CN117053603A - 一种节能型不锈钢换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型不锈钢换热器，包括用于热流体流通的管程和用于冷流体流通的壳程；管程设有主换热管和辅换热管，主换热管和辅换热管之间沿轴向连接有多个涡状管，涡状管的两端分别与主换热管和辅换热管连通，主换热管具有封闭端和开口端，主换热管的封闭端连接有驱动件，驱动件能够驱动主换热管相对辅换热管旋转，使得涡状管收卷或放松；本发明通过在管程上设置主换热管和辅换热管，并在主换热管和辅换热管之间设置多个涡状管，以及设置驱动件能够驱动主换热管旋转，从而通过驱动件带动主换热管旋转，进而使得涡状管收卷或放松，从而改变有效换热面积，以适用热流体的温度变化，提高换热效率，利于减少热损耗，更节能。

Description

一种节能型不锈钢换热器

技术领域

本发明涉及换热技术领域，特别是涉及一种节能型不锈钢换热器。

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占有重要地位。

现有的换热器在换热过程中，有效换热面积是固定不变的，而热流体的温度不是恒定不变的，当热流体的温度较高时，需要更大的换热面积进行热交换，以提高换热效率，避免能源浪费，而在热流体的温度较低时，则无需更大的换热面积，即可满足热交换。因此，现有换热器存在换热效率不佳的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种节能型不锈钢换热器。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种节能型不锈钢换热器，包括用于热流体流通的管程和用于冷流体流通的壳程；

所述管程设有主换热管和辅换热管，所述主换热管和辅换热管之间沿轴向连接有多个涡状管，所述涡状管的两端分别与主换热管和辅换热管连通，所述主换热管具有封闭端和开口端，所述主换热管的封闭端连接有驱动件，所述驱动件能够驱动主换热管相对辅换热管旋转，使得涡状管收卷或放松。

可选地，所述涡状管包括弹性管和柔性管，所述弹性管的一侧和柔性管的一侧均设有平面结构，所述弹性管的平面结构和柔性管的平面结构相互贴靠固定，从而形成截面呈圆形的涡状管。

可选地，所述柔性管外壁沿其涡状方向间隔设有多个膨胀腔室，所述膨胀腔室内填充有热膨胀物质，所述热膨胀物质在受热温度达到一定时能够发生膨胀。

可选地，还包括换热壳体和两个设于换热壳体两端的管箱，所述换热壳体两端设有壳程入口和壳程出口，一个所述管箱内设有管程入口，另一个所述管箱设有管程出口，所述主换热管和辅换热管穿设于换热壳体内，且所述主换热管的开口端与管程出口连通，所述辅换热管与管程入口连通。

可选地，所述壳程内设有螺旋挡板。

可选地，所述螺旋挡板沿其旋向设有若干通孔，所述通孔内设置有多孔介质。

可选地，设置管程入口的所述管箱内设有隔板，所述隔板将该管箱分隔为两个独立的空间，所述驱动件设于其中一个空间内，所述管程入口通过另一个空间与辅换热管连通。

可选地，所述辅换热管包括第一连通管、末端管以及多个设于第一连通管和末端管之间的连接组件，所述连通管与管程入口连通，多个所述连接组件之间依次通过第二连通管串接在一起，位于最外侧的两个涡状管分别对应与连通管和末端管连通，其余的涡状管与对应的第二连通管连通，位于最外侧的两个连接组件分别与第一连通管和末端管连通。

可选地，所述连接组件包括连接管，所述连接管为具有弹性的铜管，所述连接管内活动设有防冲板，所述防冲板与连接管之间设有沿连接管轴向设置的弹簧，所述防冲板上开设有若干分流孔，所述防冲板背向弹簧的一侧设有导流筒。

可选地，所述主换热管在相邻两个涡状管之间套接有基管，所述基管内侧壁均布有冲击槽，所述冲击槽包括倾斜段和竖直段，所述竖直段垂直于主换热管的轴线。

本发明的有益效果为：本发明通过在管程上设置主换热管和辅换热管，并在主换热管和辅换热管之间设置多个涡状管，以及设置驱动件能够驱动主换热管旋转，从而通过驱动件带动主换热管旋转，进而使得涡状管收卷或放松，从而改变有效换热面积，以适用热流体的温度变化，提高换热效率，利于减少热损耗，更节能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的剖面示意图；

