CN220018254U - 一种防结垢高效换热器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种防结垢高效换热器，包括壳体和设置在壳体内的左管板、右管板和换热管，换热管的左、右两端分别穿过左管板、右管板连接左管箱和右管箱，壳体上设有壳程进口、壳程出口和手孔；壳体内还设有中心管，中心管限位在左管板和右管板之间，所述换热管涂覆疏水涂层，以使换热管能够自清洁，提高换热效率，换热管盘绕在中心管，相邻的换热管的螺旋方向相反且通过垫条间隔，增大相邻换热管间的间隙，从而降低杂质在间隙内堵塞沉积的几率，从而达到防结垢的效果。

Description

一种防结垢高效换热器

技术领域

本申请属于换热器领域，尤其涉及一种防结垢高效换热器。

背景技术

随着石油化工及煤化工工业以及食品加工行业的飞速发展,缠绕管式换热器作为一种高效、节能的换热器,向着高温化、大型化、高压化和微型化的方向发展，应用的工况也更加苛刻,对换热管的质量和使用寿命要求更高。缠绕管式换热器主要包括缠绕于中心管外的换热管,换热管的两端固定在左、右管板上,换热管在左、右管板之间的部分通过异型垫条和平垫条定位,异型垫条和平垫条轴向间隔布置，安装时，将换热管按一定方向缠绕后放置在轴向间隔分布的平垫条和异形垫条之上,并使螺旋的换热管依次嵌入异型垫条或平垫条的半圆形凹槽内，上述换热管固定方式结构紧凑、换热管之间间隙小，耐高压,能有效防止换热管的振动,在小温差大负荷工况下具有良好的传热性能。

而当壳程走的介质为热媒水、循环水和非除盐水时，水中含有碳酸盐等杂质，水温超过60℃时，碳酸盐受热分解结晶，形成水垢沉积在换热管外壁上，以及换热管之间的间隙间，随着时间的延长，水垢越积越多，严重影响换热效率，增加能耗，短时间内就需要更换换热器，或对换热器进行清理，大大增加了使用成本，由此可见，现有技术有待于进一步地改进和提高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种防结垢高效换热器，以解决换热器结垢影响换热效率，增加能耗的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种防结垢高效换热器，包括壳体和设置在壳体内的左管板、右管板和换热管，换热管的左、右两端分别穿过左管板、右管板连接左管箱和右管箱，壳体上设有壳程进口、壳程出口和手孔；壳体内还设有中心管，中心管限位在左管板和右管板之间，所述换热管涂覆疏水涂层，以使换热管能够自清洁，所述换热管盘绕在所述中心管，相邻的换热管的螺旋方向相反且通过垫条间隔，增大相邻换热管间的间隙。

本实用新型的一种防结垢高效换热器，通过在换热管外涂覆疏水涂层，水垢不易留在换热管上，使换热管表面能够自清洁，而且疏水涂层使换热管的阻力降低，水流速度增加，提高换热效率，同时通过垫条增大相邻两组换热管的间隙，从而降低杂质在间隙内堵塞沉积的几率，从而达到防结垢的效果。

优选的，所述疏水涂层为水性纳米超疏水涂层。

超疏水涂料则是对应固体涂膜的水接触角大于150°的一种具有特殊表面性质的涂料，基于超疏水原理的自清洁表面，由于其独特的表面微观结构和优异的超疏水性能，很难再其表面附着雨、雪、沙等，以其独特的效能得到了广泛的应用，将其涂覆在换热管表面以达到自清洁，防止杂质在换热管壁表面沉积的作用。

优选的，所述水性纳米超疏水涂层的厚度值δ1满足：30um≤δ1≤60um。

优选的，所述垫条的厚度值δ2满足：10mm≤δ2≤15mm。

优选的，还包括辅助清洁结构，所述辅助清洁机构设于相邻换热管间的间隙，用于填充所述间隙，以挤压破碎间隙内的块状杂质，以防止结垢。

通过设置辅助清洁结构，使其有规律的膨胀或收缩以填充间隙空间，从而挤压破碎可能在间隙内堵塞的块状颗粒，使其粉碎跟随流体流出，以防止结垢。

优选的，辅助清洁结构包括清理气囊和鼓吹管，所述清理气囊连通鼓吹管的中空内腔，所述鼓吹管的两端分别穿过左管板和右管板，使所述清理气囊膨胀或收缩，使所述清理气囊能够靠近或远离换热管外壁，从而挤压破碎所述间隙内的块状杂质。

通过将辅助清洁结构设置为清理气囊和鼓吹管，向鼓吹管内鼓吹气体，使清理气囊膨胀或收缩，靠近或远离两侧的换热管外壁，从而能挤压破碎间隙内或者沾附在换热管壁上的块状杂质污垢，使其破碎分散，被壳程内的水流冲走带离，设计更加合理。

