度。

9.根据权利要求1-8任一项所述的双管式无串管换热器，其特征在于：所述导热介质为硅油。

10.根据权利要求9所述的双管式无串管换热器，其特征在于：所述壳体内设有气体压力传感器，气体压力传感器电连接有控制器，气体压力传感器检测壳体内的压力，并反馈压力识别信号至控制器，控制器根据压力识别信号控制换热器的启闭。

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