高效太極模塊高速換熱器的製作方法
2023-08-03 07:18:36
專利名稱：高效太極模塊高速換熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及換熱設備，具體說是一種高效太極模塊高速換熱器。
背景技術：
現有的換熱設備強制湍流換熱器(波紋管換熱器、列管式換熱器)，它通過在兩個 管板之間固定多根直通換熱管，形成二次熱媒所在的管程，外面是一次熱媒(蒸汽)所在的 殼體，一次熱媒在殼體內，散熱損失大、換熱效率低、佔地面積大。蒸汽在殼體內通過放熱自 然冷凝，轉化為凝結水，凝結水溫度高、壓力低，必須加裝疏水器和凝結水室，它才能正常工 作，而且不容易回收利用，需要有專門的凝結水泵和凝結水箱，它才可正常工作，配套設備 投資大，安裝極不方便；換熱係數(K值)非常低，汽-水換熱傳熱係數(K值)為6000-7000W/ (m2. k)；此外，二次熱媒水質普遍較差，在管內流動，容易造成換熱管結垢，長時間工作後容 易造成換熱管堵塞，阻力加大，造成循環泵功率加大，浪費電力，並且，換熱係數大大降低， 浪費了能源，加大了煤耗和電耗，結垢嚴重時，甚至使設備損壞，引起管道的壓力升高，造成 爆管、爆炸等危險，使用壽命短(一般4一6年)，維修成本高，並且維修、清洗極不方便。歐洲蒸汽王子(塞斯波)汽水換熱器，它通過在管板固定螺旋、麻花型的換熱管束， 而形成了二次熱媒所在的管程，外面是一次熱媒所在的殼體，特殊的結構形式不便於安裝。 一次熱媒在殼體內衝擊螺旋、麻花型換熱管束後，將蒸汽熱量釋放完之後，轉化為凝結水， 凝結水溫度高、壓力低，必須加裝疏水器，它才能正常工作，而且不容易回收利用，需要有專 門的凝結水泵和凝結水箱，一次熱媒(蒸汽)所在的筒體，行程短，容易造成一次熱媒放熱不 充分、不徹底，形成了浪費能源等缺點，換熱係數(K值)低，汽-水換熱傳熱係數(K值)為 7000-9500W/ (m2.k);此外，螺旋、麻花型的換熱管束受結構形式的影響，不能維修，只能是 一次性報廢，造成使用壽命短，一般3_5年(304材質不鏽鋼)、能源大量浪費，不符合節能、 減排的國策。總結上述設備存在的的問題是
A、製造工藝複雜，成本高；
B、鈣鎂離子易結晶；
C、設備熱效率低，浪費能源，運行費用高；
D、不能維修，一次性報廢，使用壽命短；
E、一、二次熱媒在同一管體，沒隔離，不分回程，內管阻力大，被壓溫度過高，被壓壓降 損失大，只能加疏水及凝結水泵和凝結水箱才能正常工作。一次熱媒溫度過高，一次熱媒溫 度高於二次熱媒35°C -50°C以上，即浪費了能源，又加大了其他配套設備投資，同時加大了 佔地面積；
3F、被加熱行程短，機械損耗大，易滲漏；
G、安裝工藝複雜，不便於安裝。
發明內容
本發明的目的是提供一種高速高效換熱、節省佔地面積、可模塊式布置、安裝方 便、節省能源、無噪音、維修清洗方便的高效太極模塊高速換熱器。本發明的目的是這樣實現的，設計一種高效太極模塊高速換熱器，至少包託殼程 和管程，其特徵是一次熱媒進口法蘭、一次熱媒出口法蘭、封頭、換熱管形成管程，一次熱 媒進口法蘭在左封頭上，一次熱媒出口法蘭在右封頭上，左封頭和右封頭分別與殼體兩端 的殼體法蘭法蘭連接，管板焊接在殼體兩端內管內，將管內分成左、中、右三個獨立密封腔 體，換熱管固定在兩端的管板上；二次熱媒進口法蘭、二次熱媒出口法蘭與殼體連接形成殼 程，二次熱媒進口法蘭在殼體的右下前端，二次熱媒出口法蘭在殼體的左上端，殼體內由隔 板上下隔開形成上下多層腔室；一次熱媒經一次熱媒進口法蘭進入左密封腔體，流經伸進 左密封腔體內的換熱管後，再進入右密封腔體，由伸進右密封腔體內的換熱管出口經一次 熱媒出口法蘭輸出；二次熱媒經二次熱媒進口法蘭經過多層上下腔室後由二次熱媒出口法 蘭排出。