一种高温相变管壳式换热器的制作方法

1.本发明型属于换热器领域，具体涉及一种高温相变管壳式换热器。


背景技术：

2.换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的换热器节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
3.国内外学者对相变材料的强化传热做了大量研究，大部分的强化工作都是集中于单元平板或环管式。在汽汽换热器领域，传统圆管式换热器具有结构坚固、操作弹性大和使用广泛的优点，目前在换热器领域占有重要的地位。但传统圆管式换热器在换热效率、设备结构的紧凑性和金属消耗量等方面都有显著不足，在汽汽换热领域显得尤为突出。


技术实现要素：

4.本发明型提供了一种高温相变管壳式换热器，通过换热管将高温汽体从第一高温腔室导入第二高温腔室，在导入过程中通过低温腔室内的相变材料与换热管进行热交换。
5.为了解决上述技术问题，本发明型提供了一种高温相变管壳式换热器，包括：高温相变管壳式换热器，包括：壳体；分流板，适于将壳体内部分割成高温腔室、低温腔室；隔板，适于将高温腔室分割成第一高温腔室、第二高温腔室；相变换热器，连通第一高温腔室，以通入高温汽体；若干换热管，设置在低温腔室内，其两端分别连接连通第一高温腔室与第二高温腔室；其中所述低温腔室内适于通入相变材料，以使高温汽体流经换热管时进行热交换。
6.进一步，所述分流板上布设有与换热管的端部一一对应连通的分流孔；所述分流孔呈y形，其缩口端同轴连接对应的换热管。
7.进一步，所述缩口端包括：位于中部的直线流道；至少三个螺旋凹纹，分布在直线流道的内壁周侧；至少四个螺旋形流道，分布在直线流道的内壁周侧且顺接所述螺旋凹纹；其中所述直线流道的截面直径等于换热管的管径。
8.进一步，所述换热管适于将低温腔室分割成若干适于相变材料流动的流道；所述换热管的外侧沿轴向布置有若干肋片。
9.进一步，所述低温腔室内错位设置有若干折流板，以使相变材料沿所述流道曲线流动。
10.进一步，所述隔板适于延伸至低温腔室的底端，以将低温腔室分割成第一低温腔室与第二低温腔室；所述换热管适于对折成u形，以使换热管的两端贯穿第一低温腔室与第二低温腔室。
11.进一步，所述低温腔室的底端可拆卸安装有半圆形的端盖，以连通第一低温腔室与第二低温腔室；所述端盖与最外侧的换热管之间留有5～10cm的间隙。
12.进一步，所述第一高温腔室、第二高温腔室上分别开设有高温汽体进口、高温汽体
出口，以使高温汽体在换热管内流动；所述第一低温腔室、第二低温腔室上分别开设有低温汽体出口、低温汽体进口，以使相变材料在低温腔室内流动；以及高温汽体的流动方向与相变材料的流动方向逆向。
13.进一步，所述相变换热器与第一高温腔室之间依次设置有控制阀、温度检测计。
14.进一步，所述壳体包括：内壳、外壳，以及位于二者之间的夹层；其中所述夹层内填充有绝热材料。
15.本发明型的有益效果是，本发明型的高温相变管壳式换热器通过换热管将高温汽体从第一高温腔室导入第二高温腔室，在导入过程中通过低温腔室内的相变材料与换热管进行热交换，能够有效减小工作过程中因高温汽物性参数变化而导致出口低温汽的物性参数波动，使汽汽换热器能够应对高温汽物性参数波动且工作稳定性提升。
16.本发明型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明型而了解。本发明型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
17.为使本发明型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明型的高温相变管壳式换热器的结构示意图；
20.图2是壳体的结构示意图；
21.图3是流道的截面示意图；
22.图4是分流板的板面示意图；
23.图5是分流孔的剖面示意图；
24.图6是分流孔的截面示意图；
25.图中：
26.壳体1000，内壳1100，外壳1200，夹层1300；
27.分流板2000，分流孔2100，缩口端2110，直线流道2111，螺旋凹纹2112，螺旋形流道2113，扩口端2120；
28.高温腔室3000，第一高温腔室3100，高温汽体进口3110，第二高温腔室 3200，高温汽体出口3210；
29.低温腔室4000，第一低温腔室4100，低温汽体出口4110，第二低温腔室 4200，低温汽体进口4210，流道4300，折流板4400，端盖4500；
30.隔板5000；
31.相变换热器6000；
32.换热管7000，肋片7100；
33.温度检测计8000；
34.控制阀9000。
具体实施方式
35.为使本发明型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明型中的实施例，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，都属于本发明型保护的范围。
36.见图1
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图6，本实施例提供了一种高温相变管壳式换热器，包括：壳体1000；分流板2000，适于将壳体内部分割成高温腔室3000、低温腔室4000；隔板5000，适于将高温腔室3000分割成第一高温腔室3100、第二高温腔室3200；相变换热器6000，连通第一高温腔室3100，以通入高温汽体；若干换热管7000，设置在低温腔室4000内，其两端分别连接连通第一高温腔室3100与第二高温腔室 3200；其中所述低温腔室4000内适于通入相变材料，以使高温汽体流经换热管7000时进行热交换。
37.作为分流板的一种可选的实施方式。
38.见图4
