一种温度控制三阀门开闭的四流体换热器的方法技术

本发明专利技术提供了一种温度控制三阀门开闭的四流体换热器的方法，第一换热管、第二换热管、第三换热管的入口设置第一阀门、第二阀门和第三阀门，左侧管、中心管、右侧管内分别设置第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，用于检测左侧管、中心管和右侧管内的温度，控制器根据检测的左侧管、右侧管和中心管的温度来控制第一阀门、第二阀门和第三阀门的开闭，从而控制第一、第三流体、第二流体是否进行换热。本发明专利技术通过通过检测左侧管、右侧管、中心管内的温度变化启动新的流体进行交替式换热，从而不断的带动弹性管束的振动，从而能够进一步实现换热效率以及除垢操作。

A method of temperature controlled four fluid heat exchanger with three valves open and close

【技术实现步骤摘要】
一种温度控制三阀门开闭的四流体换热器的方法
本专利技术是对在前的申请进行的进一步的改进，将其应用到换热器领域。本专利技术涉及一种管壳式换热器，尤其涉及一种气体换热的管壳式换热器。
技术介绍
本专利技术涉及换热器除垢，在青岛科技大学研发的基础上(申请号2019101874848)将其用于管壳式换热器的新的专利技术。管壳式换热器被广泛应用于化工、石油、制冷、核能和动力等工业，由于世界性的能源危机，为了降低能耗，工业生产中对换热器的需求量也越来越多，对换热器的质量要求也越来越高。近几十年来，虽然紧凑式换热器(板式、板翅式、压焊板式换热器等)、热管式换热器、直接接触式换热器等得到了迅速的发展，但由于管壳式换热器具有高度的可靠性和广泛的适应性，其仍占据产量和用量的统治地位，据相关统计，目前工业装置中管壳式换热器的用量仍占全部换热器用量的70％左右。管壳式换热器结垢后，采取常规的蒸汽清扫、反冲洗等方式对换热器进行清洗，生产实践证明，效果不是很好。只能将换热器的封头拆卸下来，采用物理清理的方式，但采取该种方式进行清洗，操作复杂、耗时长，人力、物力投资较大，对连续化的工业生产带来极大的困难。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。在应用中发现，持续性的加热会导致内部流体形成稳定性，即流体不在流动或者流动性很少，或者流量稳定，导致换热管振动性能大大减弱，从而影响换热管的除垢以及加热的效率。因此需要对上述换热器进行改进。换热器一般都是两种流体进行换热，对于四种流体换热却很少有研究，本申请对四流体换热进行了研究，开发了新的诱导震动四流体管壳式换热器，目前的管壳式换热器，包括双集管，一个集管蒸发，一个集管冷凝，从而形成振动除垢式热管。从而提高了热管的换热效率，减少结垢。但是上述的热管的换热均匀度不够，仅仅在一侧进行冷凝，而且换热量也少，因此需要进行改进，开发一种新式结构的热管系统。因此需要对上述换热器进行改进。在先的申请中，已经研发了一种四种流体换热的管壳式换热器，但是上述管壳式换热器是根据周期进行控制，导致振动换热效果不好，智能化程度偏低。因此本申请对前面的研究进行了进一步的改进。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中管壳式换热器的不足，提供一种新式结构的四流体管壳式换热器。该管壳式换热器能够实现四种流体换热，而且换热管周期性的频繁性的振动，提高了加热效率，从而实现很好的除垢以及加热效果。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种温度控制三阀门开闭的四流体换热器的方法，所述管壳式换热器包括壳体、换热部件、壳程入口接管和壳程出口接管；所述换热部件设置在壳体中，换热部件固定连接在前管板、后管板上；所述的壳程入口接管和壳程出口接管均设置在壳体上；壳程流体从壳程入口接管进入，经过换热部件进行换热，从壳程出口接管出去；所述换热器还包括第一换热管、第二换热管、第三换热管，第一换热管穿过左侧管设置，第二换热管穿过中心管设置，第三换热管穿过右侧管设置；所述第一换热管、第二换热管、第三换热管分别流过第一流体、第二流体和第三流体；第一换热管、第二换热管、第三换热管的入口设置第一阀门、第二阀门和第三阀门，第一阀门、第二阀门和第三阀门和控制器数据连接；其特征在于，左侧管、中心管、右侧管内分别设置第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，用于检测左侧管、中心管和右侧管内的温度，第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器与控制器进行数据连接，控制器根据检测的左侧管、右侧管和中心管的温度来控制第一阀门、第二阀门和第三阀门的开闭，从而控制第一、第三流体、第二流体是否进行换热。作为优选，当第一、第三流体进行换热，第二流体不进行换热时，当第一或第三温度感知元件检测的温度高于一定数值，或者第一、第三温度感知元件检测的温度的平均值高于一定数值，则控制器控制第一阀门、第三阀门关闭，第二阀门打开，从而使得第一、第三流体停止换热，第二流体进行换热；当第一、第三流体停止换热，第二流体进行换热时，当第二温度感知元件检测的温度高于一定数值，则控制器控制第一阀门、第三阀门打开，第二阀门关闭，从而使得第一、第三流体进行换热，第二流体停止换热。本专利技术具有如下优点：1、本专利技术通过温度感知元件检测的温度，能够在满足一定的温度情况下，左侧管、右侧管或者中心管内部的流体的蒸发基本达到了饱和，内部流体的体积也基本变化不大，此种情况下，内部流体相对稳定，此时的管束振动性变差，因此需要进行调整，改变换热部件，使流体朝向不同方向流动。因此通过检测左侧管、右侧管、中心管内的温度变化启动新的流体进行交替式换热，增加换热效果以及除垢效果。2、本专利技术通过温度控制第一阀门、第二阀门和第三阀门的控制的智能开闭，一方面实现对壳程流程进行不断换热，同时也能够使得弹性换热管周期性的频繁性的振动，从而实现很好的除垢以及换热效果。3、本专利技术通过控制第一流体、第二流体和第三流体的流量的间歇式的流动，在对壳程流程进行不断换热，同时也能够使得弹性换热管周期性的频繁性的振动，从而实现很好的除垢以及换热效果。4、本专利技术设计了第一流体、第三流体和第二流体流动方向相反，进一步促进相变流体流动，从而强化传热。5、本专利技术设计了一种新式结构的换热部件在壳体中的布局图，本专利技术通过大量的实验和数值模拟，优化了换热管的参数与流体的流量、比热等的最佳关系，相对于前面的设计，本专利技术创造性的将换热流体的流量、比热、温度以及目标温度融合到换热器的尺寸设计中，可以进一步提高换热效率。6、通过沿着壳体内流体的流动方向，换热管的管束内径、间距的合理变化，提高换热效率。附图说明：图1为本专利技术换热器的结构示意图。图2为本专利技术换热部件的切面示意图。图3为换热部件的俯视图。图4是换热器优选结构示意图。图5是换热器优选另一个结构示意图。图6是圆形壳体中设置换热部件的布局示意图。图7是换热器优选结构示意图。图8是换热器优选另一个结构示意图。图中：1、管组，左管组11、右管组12、21、左侧管，22，右侧管，3、自由端，4、自由端，5、自由端，6、自由端，7、环形管，8、中心管，91-93、换热管，10第一管口，13第二管口，左回流管14，右回流管15，前管板16，支座17，支座18，后管板19，壳体20，21、壳程入口接管，22、壳程出口接管，23、换热部件，24第一阀门，25第二阀门，26第三阀门，27进口集管，28出口集管具体实施方式一种管壳式换热器，如图1所示，所述管壳式换热器包括有壳体20、换热部件23、壳程入口接管21和壳程出口接管22；所述换热部件23设置在壳体20中，换热部件固定连接在前管板16、后管板19上；所述的壳程入口接管2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度控制三阀门开闭的四流体换热器的方法，所述管壳式换热器包括壳体、换热部件、壳程入口接管和壳程出口接管；所述换热部件设置在壳体中，换热部件固定连接在前管板、后管板上；所述的壳程入口接管和壳程出口接管均设置在壳体上；壳程流体从壳程入口接管进入，经过换热部件进行换热，从壳程出口接管出去；/n所述换热器还包括第一换热管、第二换热管、第三换热管，第一换热管穿过左侧管设置，第二换热管穿过中心管设置，第三换热管穿过右侧管设置；所述第一换热管、第二换热管、第三换热管分别流过第一流体、第二流体和第三流体；/n第一换热管、第二换热管、第三换热管的入口设置第一阀门、第二阀门和第三阀门，第一阀门、第二阀门和第三阀门和控制器数据连接；/n其特征在于，左侧管、中心管、右侧管内分别设置第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，用于检测左侧管、中心管和右侧管内的温度，第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器与控制器进行数据连接，控制器根据检测的左侧管、右侧管和中心管的温度来控制第一阀门、第二阀门和第三阀门的开闭，从而控制第一、第三流体、第二流体是否进行换热。/n