所述換熱管在兩端的管板上固定，換熱管一端通左腔體，另一端通右腔體，中間有 折流板垂直分布在殼體水平方向上，折流板為水平方向一上一下分布。所述換熱管由S狀分開形成左右兩個大區，兩個大區由封頭隔板分成上中下三個 小區。所述的管程是高溫蒸汽通道。所述的殼程是水流通道。所述的換熱管採用雙波紋螺麻紫銅管、鎳合金或鎳鈦合金管。二次熱媒通過殼體下部二次熱媒進口法蘭進入殼體，然後通過隔板導流和折流板 折流，經過上下腔室的大小變化，一次熱媒與二次熱媒形成逆流和錯流，然後二次熱媒從殼 體頂部的二次熱媒出口法蘭流出。所述殼體上有溫度計接口、壓力表接口以及安全閥接口。本發明的有益效果殼體採用低合金鋼板製作，換熱管束為(tl6、19、25X (2.0) 1. 5mm的雙波紋螺麻紫銅管、鎳合金或鎳鈦合金管。本換熱器一般優點如承壓能力高，被 壓壓降損失小，區域加熱效率高，耐溫性能好，製造工藝成熟，容積大(是其他換熱器的一至 三陪)，成本較低，維護管理簡便，使用壽命長等性能外，還具有下列重要特點
(1)結構緊湊，體型小，多臺使用時可上下、左右模塊式布置，節省用地面積和建築高 度。節省建築投資，便於設計布置，同時運行操作檢修方便；
(2)高效太極模塊高速換熱器的換熱管束分單元、按照太極理論科學布置，每個單元的 換熱管束利用率高，無換熱死角，同時尺寸和重量較小，便於維修和清洗；
(3)密封效果好，高效太極模塊高速換熱器的殼體連接採用焊接，換熱管束和管板採用 焊接、液壓脹接，牢固可靠；(4)工藝科學，便於檢修，工藝管道便於安裝，換熱管束每個單元獨立設置，檢修時只需 打開換熱器前後封頭，換熱管束內部一目了然，簡單方便，封頭和管板密封用墊板可反覆使 用，一般不用更換；
(5)換熱係數高，節省換熱面積，高效太極模塊高速換熱器一般換熱係數(K值)，汽-水 換熱傳熱係數(K值)為9490——10359. 13ff/(m2. k)，換熱係數比強制湍流換熱器大近1倍 左右，換熱面積可減少40-60% ；換熱係數比歐洲蒸汽王子大25——35%左右；
(6)高效新型，區域加熱，熱利用率高。高效太極高速加熱器汽_水換熱排出的凝結水 溫度低(HGTJ-Q-S系列在30°C以下)一般在65°C以下，既無漏汽損失，也不需要安裝疏水 器；流道多，區域加熱分超高溫區、高溫區、中高溫區、中溫區、低溫區、超低溫區；換熱區 域不在同一管程內，分區加熱，換熱充分，出水溫度穩定；
(7)高效太極模塊高速換熱器汽-水換熱(HGTJ-Q-N、HGTJ-Q-K、HGTJ-Q-S、HGTJ-Q-T 系列)排出的凝結水壓力為蒸汽壓力的60—70%以上，可利用自身的餘壓回流至鍋爐房或 者補水箱；節省了凝結水回收系統的設備和站房投資，同時設計和管理均大為方便；
(8)流體力學水力特性好，一次熱媒和二次熱媒的流動阻力小，流速穩定，設計從壓降 和換熱係數的最佳組合關係的角度出發，以最小的壓降損失換取最高的換熱效果，讓您使 用時付出更少，獲益更多；
(9)特殊的換熱管布置方式增大了流速，提高了傳熱膜係數，從而提高總傳熱係數，使 換熱器的結構緊湊，湍流狀態更強烈；高效太極模塊高速換熱器獨特的設計，應用最少的能 源達到最佳的換熱效果；
(10)使用壽命長，使用壽命為20年以上。
下面結合實施例附圖對本發明作進一步說明 圖1是本發明的結構剖面示意圖2是圖1中a_a方向的剖面示意圖； 圖3是圖1中b— b方向的剖面示意圖； 圖4是圖1中c—c方向的剖面示意圖。圖中1、一次熱媒出口法蘭；2、一次熱媒進口法蘭；3、左封頭；4、殼體法蘭；5、管 板；6、二次熱媒出口法蘭；7、溫度計接口 ；8、二次熱媒進口法蘭；9、壓力表接口 ；12、殼體； 11、安全閥接口 ；10、折流板；13、換熱管；14、隔板；15、封頭隔板；16、排汙口 ；17、右封頭。
具體實施例方式