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图6，所述分流板2000上布设有与换热管7000的端部一一对应连通的分流孔2100；所述分流孔2100呈y形，其缩口端2110同轴连接对应的换热管7000，其扩口端2120连通第一高温腔室3100。
39.可选的，见图5、图6，所述缩口端2110包括：位于中部的直线流道2111；至少三个螺旋凹纹2112，分布在直线流道2111的内壁周侧；至少四个螺旋形流道2113，分布在直线流道2111的内壁周侧且顺接所述螺旋凹纹2112；其中所述直线流道2111的截面直径等于换热管7000的管径。具体的，沿着高温汽体的流动方向，螺旋凹纹位于分流孔的内壁前端，螺旋形流道位于分流孔的内壁后端，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，可以使高温汽体充分扰动，提高换热效率。
40.作为低温腔室的一种可选的实施方式。
41.可选的，见图3，所述换热管7000适于将低温腔室4000分割成若干适于相变材料流动的流道4300；所述换热管7000的外侧沿轴向布置有若干肋片7100。每根换热管周围布置两个或四个肋片，所述肋片与换热管垂直设置，通过增大换热面积能够减少换热时间。由于肋片对相变材料存在一定的导流作用，可以促进流体在高温相变管壳式换热器内的循环及液相区域的融会贯通。与传统肋片相比，肋片的布置方式能够充分发挥肋片的导流、扰动及增大换热面积的作用，同时减少对相变材料流动的阻碍，有效提高了换热效率，加快换热速率，减小熔化死角的体积。
42.可选的，所述换热管7000弯折呈u形，以使换热管7000在第一低温腔室 4100与第二低温腔室4200均为三层且沿着低温腔室4000的长度方向平行布置。所述流道4300内填充有相变材料，所述相变材料例如但不限于固
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液型相变材料或液
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气型相变材料(如液氮)，在吸收热量后变相呈液态或本案中所述的低温汽体，以在低温腔室4000内流动，能够有效减小工作过程中，因高温汽物性参数变化而导致出口低温汽的物性参数波动，使高温相变管壳式换热器能够应对高温汽物性参数波动，且工作稳定性提升。
43.可选的，见图1，所述低温腔室4000内错位设置有若干折流板4400，所述折流板以使相变材料沿所述流道4300曲线流动。所述折流板的材质为钢材，形状为半圆形的平板状
结构，且与换热管相互垂直。折流板使用钢材能够较大程度消除因热应力变化而产生的形变。
44.可选的，所述低温腔室4000的底端可拆卸安装有半圆形的端盖4500，以连通第一低温腔室4100与第二低温腔室4200；所述端盖4500与最外侧的换热管 7000之间留有5～10cm的间隙。所述端盖通过螺栓与壳体连接，便于拆卸后清洗对壳体内部。
45.进一步，见图1，所述隔板5000适于延伸至低温腔室4000的底端，以将低温腔室4000分割成第一低温腔室4100与第二低温腔室4200；所述换热管7000 适于对折成u形，以使换热管7000的两端贯穿第一低温腔室4100与第二低温腔室4200。换热管可以自由伸缩，相变材料的温差不会导致其产生温差应力，可以实现低温汽体和高温汽体之间的换热，能够最大可能地提高热效率。所述隔板水平布置在壳体内部，将壳体内部分为上、下两个相对独立的空间，即第一高温腔室3100、第二高温腔室3200、第一低温腔室4100、第二低温腔室4200，能够有效增加换热管程，相变材料通过由折流板、隔板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。
46.可选的，见图1，所述第一高温腔室3100、第二高温腔室3200上分别开设有高温汽体进口3110、高温汽体出口3210，以使高温汽体在换热管7000内流动；所述第一低温腔室4100、第二低温腔室4200上分别开设有低温汽体出口 4110、低温汽体进口4210，以使相变材料在低温腔室4000内流动；以及高温汽体的流动方向与相变材料的流动方向逆向。所述壳体为圆柱桶装状结构；壳体的一侧开设有高温汽体进口和低温汽体出口，壳体的相对另一侧开设有高温汽体出口和低温汽体进口；其中高温汽体进口与高温汽体出口相对于隔板对称布置，低温汽体出口与低温汽体进口相对于隔板对称布置。
47.进一步，见图1，所述相变换热器6000与第一高温腔室3100之间依次设置有控制阀9000、温度检测计8000。所述温度检测计布置在相变换热器与第一高温腔室的连接处，能够准确测量高温汽体的温度。所述控制阀布置在温度检测计流动前方，能够根据温度检测计测量的温度数据对高温汽体的流量进行控制，使相变换热器达到最佳工况。
48.作为壳体的一种可选的实施方式。
49.见图2，所述壳体1000包括：内壳1100、外壳1200，以及位于二者之间的夹层1300；其中所述夹层1300内填充有绝热材料。具体的，夹层1300内先填充绝热材料然后抽真空。所述绝热材料例如但不限于纳米绝热材料。
50.综上所述，本发明型的高温相变管壳式换热器通过隔板将壳体内部分割成上下两层，以通过呈u形的换热管穿过第一低温腔室、第二低温腔室，并连接第一高温腔室、第二高温腔室，在换热管输送高温汽体的过程中，通过第一低温腔室、第二低温腔室内的相变材料与换热管进行热交换，可以有效增加换热管程，实现高效换热并有效节省空间。通过分流板上的分流孔可以提高高温汽体的均匀性，并在分流孔的螺旋凹纹扰动及螺旋形流道与直线流道的掺混共同作用，可以使高温汽体充分扰动，提高换热效率。
51.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
52.以上述依据本发明型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员
完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。