图3是本发明的部分结构示意图；

图4是本发明涡状管的结构示意图；

图5是本发明辅换热管的结构示意图；

图6是本发明连接组件的剖面示意图；

图7是本发明基管的剖面示意图；

附图标记说明：11、主换热管；12、辅换热管；121、第一连通管；122、末端管；123、连接组件；1231、连接管；1232、防冲板；1233、弹簧；1234、导流筒；124、第二连通；13、涡状管；131、弹性管；132、柔性管；133、膨胀腔室；14、驱动件；15、管箱；16、管程入口；17、管程出口；18、隔板；19、基管；191、冲击槽；1911、倾斜段；1912、竖直段；21、换热壳体；22、壳程入口；23、壳程出口；24、螺旋挡板；3、支撑架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

如图1至图7所示，本实施例所述的一种节能型不锈钢换热器，包括用于热流体流通的管程和用于冷流体流通的壳程；

所述管程设有主换热管11和辅换热管12，所述主换热管11和辅换热管12之间沿轴向连接有多个涡状管13，所述涡状管13的两端分别与主换热管11和辅换热管12连通，所述主换热管11具有封闭端和开口端，所述主换热管11的封闭端连接有驱动件14，所述驱动件14能够驱动主换热管11相对辅换热管12旋转，使得涡状管13收卷或放松。优选地，驱动件14为电机。主换热管11采用不锈钢制成。

具体的，本实施例的节能型不锈钢换热器，通过管程通入热流体，通过壳程通入冷流体，热流体和冷流体在流通过程中进行热交换，根据实际使用情况，通入管程的热流体温度会发生变化，而通入壳程的冷流体温度恒定，管程和壳程之间流体的温度差（△T）则随之变化，当温度差（△T）较大时，驱动件14带动主换热管11旋转，主换热管11同步带动各个涡状管13放松，相邻管壁之间的间隙增大，从而增大有效换热面积，使得温度较高的热流体能够充分进行热交换；

当温度差（△T）较小时，驱动件14带动主换热管11反向旋转，使得各个涡状管13收卷，此时由于涡状管13的管壁之间存在相互贴靠部分，使得有效换热面积减小，以适应热流体温度相对较低时的热交换。

本实施例通过在管程上设置主换热管11和辅换热管12，并在主换热管11和辅换热管12之间设置多个涡状管13，以及设置驱动件14能够驱动主换热管11旋转，从而通过驱动件14带动主换热管11旋转，进而使得涡状管13收卷或放松，从而改变有效换热面积，以适用热流体的温度变化，提高换热效率，利于减少热损耗，更节能。

同时，本实施例通过设置主换热管11、辅换热管12和涡状管13，从而延长热流体的流通路径，进一步提高换热效率。

如图4所示，本实施例所述的节能型不锈钢换热器，在一些实施例中，所述涡状管13包括弹性管131和柔性管132，所述弹性管131的一侧和柔性管132的一侧均设有平面结构，所述弹性管131的平面结构和柔性管132的平面结构相互贴靠固定，从而形成截面呈圆形的涡状管13。具体地，弹性管131由不锈钢材质制成，从而利用弹性管131在主换热管11旋转时，能够带动柔性管132进行产生形变和恢复形变，以改变有效换热面积。当温度差（△T）较大时，弹性管131带动柔性管132放松，此时弹性管131和柔性管132的外壁均能够与冷流体接触，从而达到增大有效换热面积的效果，提高换热效果；当温度差（△T）较小时，弹性管131带动柔性管132收卷，使得柔性管132的外壁压靠在弹性管131的外壁上，此时由于弹性管131和柔性管132的外壁部分被遮挡，不能直接与冷流体接触，从而达到减小有效换热面积的效果。本实施例通过设置柔性管132，从而在收卷时，弹性管131对柔性管132产生挤压，使得柔性管132的形变量增大，从而能够覆盖更多的弹性管131外壁的面积，从而使得有效换热面积的调整范围更大，调整效果更明显。

如图4所示，本实施例所述的节能型不锈钢换热器，在一些实施例中，所述柔性管132外壁沿其涡状方向间隔设有多个膨胀腔室133，所述膨胀腔室133内填充有热膨胀物质，所述热膨胀物质在受热温度达到一定时能够发生膨胀。热膨胀物质可以是热膨胀气体，如氮气、二氧化碳等，也可以是热膨胀液体，如液态金属铅、汞。具体的，在当温度差（△T）较大时，即热流体的温度较高，此时涡状管13放松，流经涡状管13内的热流体使得膨胀腔室133内的热膨胀物质受热，热膨胀物质在受热温度达到一定时发生膨胀，体积增大，从而进一步增大有效换热面积，进一步提高换热效率。