优选的，膨胀的所述清理气囊形状适配所述间隙形状。

通过使膨胀的清理气囊形状适配间隙的形状，当清理气囊膨胀后，可以充满间隙空间，从而大范围的破碎空隙内的块状杂质，结构设计更加合理。

优选的，所述清理气囊的表面设置耐磨硅胶层，有助于破碎块状杂质，且清理气囊具有更长的使用寿命。

优选的，所述鼓吹管间隔设置若干清理气囊或所述鼓吹杆设置适配中心管长度的清理气囊。

优选的，所述鼓吹管环绕中心管的中心间隔设置多根。

通过设置多根换热中心管的鼓吹管，可以全方位的对换热管间隙内的块状颗粒进行挤压破碎去除，而且，使用时多根鼓吹管可以，先后顺序设定时间进行膨胀收缩，以降低对壳程内流体的阻力。

上述结构，具有以下有益效果：

1.采用带有水性纳米超疏水涂层的不锈钢圆管作为换热管，选用厚度为10-12mm的平垫条，增大相邻两组换热管的间隙；减小杂质堵塞的可能性；水性纳米超疏水涂层具有很好的疏水性，接触角大于150°，滚动角小于5°，很强的附着力、耐冲击性和耐腐蚀性；保证在长时间复杂的环境下，换热管上的超疏水涂层一直保持良好的超疏水性能；延长了更换换热器的时间，降低了使用成本；超疏水性能降低阻力，降低能耗，提高换热效率；具有自清洁功能，水垢不易留在换热管上，达到防结垢的效果。

2.辅助清洁结构有规律的膨胀或收缩以填充相邻换热管之间的间隙空间，从而挤压破碎可能在间隙内堵塞的块状颗粒，使其粉碎跟随流体流出，以防止结垢沉积，从而达到防结垢的效果，以提高换热效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1绘示了本申请防结垢换热器的一种示意性实施方式结构示意图；

图2绘示了本申请换热管的一种示意性实施方式结构示意图；

图3绘示了本申请辅助清洁结构的一种示意性实施方式结构示意图；

标号说明：

1-管程出口；2-左管板；3-壳程进口；4-换热管；41-不锈钢圆管；42-水性纳米超疏水涂层；5-壳体；6-包扎筒；7-壳程出口；8-右管板；9-管程入口；10-手孔；11-套管；12-锥体；13-中心管；14-垫条；15-辅助清洁结构；150-清理气囊；151-鼓吹管；16-间隙；

具体实施方式

为了更清楚的阐释本实用新型的整体构思，下面再结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施方式的限制。

下面结合附图对本实用新型进行说明：

具体采取的方案是：

如图1-3所示，本实用新型提供了一种防结垢高效换热器，包括壳体5和设置在壳体5内的左管板2、右管板8和换热管4，换热管4的左、右两端分别穿过左管板2、右管板8连接左管箱和右管箱，壳体5上设有壳程进口3、壳程出口7和手孔10；壳体5内还设有中心管13，中心管13限位在左管板2和右管板8之间，换热管4包括管程入口9以及管程出口1且换热管4涂覆疏水涂层，以使换热管4能够自清洁，换热管4盘绕在中心管13，相邻的换热管4的螺旋方向相反且通过垫条14间隔，增大相邻换热管4间的间隙16，考虑到制造和装配的方面性和工艺的实用性，在换热管4外面增加包扎筒6、套管11和锥体12结构，换热管4材质为不锈钢圆管1。

本实用新型的一种防结垢高效换热器，通过在换热管4外涂覆疏水涂层，水垢不易留在换热管4上，使换热管4表面能够自清洁，而且疏水涂层使换热管4的阻力降低，水流速度增加，提高换热效率，同时通过垫条14增大相邻两组换热管4的间隙16，从而降低杂质在间隙16内堵塞沉积的几率，从而达到防结垢的效果。

作为本申请的一个优选的实施例，疏水涂层为水性纳米超疏水涂层42。

本申请选择的超疏水耐磨高硬度纳米涂料，适用于钛、铝合金、镁合金、铜、钢、铸铁等几乎所有金属表面，可达铅笔硬度5H，并可弯曲不龟裂，耐酸，耐蚀，耐磨，是一款环保高性能产品。

进一步的，水性纳米超疏水涂层42的厚度值δ1满足：30um≤δ1≤60um。

在换热管4缠绕前提前喷涂在换热管4上，使涂层均匀，然后烘干，涂层厚度控制在30um≤δ1≤60um，若大于此范围太厚，会影响换热效率，增加涂层成本，若小于此范围，不易喷涂成型，位于此范围，能有效降低防护构件的表面能，使沉积在防护构件表面的水滴接触角趋于最大值，表现出较强的超疏水性能。

作为本申请的一个优选的实施方式，垫条14的厚度值δ2满足：10mm≤δ2≤15mm。

考虑到水中杂质易结垢，选用厚度为10-12mm的平垫条14，普通多为2mm、6mm、8mm，采用厚垫条14增大相邻两组换热管4的间隙16，减小杂质堵塞的可能性，从而减小间隙16内沉积结垢的几率，提高换热效率，降低清理频率。

