一种热管式换热器制造技术

一种热管式换热器，包括一个供热腔体和受热腔体，在两个腔体之间穿有一些封闭的真空热管。通过热管内高导热性传热介质的迅速蒸发和冷凝过程传递热量，使两个腔体内的介质完成热交换过程。如此构成的热管式换热器，利用具有高导热性能的真空管为传热元件，能在较小的温差下传递较大的热量，传热效率高，可提高热交换效率３０％左右。本实用新型专利技术为工业余热回收利用提供了一种新的换热设备，特别在我国小氮肥工业中可以广泛应用。（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术与热交换传热设备有关，是关于一种间壁传热设备的改进技术。热交换器在工业领域中广泛应用，其中的交换介质有液/液交换，也有气/液交换，或气/气交换，通过这种交换装置达到充分利用热能之目的，应用最广、最成熟的有列管式换热器。在合成氨工业的白煤制气过程中，由于脱硫效果不佳，以及其他因素影响。列管换热器易腐蚀，易泄漏而串气。这不仅增加了维修工作量和维修费用，而且造成生产量的严重波动，消耗增大，成本提高。虽然有的厂采用预腐蚀器或以不锈钢材料制造列管换热器，这又将导致设备投资的增加。本技术的目的在于提供一种换热效率高，使用安全，使用寿命长的换热器。本技术的目的可以由以下改进技术达到。本技术的解决方案是设计一种热管式换热器，取代通常的列管式换热器。所说的热管式换热器是利用具有高导热性能的两相闭式热虹吸管为传热元件的一种新型热交换器，其结构是在一个罐体中，由一块隔板分割成供热腔体和受热腔体两部分，在供热腔体和受热腔体的罐壁上分别有一个流体的进口和出口，供热腔体与受热腔体中的流体互不串通。在供热腔体和受热腔体中，还分别有一些纵向流体折流板，用以延长流体在腔体内的停留时间，提高流体的热交换率。在罐体的隔板上，穿有一些两端封闭的真空热管换热元件。所说的真空热管换热元件一头为冷端，另一头为热端，冷端处在受热腔体内，热端处在供热腔体中。利用这种具有高导热性能的两相闭式热虹吸管为传热元件，它能在较小的温差下传递较大的热量。在本技术中所说的真空热管换热元件，是在一根真空管的外壁上装有一些散热片，这里所说的真空管通常都指金属管，在工业上用得比较多的是钢管或不锈钢管，当然根据需要也可以选用其他材质制造。在真空管的热端管内还装有一种高导热性传热介质。这种传热介质一般要求其沸点温度应低于供热流体的最低温度。在本技术中所说的真空热管，可以是一根整体的薄壁空心管，通过螺纹连接固定在隔板上，也可以用其他方式与隔板连接。所说的真空热管，当然也可以由两段空心管通过螺纹或其他方式连接成一根整体，关键在于在连接处必须密封性好，使得管内保持必要的真空度。显然在真空热管结构方面这种改变都应该属于本技术的保护范围。为了提高热管的热交换性能，在每根真空热管的外壁上还装有一些散热片，使得热管内介质与腔体内的流体之间迅速有效地进行热量传递。本技术的重要特点是通过一根真空热管换热元件实现供热腔中的流体与受热腔中流体之间的热量传递。上述构成的热管式换热器，使用时在上部受热腔体中流过一种“冷”流体，而在下部供热腔体中流过一种“热”流体。热流体加热热管的热端，使管内的传热介质迅速汽化，受热的蒸汽上升到热管的顶端，被受热腔体内的冷流体冷却，传热介质的热量被冷流体吸收，管内蒸汽被冷凝回流到热管的底部，重新吸收受热腔体中热流体的热量。如此周而复始，通过管内这种高导热性介质的快速蒸发、冷凝过程，热流体的热量被迅速传递给冷流体，真空热管换热元件起到传递热量的作用。真空热管内的传递介质可以根据流体变换温度范围的需要进行更换，例如可以选择水、甲醇或联苯等物质作为传热介质，当然还可以选择其他类似介质。这种传热介质的选择主要决定于供热流体的温度，选用介质的一般原则是使选用介质的沸点应低于供热流体的最低温度，由此可以制作成一系列不同起动点温度的真空热管元件。选用不同规格起动点温度的真空热管元件，装配成的热管换热器，可以适用于各种流体的热能回收。下面再举几个用以制作不同换热性能真空热管元件的实例实例一以甲醇为传热介质制作的真空热管元件，真空度0.105-0.120Pa，适用于制作40-100℃的供热流体换热器。实例二以水为传热介质制作的真空热管元件，真空度为0.120-0.140Pa适用于制作210-270℃的供热流体换热器。