如图1和图2所示，本实施例所述的节能型不锈钢换热器，在一些实施例中，还包括换热壳体21和两个设于换热壳体21两端的管箱15，所述换热壳体21两端设有壳程入口22和壳程出口23，一个所述管箱15内设有管程入口16，另一个所述管箱15设有管程出口17，所述主换热管11和辅换热管12穿设于换热壳体21内，且所述主换热管11的开口端与管程出口17连通，所述辅换热管12与管程入口16连通；

所述管程入口16、管箱15、辅换热管12、涡状管13、主换热管11、管箱15、管程出口17形成管程，所述壳程入口22、换热壳体21、壳程出口23形成壳程。管箱15、换热壳体21均采用不锈钢制成。

实际使用时，热流体通过管程入口16进入管箱15内，然后从管箱15进入辅换热管12内，接着从辅换热管12进入各个涡状管13内，经过涡状管13后进入主换热管11内，然后从主换热管11流出至管箱15后，从管程出口17流程，完成热交换过程；而冷流体通过壳程入口22进入换热壳体21内，与辅换热管12、涡状管13、主换热管11接触进行热交换，然后再从壳程出口23流出，从而完成热交换过程。

如图2和图3所示，本实施例所述的节能型不锈钢换热器，在一些实施例中，所述壳程内设有螺旋挡板24。优选地，螺旋挡板24采用不锈钢制成。对于现有采用直流挡板方式，冷流体在直流挡板两端会形成明显的相对涡流滞止区，从而减小了真正能高效传热的强制紊流区范围，同时直流挡板与换热壳体21、换热管之间的缝隙存在泄露流动，导致换热性能的较低；本实施例采用螺旋挡板24，使得冷流体沿螺旋挡板24绕换主换热管11作螺旋运动形成紊流，使壳程路径增长，实现冷流体与辅换热管12、涡状管13和主换热管11充分接触，克服了涡流滞止区的现象，同时，由于螺旋挡板24的流道中压差和流速分布比较均匀，减少了泄露流动，有利于提高换热性能。

如图2和图3所示，本实施例所述的节能型不锈钢换热器，在一些实施例中，所述螺旋挡板24沿其旋向设有若干通孔，所述通孔内设置有多孔介质（图中并未显示）。具体地，多孔介质可以采用过滤设备中的滤器，还可以是碳化硅多孔陶瓷、泡沫金属中的一种。通过设置多孔介质，从而在壳程中增加对冷流体的扰动，强化对流换热效果。

如图2所示，本实施例所述的节能型不锈钢换热器，在一些实施例中，设置管程入口16的所述管箱15内设有隔板18，所述隔板18将该管箱15分隔为两个独立的空间，所述驱动件14设于其中一个空间内，所述管程入口16通过另一个空间与辅换热管12连通。本实施例通过设置隔板18将管箱15内分隔为两个独立的空间，以便驱动件14的安装，避免流入管箱15内的热流体对驱动件14造成影响。

如图2、图3和图5所示，本实施例所述的节能型不锈钢换热器，在一些实施例中，所述辅换热管12包括第一连通管121、末端管122以及多个设于第一连通管121和末端管122之间的连接组件123，所述连通管与管程入口16连通，多个所述连接组件123之间依次通过第二连通124管串接在一起，位于最外侧的两个涡状管13分别对应与连通管和末端管122连通，其余的涡状管13与对应的第二连通124管连通，位于最外侧的两个连接组件123分别与第一连通管121和末端管122连通。第一连通管121、末端管122、第二连通124均采用不锈钢制成。

实际使用时，热流体经过第一连通管121流入第一个连接组件123内，然后通过第二连通124管流入下一个连接组件123内，如此直至流入至最后一个连接组件123内，从而进入末端管122内，使得各个涡状管13内均可通入热流体。

优选地，如图5和图6所示，所述连接组件123包括连接管1231，所述连接管1231为具有弹性的铜管，所述连接管1231内活动设有防冲板1232，所述防冲板1232与连接管1231之间设有沿连接管1231轴向设置的弹簧1233，所述防冲板1232上开设有若干分流孔，所述防冲板1232背向弹簧1233的一侧设有导流筒1234。具体的，热流体流入铜管内，由于铜管具有弹性，热流体流动时使铜管产生振动，从而增强了管内外壁上流体的紊流现象，实现强化传热；热流体对铜管内时冲刷管壁，防冲板1232上弹簧1233能够吸收一定的热流体产生的冲击力，防止振动，保证结构强度不易损坏，同时通过设置导流筒1234，能够对热流体导流，抑制旋涡产生、减小流阻。优选地，导流筒1234内侧壁上设置有锥形导流凸起。