如圖1、圖2、圖4所示，高效太極模塊高速換熱器，至少包括殼程和管程，一次熱媒 進口法蘭2、一次熱媒出口法蘭1、封頭、換熱管13形成管程，一次熱媒進口法蘭2在左封頭 3上，一次熱媒出口法蘭1在右封頭17上，左封頭3和右封頭17分別與殼體12兩端的殼體法蘭4法蘭連接，管板5焊接在殼體12兩端內管內，將管內分成左、中、右三個獨立密封腔 體，換熱管13固定在兩端的管板5上。二次熱媒進口法蘭8、二次熱媒出口法蘭6與殼體12連接形成殼程，二次熱媒進口 法蘭8在殼體12的右下前端，二次熱媒出口法蘭6在殼體12的左上端，殼體12內由隔板 14上下隔開形成上下多層腔室。換熱管13在兩端的管板5上固定，換熱管13 —端通左腔體，另一端通右腔體，中 間有折流板10垂直分布在殼體12水平方向上，折流板10為水平方向一上一下分布。換熱管13由太極原理的S狀分開形成左右兩個大區，兩個大區由封頭隔板15分 成上中下三個小區。工作時，一次熱媒經一次熱媒進口法蘭2進入左密封腔體，流經伸進左密封腔體 內的換熱管13後，再進入右密封腔體，由伸進右密封腔體內的換熱管13出口經一次熱媒出 口法蘭1輸出。二次熱媒經二次熱媒進口法蘭8經過多層上下腔室後由二次熱媒出口法蘭 6排出。如圖3所示，本發明的換熱管13由太極原理的S狀分開形成左右兩個大區，兩個 大區由封頭隔板15分成上中下三個小區，共6個區，如圖中的A、B、C、D、E、F。從一次熱媒進 口法蘭2處至一次熱媒出口法蘭1經科學計算按比例逐漸遞減，因為換熱管13的排列布置 是呈逐漸遞減的，因此，當一次熱媒即高溫蒸汽在放熱過程中逐漸轉化為低溫凝結水的整 個放熱過程中，每個回程內的換熱管13均是滿狀的，因此一次熱媒在換熱管13內流動時， 仍能保持較高的流速，形成強烈的錯流。同理，二次熱媒通過二次熱媒進口法蘭8進入殼體 12內，二次熱媒經過由隔板14所隔成的多個上下腔室，以及由折流板10所起到的折流作 用，一次熱媒和二次熱媒完全是逆流、錯流，加上太極形式的獨特的換熱管13排列方式，每 一個腔室內的流通截面積(即水流所通過殼體的面積)也發生了不同的變化(即流通截面積 大小不一樣)，二次熱媒在殼體內呈螺旋、活塞形不規則流動，因而，二次熱媒形成了強烈的 錯流，強烈的錯流增強了換熱效果，大大提高了換熱係數。二次熱媒通過殼體下部二次熱媒進口法蘭8進入殼體12，然後通過隔板14導流和 折流板10折流，經過上下2個、3個或者多個大小不同的腔室(因為換熱管的逐漸遞減，形成 了大小不同的腔室；相同質量的水，溫度升高，密度減小，體積相應的增大)，因為二次熱媒 一直是個吸熱膨脹的過程，腔室的大小變化，一次熱媒與二次熱媒形成強烈的逆流和錯流， 從而形成傳熱學中的完美換熱流動方式，強烈的逆流和錯流提高了雷諾係數，加大了傳熱 膜係數，促使換熱管13內一次熱媒充分放熱，二次熱媒充分的吸熱，然後從殼體12頂部的 二次熱媒出口法蘭6流出，殼體12上加設有溫度計接口 7、壓力表接口 9以及保護設備正常 安全運行的安全閥接口 11。為了更好的提高本發明的換熱係數(K值)，換熱管採用雙波紋螺麻紫銅管、鎳合金 或鎳鈦合金管，既加大了換熱係數(K值)，又提高了使用壽命。為了減少佔地面積，可以進 行模塊式布置，即兩臺或多臺設備同時使用時可上下、左右模塊式組合布置。為了減少維修成本，採用了固定式管板，容易維修。為了降低散熱損失和達到安全 運行的目的，採用一次熱媒在管程內流動，二次熱媒在殼程內流動，水包圍了蒸汽，改變了 汽包圍水的傳統模式，即降低了散熱損失和達到了安全運行的目的，又提高了熱能利用率， 同時也降低了對保溫材料的要求。