作为本申请的一个优选的实施方式，还包括辅助清洁结构15，辅助清洁机构设于相邻换热管4间的间隙16，用于填充间隙16，以挤压破碎间隙16内的块状杂质，以防止结垢。

考虑到增大换热管4之间的间隙16，还是可能存在大颗粒块状杂质在间隙16内堵塞结垢，因此在增大的间隙16空间内设置辅助清洁结构15，辅助清洁结构15有规律的膨胀或收缩以填充间隙16空间，从而挤压破碎可能在间隙16内堵塞的块状颗粒，使其粉碎跟随流体流出，以防止结垢，从而达到防结垢效果。

具体的，辅助清洁结构15包括清理气囊150和鼓吹管151，清理气囊150连通鼓吹管151的中空内腔，鼓吹管151的两端分别穿过左管板2和右管板8，使清理气囊150膨胀或收缩，使清理气囊150能够靠近或远离换热管4外壁，从而挤压破碎间隙16内的块状杂质。

通过将辅助清洁结构15设置为清理气囊150和鼓吹管151，向鼓吹管151内鼓吹气体，比如利用气泵，间隔一定时间使气泵工作向鼓吹管151中鼓吹空气，使清理气囊150膨胀后收缩，重复多次，使其靠近或远离两侧的换热管4外壁，从而能挤压破碎间隙16内或者沾附在换热管4壁上的块状杂质污垢，使其破碎分散，被壳程内的水流冲走带离，设计更加合理。

在优选的方案中，膨胀的清理气囊150形状适配间隙16形状。

通过使膨胀的清理气囊150形状适配间隙16的形状，当清理气囊150膨胀后，可以充满间隙16空间，从而大范围的破碎空隙内的块状杂质，结构设计更加合理。

在优选的方案中，清理气囊150的表面设置耐磨硅胶层，有助于破碎块状杂质，且清理气囊150具有更长的使用寿命。

清理气囊150的设置可选择以下实施例中的一种：

实施例1：鼓吹管151间隔设置若干清理气囊150。

实施例2：鼓吹杆设置适配中心管13长度的清理气囊150。

在优选的方案中，鼓吹管151环绕中心管13的中心间隔设置多根。

通过设置多根换热中心管13的鼓吹管151，可以全方位的对换热管4间隙16内的块状颗粒进行挤压破碎去除，而且，使用时多根鼓吹管151可以，先后顺序设定时间进行膨胀收缩，以降低对壳程内流体的阻力。

本实用新型中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

本实用新型所保护的技术方案，并不局限于上述实施方式，应当指出，任意一个实施方式的技术方案与其他一个或多个实施方式中技术方案的结合，在本实用新型的保护范围内。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种防结垢高效换热器，包括壳体和设置在壳体内的左管板、右管板和换热管，换热管的左、右两端分别穿过左管板、右管板连接左管箱和右管箱，壳体上设有壳程进口、壳程出口和手孔；壳体内还设有中心管，中心管限位在左管板和右管板之间，其特征在于，所述换热管涂覆疏水涂层，以使换热管能够自清洁，所述换热管盘绕在所述中心管，相邻的换热管的螺旋方向相反且通过垫条间隔，增大相邻换热管间的间隙。

2.根据权利要求1所述的一种防结垢高效换热器，其特征在于，所述疏水涂层为水性纳米超疏水涂层。

3.根据权利要求2所述的一种防结垢高效换热器，其特征在于，所述水性纳米超疏水涂层的厚度值δ1满足：30um≤δ1≤60um。

4.根据权利要求1所述的一种防结垢高效换热器，其特征在于，所述垫条的厚度值δ2满足：10mm≤δ2≤15mm。

5.根据权利要求1所述的一种防结垢高效换热器，其特征在于，还包括辅助清洁结构，所述辅助清洁结构设于相邻换热管间的间隙，用于填充所述间隙，以挤压破碎间隙内的块状杂质，以防止结垢。

6.根据权利要求5所述的一种防结垢高效换热器，其特征在于，辅助清洁结构包括清理气囊和鼓吹管，所述清理气囊连通鼓吹管的中空内腔，所述鼓吹管的两端分别穿过左管板和右管板，使所述清理气囊膨胀或收缩，使所述清理气囊能够靠近或远离换热管外壁，从而挤压破碎所述间隙内的块状杂质。

7.根据权利要求6所述的一种防结垢高效换热器，其特征在于，膨胀的所述清理气囊形状适配所述间隙形状。

8.根据权利要求6所述的一种防结垢高效换热器，其特征在于，所述清理气囊的表面设置耐磨硅胶层。

9.根据权利要求6所述的一种防结垢高效换热器，其特征在于，所述鼓吹管间隔设置若干清理气囊或所述鼓吹管设置适配中心管长度的清理气囊。

10.根据权利要求6所述的一种防结垢高效换热器，其特征在于，所述鼓吹管环绕中心管的中心间隔设置多根。