超聲波抗垢冷凝器的製造方法

2023-09-17 01:32:40

超聲波抗垢冷凝器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種超聲波抗垢冷凝器，包括超聲波發生系統，所述超聲波發生系統包括超聲波電源以及通過線纜與所述超聲波電源連接的若干個超聲波發射組件，所述超聲波發射組件分為徑向發射組件和軸向發射組件兩種，其中徑向發射組件安裝在所述第一端蓋或第二端蓋上，沿所述換熱管的布置方向發射超聲波，縱向發射組件安裝在所述第一管板和第二管板的外側，沿所述第一管板和第二管板發射超聲波。本實用新型提供了一種具有超聲波抗垢裝置的冷凝器，利用超聲波裝置針對結垢的壁面(即換熱界面)實施在線動態處理，使流體在超聲場作用下，產生空化效應、活化效應、剪切效應、抑制效應進行防除垢。
【專利說明】
超聲波抗垢冷凝器
技術領域
[0001 ]本實用新型屬於換熱設備領域，具體涉及一種抗垢冷凝器。
【背景技術】
[0002]在空調、冷凍冷藏、化工等領域，需要使用大量的換熱設備，換熱設備內的結垢一直是困擾企業的難題。換熱設備結垢影響換熱效率，降低了產能，增加了能耗，增加了企業生產成本，結垢嚴重時還會導致設備達不到生產工藝要求;此外，結垢還會導致垢下腐蝕，縮短設備使用壽命，給設備運行帶來安全隱患。特別是作為主要換熱設備的冷凝器，由於冷凝器的冷卻介質一般是水，而且工程上普遍採用開式冷卻塔作為冷卻水的降溫方式，水質受大氣環境影響，容易滋生微生物及腐蝕產物，水質會逐漸變差造成換熱器結垢;另外在一些熱慄領域，冷凝器裡需要走較高溫度的熱水，所以冷凝器較其他換熱設備更容易結垢；因此防垢、除垢是冷凝器維護保養的一項重要工作。清洗除垢一般分為在線除垢(清洗)和離線(停車)清洗。在線連續清垢的傳統方法有加入阻垢劑，阻垢劑須連續加入，每次用量難以把握，而且水源也有變化，清垢效果時好時壞。離線停車清垢是在全線停車、裝置局部停車或各設備切換條件下進行的，採用的傳統手段有:高壓水噴射(機械清垢法)和化學清洗劑(化學清垢法)等，這種清垢措施影響生產、磨損腐蝕設備、汙染區域環境、損害工人健康等，而且這種定期採用的酸洗或高壓水槍衝洗等除垢方法的缺點是不能防止結垢，清除完畢後，繼續結垢，直到結垢嚴重到威脅正常生產或安全時，再進行檢修除垢，如此重複循環。如何用更方便、更容易、更環保的方式防垢、除垢以成為換熱器應用領域一大難題。
[0003]為了解決上述問題，公開號為CN105241266A公開了一種自動除垢冷凝器，具體公開了包括冷凝器本體，還包括超聲波發生器、與所述超聲波發生器電連接的若干個超聲波振子，所述超聲波振子位於冷凝器本體的外表面。由該文件的說明書和實施例部分可以看出，通過超聲波發生器和超聲波振子向冷凝器本體內發射超聲波，可定期自動清除冷凝器內部的汙垢，不需要停止使用冷凝器，極大地方便了工程應用，且無任何汙染。在一定程度上解決了安全除垢的問題，但是仍然不能一勞永逸地解決冷凝器的內部防垢問題，冷凝器在兩次除垢的間隔段內仍然會結垢，影響冷凝器的換熱效率。另外超聲波是指頻率在20?106 kHz的聲波(波速為1500 m/s，波長為0.01?10 cm )，它的頻率高於人耳聽覺上限值，並且方向性好，穿透能力強，易於獲得較集中的聲能，正是存在上述特性，所以超聲波才能被用來對冷凝器的內部除垢，而冷凝器內部的結垢部位，特別是對換熱性能影響較大的部位，主要集中在冷凝器本體兩端的管板和內部的換熱管外壁上，將超聲波振子固定在冷凝器本體的外表面上，超聲波的發射方向與換熱管的布置方向垂直，由於超聲波的方向性較強，會導致超聲波對冷凝器本體兩端的管板和換熱管的除垢區域較小，因此，為了得到較好的除垢效果，必然要在冷凝器主體的上下側同時安裝數量較多的超聲波振子，從而得到儘可能多的除垢範圍，在一般的小型冷凝器上已經至少需要安裝10個超聲波振子，隨著設備體積的增大，超聲波振子的需求數量也進一步增加，導致了企業的生產成本和維護成本大幅度的增加，經濟性大幅度下降。因此，目前的自動除垢冷凝器仍然需要進一步的改進。