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為了更好的提高設備熱效率，有效利用能源，我們採用了多行程、多流道、多折流、 多腔室錯流。高效太極模塊高速換熱器結構緊湊，體型小，節省用地面積和建築高度，節省 建築投資，便於設計布置，同時運行方便。高效太極模塊高速換熱器採用低合金鋼板和有色 合金製作有效防止了腐蝕。承壓能力高，被壓壓降損失小，熱效率高(99. 7%以上)，耐溫性 能好，製造工藝成熟，成本較低，維護管理簡便等性能，使用壽命長(長達20年以上)，有效的 防止了其他換熱器的一些弊病。是強制湍流換熱器、歐洲蒸汽王子以及其他一些換熱器的 更新產品。雙波紋螺麻紫銅管、鎳合金或鎳鈦合金管作為換熱管13，高效太極模塊高速換熱 器在運行工作時，特殊的形狀、特殊的排管方式，使得換熱管13在殼體12內不停的顫抖和 高頻振動，二次熱媒中的鈣鎂等容易附著結垢的分、離子無法附著，因此換熱管13外壁上 極不容易結垢。運行一段時間後，無法附著的鈣鎂等容易附著結垢的分、離子以及固體雜質等沉 積於殼體12內的底部，通過設置在殼體12底部的排汙口 16排出。
權利要求
高效太極模塊高速換熱器，至少包託殼程和管程，其特徵是一次熱媒進口法蘭(2)、一次熱媒出口法蘭(1)、封頭、換熱管(13)形成管程，一次熱媒進口法蘭(2)在左封頭(3)上，一次熱媒出口法蘭(1)在右封頭(17)上，左封頭(3)和右封頭(17)分別與殼體(12)兩端的殼體法蘭(4)法蘭連接，管板(5)焊接在殼體(12)兩端內管內，將管內分成左、中、右三個獨立密封腔體，換熱管(13)固定在兩端的管板(5)上；二次熱媒進口法蘭(8)、二次熱媒出口法蘭(6)與殼體(12)連接形成殼程，二次熱媒進口法蘭(8)在殼體(12)的右下前端，二次熱媒出口法蘭(6)在殼體(12)的左上端，殼體(12)內由隔板(14)上下隔開形成上下多層腔室；一次熱媒經一次熱媒進口法蘭(2)進入左密封腔體，流經伸進左密封腔體內的換熱管(13)後，再進入右密封腔體，由伸進右密封腔體內的換熱管(13)出口經一次熱媒出口法蘭(1)輸出；二次熱媒經二次熱媒進口法蘭(8)經過多層上下腔室後由二次熱媒出口法蘭(6)排出。
2.根據權利要求1所述的高效太極模塊高速換熱器，其特徵是所述的換熱管(13)在 兩端的管板(5)上固定，換熱管(13)—端通左腔體，另一端通右腔體，中間有折流板(10)垂 直分布在殼體(12)水平方向上，折流板(10)為水平方向一上一下分布。
3.根據權利要求1所述的高效太極模塊高速換熱器，其特徵是所述的換熱管(13)由 S狀分開形成左右兩個大區，兩個大區由封頭隔板(15)分成上中下三個小區。
4.根據權利要求1所述的高效太極模塊高速換熱器，其特徵是所述的管程是高溫蒸 汽通道。
5.根據權利要求1所述的高效太極模塊高速換熱器，其特徵是所述的殼程是水流通道。
6.根據權利要求1所述的高效太極模塊高速換熱器，其特徵是所述的換熱管(13)採 用雙波紋螺麻紫銅管、鎳合金或鎳鈦合金管。
7.根據權利要求1所述的高效太極模塊高速換熱器，其特徵是所述的殼體(12)上有 溫度計接口(7)、壓力表接口(9)以及安全閥接口(11)。
全文摘要
本發明涉及換熱設備，具體說是一種高效太極模塊高速換熱器，至少包託殼程和管程，其特徵是一次熱媒進口法蘭、一次熱媒出口法蘭、封頭、換熱管形成管程，一次熱媒進口法蘭在左封頭上，一次熱媒出口法蘭在右封頭上；二次熱媒進口法蘭、二次熱媒出口法蘭與殼體連接形成殼程；一次熱媒經一次熱媒進口法蘭進入左密封腔體，流經伸進左密封腔體內的換熱管後，再進入右密封腔體，由伸進右密封腔體內的換熱管出口經一次熱媒出口法蘭輸出；二次熱媒經二次熱媒進口法蘭經過多層上下腔室後由二次熱媒出口法蘭排出。它高速高效換熱、節省佔地面積、可模塊式布置、安裝方便、節省能源、無噪音、維修清洗方便。
文檔編號F28D7/16GK101799248SQ20101013690
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者冉東成, 冉東汶, 冉亦默, 冉昭傑, 姜剛, 嶽娜, 師曉娟, 汪宗海 申請人:西安華廣電站鍋爐有限公司