一种管内自动除垢壳管式换热器及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种管内自动除垢壳管式换热器及控制方法，通过利用物理原理，采用机械的可不断循环的方法对换热器内表面进行不断的除垢，既耗能小又能有效的清除污垢，大大的减少了污垢对换热器换热性能的影响，本方案与化学除污垢法不同，通过物理方法，利用水流动力推动换热管内金属球，从而可以有效且节能地去除管内污垢，保障仪器寿命与换热效率，其也与传统的物理除污垢法不同，不利用任何外加器械，通过优化换热管管道结构与利用管内水流能量推动管内金属球对换热管内壁进行清洁，再结合除垢球浮力特性，令除垢球在换热管内进行循环运动，从而高效、节能地进行管内除垢，保证仪器寿命与换热效率。

A Shell-and-Tube Heat Exchanger with Automatic Scale Removal in Tube and Its Control Method

The invention discloses an in-pipe automatic descaling shell-and-tube heat exchanger and its control method. By utilizing the physical principle and adopting the method of mechanical continuous circulation, the inner surface of the heat exchanger is continuously descaling, which not only consumes less energy but also can effectively remove the fouling, and greatly reduces the influence of fouling on the heat transfer performance of the heat exchanger. The scheme is different from the chemical descaling method, and through physical method. Using hydrodynamic force to drive metal balls in heat exchanger tubes can effectively and economically remove dirt in tubes, ensure the life of instruments and heat transfer efficiency. It is also different from traditional physical dirt removal methods, and does not use any additional equipment. By optimizing the structure of heat exchanger tubes and utilizing water flow energy in tubes, the metal balls in tubes can clean the inner walls of heat exchanger tubes, and then combined with removing dirt balls floating. Force characteristics make the descaling ball circulate in the heat exchanger tube, so that the descaling in the tube can be carried out efficiently and economically, and the service life and heat transfer efficiency of the instrument can be guaranteed.

【技术实现步骤摘要】
一种管内自动除垢壳管式换热器及控制方法
本专利技术属于换热器领域，尤其是一种管内自动除垢壳管式换热器及控制方法。
技术介绍