【發明內容】

[0004]發明目的:本實用新型目的在於針對現有技術的不足，提供一種利用超聲波技術防垢、除垢一體的冷凝器，同時還可以提高換熱效率，實現節約能源、保護環境的目的。
[0005]技術方案:本實用新型所述超聲波抗垢冷凝器，包括冷凝器本體，所述冷凝器本體包括殼體，固定在所述殼體兩端的第一端蓋和第二端蓋，以及分別設置在第一端蓋、第二端蓋和殼體之間，封閉殼體的第一管板和第二管板，殼體上設置有製冷劑氣體進口和製冷劑液體出口，殼體內設置有若干根換熱管，各換熱管的兩端穿過第一管板和第二管板，連通第一端蓋和第二端蓋的內腔，所述第一端蓋上設置有冷卻水進口和冷卻水出口；
[0006]還包括超聲波發生系統，所述超聲波發生系統包括超聲波電源以及通過線纜與所述超聲波電源連接的若干個超聲波發射組件，所述超聲波發射組件分為徑向發射組件和軸向發射組件兩種，其中徑向發射組件安裝在所述第一端蓋或第二端蓋上，沿所述換熱管的布置方向發射超聲波，縱向發射組件安裝在所述第一管板和第二管板的外側，沿所述第一管板和第二管板發射超聲波，發射方向與所述換熱管的布置方向垂直。
[0007]本實用新型進一步優選地技術方案為，所述超聲波發生系統至少設置有一組徑向發射組件和兩組軸向發射組件。
[0008]優選地，所述徑向發射組件包括固定在所述第一端蓋或第二端蓋上的插入式接頭座和插入式超聲波換能器，所述插入式接頭座為內螺紋套管，所述第一端蓋或第二端蓋上開有通孔，所述插入式接頭座穿過開孔位置與所述第一端蓋或第二端蓋焊接固定，所述插入式超聲波換能器的中部設置有外螺紋，所述插入式超聲波換能器通過內、外螺紋配合固定在所述插入式接頭座上，所述插入式超聲波換能器的端部伸入所述第一端蓋或第二端蓋內，與冷卻水流體接觸。
[0009 ]優選地，所述徑向發射組件設置在所述第二端蓋上。
[0010]優選地，所述第一管板和第二管板上至少分別設置有一組軸向發射組件，所述軸向發射組件包括外置式接頭座和外置式超聲波換能器，所述外置式接頭座為內螺紋套管，與所述第一管板和第二管板焊接固定，所述外置式超聲波換能器端部設置有外螺紋，通過內、外螺紋配合與所述外置式接頭座固定。
[0011]優選地，所述第一管板和第二管板上分別設置有兩組以上軸向發射組件，各軸向發射組件圓周均勻分布在所述第一管板或第二管板上。
[00?2 ] 優選地，所述超聲波電源包括電源單元、主控單元、參數調測單元、顯示單元、功放單元、遙控單元。
[0013]本實用新型的超聲波抗垢冷凝器的抗垢原理是利用超聲波強聲場處理流體，使流體在超聲場作用下，產生空化效應、活化效應、剪切效應、抑制效應:空化效應產生的空穴和氣泡衝擊垢層;剪切效應形成的剪切力作用於垢層，使之鬆散、鬆脫，而不易附著管壁，不能形成垢層;活化效應提高了溶垢能力，微小晶核的大量、快速生成，抑制了管壁結垢速度。
[0014]超聲波的作用既能防止積垢，又能破壞已有積垢，具體來說，超聲波對於硬垢(碳酸鹽垢、化學物質結晶等)的清除原理是:當超聲脈衝振蕩波在金屬(管板、換熱管)中傳播時，壁面振動會帶動其上的垢層一起振動，由於金屬及與之直接接觸的垢層的傳播物理性狀不同，壁面和垢層之間產生微衝性的剪切力和推斥力，對於已有垢層，剪切力和推斥力會使其疲勞、裂紋、疏鬆、破碎而脫落;對於即將黏附的汙垢成分，剛一接觸壁面即被排開，無法穩定停留在壁面上;無論哪種情況，汙垢都會隨著介質的流動被帶走，這是剪切應力效應起到了除垢作用。