【技术特征摘要】
1.一种温度控制三阀门开闭的四流体换热器的方法，所述管壳式换热器包括壳体、换热部件、壳程入口接管和壳程出口接管；所述换热部件设置在壳体中，换热部件固定连接在前管板、后管板上；所述的壳程入口接管和壳程出口接管均设置在壳体上；壳程流体从壳程入口接管进入，经过换热部件进行换热，从壳程出口接管出去；
所述换热器还包括第一换热管、第二换热管、第三换热管，第一换热管穿过左侧管设置，第二换热管穿过中心管设置，第三换热管穿过右侧管设置；所述第一换热管、第二换热管、第三换热管分别流过第一流体、第二流体和第三流体；
第一换热管、第二换热管、第三换热管的入口设置第一阀门、第二阀门和第三阀门，第一阀门、第二阀门和第三阀门和控制器数据连接；
其特征在于，左侧管、中心管、右侧管内分别设置第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，用于检测左侧管、中心管和右侧管内的温度，第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器与控制器进行数据连接，控制器根据检测的左侧管、右侧管和中心管的温度来控制第一阀门、第二阀门和第三阀门的开闭，从而控制第一、第三流体、第二流体是否进行换热。


2.如权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，当第一、第三流体进行换热，第二流体不进行换热时，当第一或第三温度感知元件检测的温度高于一定数值，或者第一、第三温度感知元件检测的温度的平均值高于一定数值，则控制器控制第一阀门、第三阀门关闭，第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王逸隆，籍艳，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37