一种脉动管束换热组件及其熔融盐蓄热罐制造技术

本发明专利技术提供了一种脉动管束换热组件及其熔融盐蓄热罐，包括盘管、进口立管和出口立管，所述盘管为多个，每个盘管包括圆弧形的多根换热管，相邻换热管的端部连通，使多根换热管形成串联结构，并且使得换热管的端部形成换热管自由端，进口立管连接第一根换热管的进口，出口立管连接最后一根换热管的出口，所述进口立管通过脉动管连接第一根换热管的进口，所述进口立管的入口连接脉动流发生装置，用于在换热管内产生脉动流。本发明专利技术设计了换热管内是脉动流，能够进一步提高换热效率，强化管外和管内的对流传热过程，缩短熔融盐蓄热所需时间，同时实现管内除垢的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种脉动管束换热组件及其熔融盐蓄热罐
本专利技术属于换热器
，尤其涉及一种脉动管束换热组件及其熔融盐蓄热罐。
技术介绍
管壳式换热器在能源动力、石油化工等工业领域有着十分广泛的应用，换热器的强化换热技术对节能降耗具有重要意义。其中被动强化换热技术由于不需要外界高品质能量输入而达到强化换热的目的，是当前重要的研究方向。利用流体诱导传热元件振动实现强化换热是被动强化换热的一种形式，可将换热器内对流体振动诱导的严格防止转变为对振动的有效利用，使传动元件在低流速下的对流换热系数大幅度的提高，并利用振动抑制传热元件表面污垢，减低污垢热阻，实现复合强化传热。换热器及其相关技术经过近几十年的迅速发展，取得了令人鼓舞的进步，然而一些长期未能解决的问题更加凸现出来。换热器内流体诱导振动和传热表面积垢，是世界公认的亟待解决的突出问题。流体诱导振动会导致剧烈的噪声与传热管束的损坏，传热管束表面积垢会造成巨大的能量与资源损失。在换热器内完全防止管束振动是不可能的，而通过增加传热管束的强度来防止振动从而避免管束的损坏与噪声，并不总是有效的。利用流体诱导传热管束的振动实现强化换热是无源强化换热的一种形式，通过对振动的有效利用，可在实现强化换热的同时抑制传热表面积垢，降低污垢热阻，实现复合强化换热。CN101738129B公开的“用于弹性管束换热器强化传热的振动诱导装置”，在进水管上设置与弹性管束浮动质量块一一对应的脉动管，并在脉动管内部安装扰流体，通过流体绕流扰流体生成具有一定强度和频率的脉动流，冲击弹性管束的质量块，诱导弹性管束振动。然而，由于这种装置的顶部密封结构，导致内部流场存在流动“死区”，流体流入各分支脉动管的流量和流动的稳定性较差，部分脉动管出口处不能生成脉动流，且生成脉动流的强度和频率不一致，无法实现强化换热所需的预期振动。以诱导换热器内六排弹性管束振动的六分支振动诱导装置为例，当入口流体介质为水且流速为0.4m/s时，通过改变各部分的结构参数，至少有1个脉动流管内不能生成脉动流，且其余脉动流管内生成脉动流强度(通过设立监测点，检测流体速度，以流速变化的幅值表征脉动流的强度。)的最大相对误差高于14.5％，脉动流频率最大相对误差高于5.0％。此外，通过管道阀门调节进入脉动管的流体流量，不能解决上述问题。CN105135931A公开的换热器内弹性管束振动诱导的均布式脉动流发生装置，采用下述技术方案：该装置，包括竖管、分支弯管、导流管、脉动流管、扰流体和壳程进水管；竖管上分布有间距一致的分支弯管，每个分支弯管上连接有导流管，导流管上连接脉动流管，脉动流管上设置有扰流体；壳程进水管设置在竖管的底端。使用时，将上述均布式脉动流发生装置的一端固定在换热器的上封头上，一端悬置于换热器底部。通过控制进入竖管的流体流量，可以在各脉动流管出口生成均匀一致的且具有一定频率和强度的脉动流。当脉动流的频率接近弹性管束的某阶固有频率时，可以诱导弹性管束按该阶固有频率所对应的阵型振动。当流速较低时，生成脉动流的频率和强度较低，可以诱导弹性管束以低阶固有频率及其所对应的阵型振动；当流速较高时，生成脉动流的频率和强度较高，可以诱导弹性管束以高阶固有频率及其所对应的阵型振动。此外，在上述均布式脉动流发生装置的制造过程中，可根据换热器的实际使用情况，改变某个分支弯管、导流管和/或脉动流管的内径，或改变相应扰流体的尺寸和/或形状，可以控制该分支出口生成脉动流的频率和强度，从而控制所对应弹性管束的振动。基于上述弹性管束换热器实际工程应用中存在的问题及现有用于弹性管束换热器振动诱导装置存在的不足，上述的弹性管束换热器都是单独采用脉冲管，即需要单独设置一根竖管来作为脉冲管，使得整个弹性管束换热器内部结构复杂，而且影响内部流体的流动，而且上述的弹性管束都是串联的结构，脉冲管设置在浮动质量块中，也无法高效的参与换热。因此需要对上述结构进行改进。