[0015]對於軟垢(泥垢、生物垢、化學物質的黏結物等)的清除原理是:當超聲脈衝振蕩波在金屬(管板、換熱管)中傳播時，使與金屬直接接觸的垢層鬆化脫落，由於超聲波頻率很高，在管、板壁傳播時形成很高的加速度，作用於與管、板壁直接接觸的流體介質時，會出現一個微小的真空區域，真空區域剛一形成，附近介質在壓力的作用下就會迅速湧向這一區域來填補真空，形成許多微小的渦流，對壁面形成不問斷的衝刷，同時與垢層接觸的水產生的高速微渦對垢層進行衝刷和清理，高速微渦效應相當於介質隨時都在對壁面進行清洗，可有效防止汙垢的黏附，具有防垢與除垢雙重作用。
[0016]另外，除了防垢與除垢作用外，在沒有汙垢的情況下，超聲波始終會起到強化傳熱的有益效果，原理是:介質在流動時，由於與金屬壁面有摩擦力，會在近壁區域形成滯流層(邊界層)，這一區域的傳熱過程為滯流介質的導熱過程而不是對流換熱過程，而介質的導熱係數較對流換熱係數要低得多，因此滯流層的存在會降低傳熱係數，當有超聲波作用時，超聲波引起的高速微渦可有效破壞滯流層，起到強化傳熱的作用，從而提高換熱效率。
[0017]有益效果:(I)本實用新型提供了一種具有超聲波抗垢裝置的冷凝器，利用超聲波裝置針對結垢的壁面(即換熱界面)實施在線動態處理，使流體在超聲場作用下，產生空化效應、活化效應、剪切效應、抑制效應進行防除垢，而不是對換熱介質液進行處理。無論換熱介質中含垢質的成分、性質、含量如何，它均能阻礙垢層附著在換熱壁面，達到防垢、除垢的目的；同時超聲波引起的高速微渦還可有效破壞滯流層，破壞介質的隔熱層，使傳熱過程由滯流介質的導熱過程變為對流換熱過程，提高了傳熱效果，節約了能源；
[0018](2)本實用新型超聲波抗垢冷凝器，設置了徑向發射組件和軸向發射組件兩種超聲波發射方式，除垢、防垢同步進行，有垢除垢，無垢防垢，低功耗，運行費用低，單臺設備抗垢裝置功率僅需I?2 kW，電源輸出峰值功率連續可調，日常維護工作量小；除垢、防垢全過程中無須使用任何化學藥劑，無腐蝕、無幹擾、無輻射，對環境無汙染，對操作人員及換熱設備無損害，具有在線連續工作、自動化程度高、工作性能可靠等特點；
[0019](3)本實用新型的超聲波抗垢冷凝器由於方向性的變化，以及設置位置的變化，對超聲波換能器數量要求較少，即使在大型換熱設備上，也無需大量增加超聲波換能器，節約成本和能源，間接提高企業的競爭力。
【附圖說明】

[0020]圖1為本實用新型所述超聲波抗垢冷凝器的結構示意圖；
[0021]其中1-第一端蓋、2-第一管板、3-殼體、4-換熱管、5-第二管板、6_第二端蓋、7-插入式接頭座、8-插入式超聲波換能器、9-外置式接頭座、10-外置式超聲波換能器、11-超聲波電源。
【具體實施方式】
[0022]下面通過附圖對本實用新型技術方案進行詳細說明，但是本實用新型的保護範圍不局限於所述實施例。
[0023]實施例:一種超聲波抗垢冷凝器，如圖1所示，包括冷凝器本體，冷凝器本體包括殼體3，固定在殼體兩端的第一端蓋I和第二端蓋6，以及分別設置在第一端蓋1、第二端蓋6和殼體3之間，封閉殼體3的第一管板2和第二管板5，殼體3上設置有製冷劑氣體進口和製冷劑液體出口，殼體3內設置有若干根換熱管4，各換熱管4的兩端穿過第一管板2和第二管板5，連通第一端蓋I和第二端蓋6的內腔，第一端蓋I上設置有冷卻水進口和冷卻水出口。
[0024]還包括超聲波發生系統，超聲波發生系統包括超聲波電源11以及通過線纜與超聲波電源11連接的兩組徑向超聲波發射組件和四組軸向超聲波發射組件，其中徑向發射組件安裝在第二端蓋6上，沿換熱管4的布置方向發射超聲波，縱向發射組件分別安裝在第一管板2和第二管板5的外側，沿第一管板2和第二管板5發射超聲波，發射方向與換熱管4的布置方向垂直;超聲波電源11包括電源單元、主控單元、參數調測單元、顯示單元、功放單元、遙控單元。