一般情况下，换热器运行一段时间后，传热壁面常有污垢积存，这对传热产生了附加热阻，使传热系数K值下降，严重影响换热效率。由于污垢广泛存在于工业生产的多种过程中，将严重妨碍换热设备的正常运行，造成能源的巨大浪费和惊人的经济损失，是传热界十分关注而又未能完全解决的主要问题之一，对结垢规律的研究已受到人们的广泛关注。换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学复合过程，污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济、能耗损失，因而污垢问题成为传热学界和工业界十分关注而又至今未能解决的难题之一。现有一些除垢方式存在着实施难度大或经济成本较高的局限性，而更加高效、新型的除垢方式仍罕见文献报道。现有技术中，热交换管基本上都没有配置物理除垢装置，由于换热管通常为弯管，随着使用时间的增加，热交换管内部的水垢必然越积越多，其换热效率便不可避免地逐渐降低，某些性能较差的换热管其性能甚至降低非常快，最终使得现有的换热管不仅换热效率低，而且使用寿命短，性价比不高，例如在先专利申请CN106556283A。
技术实现思路
针对现有技术的情况，本专利技术的目的在于提供一种处理便利、成本低、实施可靠有效的管内自动除垢壳管式换热器及控制方法。为了实现上述的技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种管内自动除垢壳管式换热器，其包括换热器壳体、换热管、除垢球、挡片、第一控制阀和连接支管；所述的换热器壳体设有进水口、出水口、换热介质进口和换热介质出口，所述的换热管设于换热器壳体内且换热管与换热器壳体之间设有供换热介质流通的间隙；换热管的两端分别与换热器壳体上的进水口和出水口对应连接，所述的除垢球活动设置在换热管内且除垢球的外径小于换热管的直径；所述连接支管的两端分别与换热管的两端连通且所述的第一控制阀设于连接支管上并控制连接支管的启闭，所述的挡片设于换热管与出水口相近的一端且用于防止除垢球脱出并引导除垢球进入连接支管。进一步，所述的换热管为换热金属管。优选的，所述的换热管为铜管。进一步，所述的换热管为蜿蜒设置在换热器壳体内。进一步，其还包括第二控制阀，所述的第二控制阀设置在连接支管上。优选的，其还包括控制器，所述的第一控制阀和第二控制阀均为电控阀且均与控制器连接并由控制器控制。进一步，所述的换热介质为制冷剂。进一步，所述的挡片为金属材质且固定在换热管的两端，挡片上设有通孔。进一步，所述的除垢球表面设有尼龙刷毛。一种管内自动除垢壳管式换热器的除垢控制方法，其包括如下步骤：（1）将待换热流体从进水口输入到换热管中，同时，将换热介质从换热介质进口输入到换热器壳体内并从换热介质出口输出，换热管内的除垢球受待换热流体的推动而沿换热管形成的流体通道被推动到接近出水口的一端，待换热流体经换热介质换热后，从除垢球与换热管之间的间隙流过最终从出水口输出，除垢球受设于换热管与出水口相近的一端的挡片约束而暂停移动；（2）将连接支管上的阀门打开，令除垢球受流体浮力和挡片的引导而从连接支管一端进入连接支管中，并从连接支管另一端流出进入到换热管接近进水口的一端，除垢球流出后，连接支管上的阀门关闭，以此完成除垢球的一次除垢冲刷；（3）重复步骤（1）和步骤（2），实现换热管的多次除垢。一种工业生产系统，其包括上述所述的管内自动除垢壳管式换热器。本专利技术方案还可以用于江水源热泵换热器。采用上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，其具有的有益效果为：本专利技术方案通过利用物理原理，采用机械的可不断循环的方法对换热器内表面进行不断的除垢，既耗能小又能有效的清除污垢，大大的减少了污垢对换热器换热性能的影响，本方案与化学除污垢法不同，通过物理方法，利用水流动力推动换热管内金属球，从而可以有效且节能地去除管内污垢，保障仪器寿命与换热效率，其也与传统的物理除污垢法不同，不利用任何外加器械，通过优化换热管管道结构与利用管内水流能量推动管内金属球对换热管内壁进行清洁，再结合除垢球浮力特性，令除垢球在换热管内进行循环运动，从而高效、节能地进行管内除垢，保证仪器寿命与换热效率。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的阐述：图1为本专利技术方案的简要实施结构之一的示意图；图2为本专利技术方案的除垢球的简要结构示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术管内自动除垢壳管式换热器，其包括换热器壳体5、换热管6、除垢球1、挡片2、第一控制阀3和连接支管7；所述的换热器壳体5设有进水口51、出水口53、换热介质进口52和换热介质出口54，所述的换热管6设于换热器壳体5内且换热管6与换热器壳体5之间设有供换热介质流通的间隙；换热管6的两端分别与换热器壳体5上的进水口51和出水口53对应连接，所述的除垢球1活动设置在换热管6内且除垢球1的外径小于换热管6的直径；所述连接支管7的两端分别与换热管6的两端连通且所述的第一控制阀3设于连接支管7上并控制连接支管7的启闭，所述的挡片2设于换热管6与出水口53相近的一端且用于防止除垢球1脱出并引导除垢球1进入连接支管7。