此外，熔融盐蓄热技术是将固态无机盐或混合无机盐加热融化，并通过熔融盐循环回路将存储的热量进行传递，从而实现熔融盐的蓄热传热功能。与传统的蓄热工质相比，熔融盐具有传热性能好、使用温度范围广(从几十到一千多摄氏度)、工作压力低、投资少等优点，被认为是一种理想的高温传热蓄热工质。近年来，随着太阳能光热发电、先进核能、余热利用以及区域供暖的快速发展，熔融盐作为一种有效的蓄热和传热介质得到了广泛应用。熔盐蓄热罐是一种在太阳能光热发电或熔盐蓄热区域供热技术中重要的设备。但是这种蓄热罐存在体积大，熔盐耗量多，电加热或高温流体加热不均匀，熔盐蓄热时间较长等问题。虽然液态熔盐传热过程所对应的表面传热系数和水的对流传热特性相差不大，但是在熔盐罐内，熔盐的蓄热是依靠导热和自然对流过程来实现，必然存在蓄热过程所需时间较长，蓄热速度较慢等问题。如何提高基于熔融盐的蓄热和传热过程的强度，减少蓄热所需时间，是大型储能系统中必须要解决的问题。因此，本专利技术同时提出了一种内置脉动管束换热组件的熔融盐蓄热罐。旨在通过对罐内熔盐施加振动，强化熔盐的导热过程，同时将对应的自然对流传热提升为强制对流传热，以提高熔盐的蓄热效率，缩短蓄热所需时间。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种新式结构脉动管束换热组件、换热器和熔融盐蓄热罐，能够快速提供换热，减少结垢，同时提高了加热效率。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种脉动管束换热组件，包括盘管、进口立管和出口立管，所述盘管为多个，每个盘管包括圆弧形的多根换热管，相邻换热管的端部连通，使多根换热管形成串联结构，并且使得换热管的端部形成换热管自由端，进口立管连接第一根换热管的进口，出口立管连接最后一根换热管的出口，所述进口立管通过脉动管连接第一根换热管的进口，所述进口立管的入口连接脉动流发生装置，用于在换热管内产生脉动流。作为优选，所述脉动管从进口立管倾斜向上连接第一根换热管的进口。作为优选，脉动管与进口立管通过焊接方式连接。作为优选，进口立管的入口设置在进口立管的下端。作为优选，所述的多个盘管是并联结构，具有独立的进口和出口。作为优选，沿着进口立管的高度方向，所述脉动管设置为多个，从上向下方向，脉动管的管径不断变大。作为优选，沿着进口立管的从上向下方向，脉动管的管径不断变大的幅度不断的增加。作为优选，沿着进口立管的高度方向，所述脉动管设置为多个，从上向下方向，相邻脉动管的间距不断变小。作为优选，沿着进口立管的从上向下方向，相邻脉动管之间的间距不断变小的幅度不断的增加。一种换热器，所述换热器中设置至少一个如前面所述的种脉动管束换热组件。作为优选，所述换热器是熔融盐蓄热罐。作为优选，所述蓄热罐内设置多个脉动管束换热组件，其中一个设置在蓄热罐的中心换热组件和其它的形成围绕蓄热罐的中心分布的外围换热组件。作为优选，外围换热组件的脉动流的流量小于中心换热组件的脉动流的流量。作为优选，中心换热组件与外围换热组件的脉动流的流量的比例由外围换热组件中心与蓄热罐的中心的间距以及蓄热罐的内径来决定。本专利技术具有如下优点：1)进口立管通过脉动管连接第一根换热管的进口,省去了单独的脉动管，使得进口立管和脉动管合而为一，实现结构简单，控制方便，换热效率高的技术效果。2)将脉动管沿着高度方向设置管径的大小的变化，使得脉动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉动管束换热组件，包括盘管、进口立管和出口立管，所述盘管为多个，每个盘管包括圆弧形的多根换热管，相邻换热管的端部连通，使多根换热管形成串联结构，并且使得换热管的端部形成换热管自由端，进口立管连接第一根换热管的进口，出口立管连接最后一根换热管的出口，其特征在于，所述进口立管通过脉动管连接第一根换热管的进口，所述进口立管的入口连接脉动流发生装置，用于在换热管内产生脉动流。

【技术特征摘要】
1.一种脉动管束换热组件，包括盘管、进口立管和出口立管，所述盘管为多个，每个盘管包括圆弧形的多根换热管，相邻换热管的端部连通，使多根换热管形成串联结构，并且使得换热管的端部形成换热管自由端，进口立管连接第一根换热管的进口，出口立管连接最后一根换热管的出口，其特征在于，所述进口立管通过脉动管连接第一根换热管的进口，所述进口立管的入口连接脉动流发生装置，用于在换...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜文静，陈岩，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37