[0025]徑向發射組件包括固定在第二端蓋6上的插入式接頭座7和插入式超聲波換能器8，插入式接頭座7為內螺紋套管，第二端蓋6上開有通孔，插入式接頭座7穿過開孔位置與第二端蓋6焊接固定，插入式超聲波換能器8的中部設置有外螺紋，插入式超聲波換能器8通過內、外螺紋配合固定在插入式接頭座7上，插入式超聲波換能器8的端部伸入第二端蓋6內，與冷卻水流體接觸。
[0026]第一管板2和第二管板5上分別圓周均勻分布兩組軸向發射組件，軸向發射組件包括外置式接頭座9和外置式超聲波換能器10，外置式接頭座9為內螺紋套管，與第一管板2和第二管板5焊接固定，外置式超聲波換能器10端部設置有外螺紋，通過內、外螺紋配合與外置式接頭座9固定。
[0027]如上所述，儘管參照特定的優選實施例已經表示和表述了本實用新型，但其不得解釋為對本實用新型自身的限制。在不脫離所附權利要求定義的本實用新型的精神和範圍前提下，可對其在形式上和細節上作出各種變化。
【主權項】
1.超聲波抗垢冷凝器，包括冷凝器本體，所述冷凝器本體包括殼體，固定在所述殼體兩端的第一端蓋和第二端蓋，以及分別設置在第一端蓋、第二端蓋和殼體之間，封閉殼體的第一管板和第二管板，殼體上設置有製冷劑氣體進口和製冷劑液體出口，殼體內設置有若干根換熱管，各換熱管的兩端穿過第一管板和第二管板，連通第一端蓋和第二端蓋的內腔，所述第一端蓋上設置有冷卻水進口和冷卻水出口 ；其特徵在於: 還包括超聲波發生系統，所述超聲波發生系統包括超聲波電源以及通過線纜與所述超聲波電源連接的若干個超聲波發射組件，所述超聲波發射組件分為徑向發射組件和軸向發射組件兩種，其中徑向發射組件安裝在所述第一端蓋或第二端蓋上，沿所述換熱管的布置方向發射超聲波，縱向發射組件安裝在所述第一管板和第二管板的外側，沿所述第一管板和第二管板發射超聲波，發射方向與所述換熱管的布置方向垂直。2.根據權利要求1所述的超聲波抗垢冷凝器，其特徵在於，所述超聲波發生系統至少設置有一組徑向發射組件和兩組軸向發射組件。3.根據權利要求2所述的超聲波抗垢冷凝器，其特徵在於，所述徑向發射組件包括固定在所述第一端蓋或第二端蓋上的插入式接頭座和插入式超聲波換能器，所述插入式接頭座為內螺紋套管，所述第一端蓋或第二端蓋上開有通孔，所述插入式接頭座穿過開孔位置與所述第一端蓋或第二端蓋焊接固定，所述插入式超聲波換能器的中部設置有外螺紋，所述插入式超聲波換能器通過內、外螺紋配合固定在所述插入式接頭座上，所述插入式超聲波換能器的端部伸入所述第一端蓋或第二端蓋內，與冷卻水流體接觸。4.根據權利要求3所述的超聲波抗垢冷凝器，其特徵在於，所述徑向發射組件設置在所述第二端蓋上。5.根據權利要求2所述的超聲波抗垢冷凝器，其特徵在於，所述第一管板和第二管板上至少分別設置有一組軸向發射組件，所述軸向發射組件包括外置式接頭座和外置式超聲波換能器，所述外置式接頭座為內螺紋套管，與所述第一管板和第二管板焊接固定，所述外置式超聲波換能器端部設置有外螺紋，通過內、外螺紋配合與所述外置式接頭座固定。6.根據權利要求5所述的超聲波抗垢冷凝器，其特徵在於，所述第一管板和第二管板上分別設置有兩組以上軸向發射組件，各軸向發射組件圓周均勻分布在所述第一管板或第二管板上。7.根據權利要求1?6任意一項所述的超聲波抗垢冷凝器，其特徵在於，所述超聲波電源包括電源單元、主控單元、參數調測單元、顯示單元、功放單元、遙控單元。
【文檔編號】F28F13/06GK205718650SQ201620619059
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】王雪峰, 趙豐榮, 趙鵬, 王興琴
【申請人】南京冷德節能科技有限公司