实例三以联苯为传热介质制作的真空热管元件，真空度为0.170-0.190Pa，适用于制作280-350℃的供热流体换热器。综上所述，由于本技术采用一种真空热管换热元件传递热量，本技术所述的热管换热器，具有以下优点1、传热效率高。热管换热元件具有良好的导热性能，工作稳定，起动性能好，其传热效率比列管换热器高一倍以上。试验表明，一台换热面积275米2的列管换热器，用一台换热面积为100米2的热管换热器就可以替代。而且可以在较小的温差下传递较大的热量，因而可以充分地回收余热，减少热量损失。2、耐腐蚀、无泄漏、安全可靠、使用寿命长。这种换热器传热空间大，避免了露点腐蚀、使用寿命延长。一台列管换热器，在小氮肥变换系统中使用，大约半年就开始被腐蚀、泄漏，不仅检修次数频繁，而且最多使用一年左右。而热管换热器至少可以使用三年以上。由于热管换热器是通过一根根密闭的热管换热元件传热，即使一端被腐蚀，而另一端仍可起到封闭作用，两个腔体中的介质也不会发生串气而泄漏，因而可以大大减少维修次数，而且维修很方便，只需定期地更换被腐蚀坏的热管，即可继续使用，所以大大提高了设备的生产能力。3、设备投资省、结构简单、阻力小。热管换热器结构简单，其制造成本只有列管换热器的70％，而热管换热器的使用寿命约比列管换热器长三倍以上，所以其设备投资大大低于列管换热器。由于这种热管换热器，在两个腔体中的流体均在热管外流动流体阻力小，不存在堵管现象，一台100米2的热管换热器，其流通能力在8250-1075Nm3。4、应用范围广。本装置可以根据不同换热介质所需的温度范围，更换热管内的传热介质，选择热管的起动点温度，以适应各种余热回收的需要。为了更好地说明本技术提供的热管换热器的结构，下面借助附图作进一步描述附图说明图1表示本装置的结构图；图2表示图1中花板处A—A剖面结构示意图。本技术的整体外形如附图1所示，7为热管换热器的罐体外壳，5为罐体内的隔板，也就是附图2中所示的花板，把整个罐体分割成两部分，12为受热腔体，15为供热腔体。图中所示的13和14分别为两个腔体中的流体进出口。图中4为热管换热元件的冷端，6为热管换热元件的热端，构成的一根完整的真空热管，通过螺纹在花板5上密封连接，真空管的两端通过固定板2、8固定，在真空热管的外壁上还装有一些散热片3，图中1为受热腔体的放空管，10为供热腔体的排放口。如图2所示，在受热腔体和供热腔体内，在其纵向分别装有一些流体折流板16，如此就构成一台完整的热管式换热器，整个换热器垂直按装在支腿11上。如上所述构成一台直径1400mm，高3505mm的热管式换器，其中安装直径38mm，长度为2290mm的真空热管元件185支，真空热管元件的起动点温度＜40℃，真空度为0.133Pa左右，其换热面积相当于100平方米。用于小氮肥变换系统中作热交换，在受热腔体中流通120℃的煤气流通能力为8250Nm3，而在供热腔中流通250℃的变换气，流通能力为10750Nm3，运行结果上端煤气温度由120℃上升到250℃，而下端变换气温度则由270℃降到190℃。本技术的优点是很明显的，由于采用了一种具有高导热性传热介质的真空热管换热元件，通过热管内介质的快速蒸发与冷凝过程进行热交换，它能在较小的温差下传递较大的热量，传热效率高，提高了热交换率，本技术为工业余热的回收利用提供了一种新的换热设备，特别是在我国小氮肥工业本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热管式换热器，包括罐体与列管等部分，其特征在于所说的罐体由一块隔板（５）分割成供热腔体（１５）和受热控体（１２）两部分，在供热腔体和受热腔体的罐壁上分别有一个流体的进出口（１３）、（１４），在供热腔体和受热腔体中分别装有一些流体折流板（１６），在隔板上穿有一些两端封闭的真空热管换热元件（９），所说的真空热管换热元件，一头为冷端（４），另一头为热端（６），冷端处在受热腔体内，热端处在供热腔体中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马洪芹，刘兴国，刘广民，王作秋，张大涛，
申请(专利权)人：山东省宁阳县化肥厂，
类型：实用新型
国别省市：37[中国|山东]