如图2和图3所示，本实施例所述的节能型不锈钢换热器，在一些实施例中，所述主换热管11在相邻两个涡状管13之间套接有基管19，所述基管19内侧壁均布有冲击槽191，所述冲击槽191包括倾斜段1911和竖直段1912，所述竖直段1912垂直于主换热管11的轴线。如此设置，使部分冷流体进入基管19内后，从倾斜段1911进入冲击槽191，在受到竖直段1912的阻挡改变运动方向，径直对位于基管19内的主换热管11部分进行冲击，从而增强热交换效率。

如图1和图2所示，本实施例所述的节能型不锈钢换热器，在一些实施例中，所述换热壳体21外壁的两端设置有用于提供支撑作用的支撑架3。如此设置，便于安装放置在平面上，以保证结构的稳定性。

以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种节能型不锈钢换热器，其特征在于，包括用于热流体流通的管程和用于冷流体流通的壳程；

所述管程设有主换热管和辅换热管，所述主换热管和辅换热管之间沿轴向连接有多个涡状管，所述涡状管的两端分别与主换热管和辅换热管连通，所述主换热管具有封闭端和开口端，所述主换热管的封闭端连接有驱动件，所述驱动件能够驱动主换热管相对辅换热管旋转，使得涡状管收卷或放松。

2.根据权利要求1所述的一种节能型不锈钢换热器，其特征在于，所述涡状管包括弹性管和柔性管，所述弹性管的一侧和柔性管的一侧均设有平面结构，所述弹性管的平面结构和柔性管的平面结构相互贴靠固定，从而形成截面呈圆形的涡状管。

3.根据权利要求2所述的一种节能型不锈钢换热器，其特征在于，所述柔性管外壁沿其涡状方向间隔设有多个膨胀腔室，所述膨胀腔室内填充有热膨胀物质，所述热膨胀物质在受热温度达到一定时能够发生膨胀。

4.根据权利要求1所述的一种节能型不锈钢换热器，其特征在于，还包括换热壳体和两个设于换热壳体两端的管箱，所述换热壳体两端设有壳程入口和壳程出口，一个所述管箱内设有管程入口，另一个所述管箱设有管程出口，所述主换热管和辅换热管穿设于换热壳体内，且所述主换热管的开口端与管程出口连通，所述辅换热管与管程入口连通。

5.根据权利要求4所述的一种节能型不锈钢换热器，其特征在于，所述壳程内设有螺旋挡板。

6.根据权利要求5所述的一种节能型不锈钢换热器，其特征在于，所述螺旋挡板沿其旋向设有若干通孔，所述通孔内设置有多孔介质。

7.根据权利要求4所述的一种节能型不锈钢换热器，其特征在于，设置管程入口的所述管箱内设有隔板，所述隔板将该管箱分隔为两个独立的空间，所述驱动件设于其中一个空间内，所述管程入口通过另一个空间与辅换热管连通。

8.根据权利要求4所述的一种节能型不锈钢换热器，其特征在于，所述辅换热管包括第一连通管、末端管以及多个设于第一连通管和末端管之间的连接组件，所述连通管与管程入口连通，多个所述连接组件之间依次通过第二连通管串接在一起，位于最外侧的两个涡状管分别对应与连通管和末端管连通，其余的涡状管与对应的第二连通管连通，位于最外侧的两个连接组件分别与第一连通管和末端管连通。

9.根据权利要求8所述的一种节能型不锈钢换热器，其特征在于，所述连接组件包括连接管，所述连接管为具有弹性的铜管，所述连接管内活动设有防冲板，所述防冲板与连接管之间设有沿连接管轴向设置的弹簧，所述防冲板上开设有若干分流孔，所述防冲板背向弹簧的一侧设有导流筒。

10.根据权利要求4所述的一种节能型不锈钢换热器，其特征在于，所述主换热管在相邻两个涡状管之间套接有基管，所述基管内侧壁均布有冲击槽，所述冲击槽包括倾斜段和竖直段，所述竖直段垂直于主换热管的轴线。