其中，为了提高换热效率和使用寿命，所述的换热管6为换热金属管；优选的，所述的换热管6为铜管，进一步，所述的换热管6为蜿蜒设置在换热器壳体5内。作为一种优选实施，进一步，其还包括第二控制阀4，所述的第二控制阀4设置在连接支管7上；优选的，其还包括控制器，所述的第一控制阀3和第二控制阀4均为电控阀且均与控制器连接并由控制器控制，通过控制第一控制阀3和第二控制阀4的启闭可以将除垢球1约束在连接支管7中。进一步，所述的换热介质为制冷剂。进一步，所述的挡片2为金属材质且固定在换热管的两端，挡片2上设有通孔；为了提高除垢效率和实施效果，作为一种优选实施，进一步，除垢球1可以为金属材质,优选为中空结构，所述的除垢球1表面设有尼龙刷毛11，参见图2。作为上述一种管内自动除垢壳管式换热器的除垢控制方法，其包括如下步骤：（1）将待换热流体从进水口51输入到换热管6中，同时，将换热介质从换热介质进口52输入到换热器壳体5内并从换热介质出口54输出，换热管6内的除垢球1受待换热流体的推动而沿换热管6形成的流体通道被推动到接近出水口53的一端，待换热流体经换热介质换热后，从除垢球1与换热管6之间的间隙流过最终从出水口53输出，除垢球1受设于换热管6与出水口53相近的一端的挡片2约束而暂停移动；（2）将连接支管7上的阀门打开，令除垢球1受流体浮力和挡片2的引导而从连接支管7一端进入连接支管7中，并从连接支管7另一端流出进入到换热管6接近进水口51的一端，除垢球1流出后，连接支管7上的阀门关闭，以此完成除垢球的一次除垢冲刷，当连接支管7上的阀门包括第一控制阀3和第二控制阀4时，通过控制第一控制阀3和第二控制阀4的启闭可以将除垢球1约束在连接支管7中；（3）重复步骤（1）和步骤（2），实现换热管6的多次除垢。作为一种实施延伸，连接支管7上的阀门可以设置成感应式，除垢球1为金属材质时，当除垢球1受浮力或引导力上浮，其接触到阀门上的感应端时，阀门自动开启让除垢球1通过，当除垢球1通过时阀门后，阀门又自动关闭，此时除垢球1回到初始位置，继续循环此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管内自动除垢壳管式换热器，其特征在于：其包括换热器壳体、换热管、除垢球、挡片、第一控制阀和连接支管；所述的换热器壳体设有进水口、出水口、换热介质进口和换热介质出口，所述的换热管设于换热器壳体内且换热管与换热器壳体之间设有供换热介质流通的间隙；换热管的两端分别与换热器壳体上的进水口和出水口对应连接，所述的除垢球活动设置在换热管内且除垢球的外径小于换热管的直径；所述连接支管的两端分别与换热管的两端连通且所述的第一控制阀设于连接支管上并控制连接支管的启闭，所述的挡片设于换热管与出水口相近的一端且用于防止除垢球脱出并引导除垢球进入连接支管。

【技术特征摘要】
1.一种管内自动除垢壳管式换热器，其特征在于：其包括换热器壳体、换热管、除垢球、挡片、第一控制阀和连接支管；所述的换热器壳体设有进水口、出水口、换热介质进口和换热介质出口，所述的换热管设于换热器壳体内且换热管与换热器壳体之间设有供换热介质流通的间隙；换热管的两端分别与换热器壳体上的进水口和出水口对应连接，所述的除垢球活动设置在换热管内且除垢球的外径小于换热管的直径；所述连接支管的两端分别与换热管的两端连通且所述的第一控制阀设于连接支管上并控制连接支管的启闭，所述的挡片设于换热管与出水口相近的一端且用于防止除垢球脱出并引导除垢球进入连接支管。2.根据权利要求1所述的一种管内自动除垢壳管式换热器，其特征在于：所述的换热管为换热金属管。3.根据权利要求2所述的一种管内自动除垢壳管式换热器，其特征在于：所述的换热管为铜管。4.根据权利要求1所述的一种管内自动除垢壳管式换热器，其特征在于：所述的换热管为蜿蜒设置在换热器壳体内。5.根据权利要求1所述的一种管内自动除垢壳管式换热器，其特征在于：其还包括第二控制阀，所述的第二控制阀设置在连接支管上。6.根据权利要求5所述的一种管内自动除垢壳管式换热器，其特征在于：其还包括控制器，所述的第一控制阀和第二控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱金友，潘江滨，李海文，潘丽玲，刘惠娜，沈涵航，闫闰，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：福建,35