一种阀门开闭控制诱导震动的管壳式换热器制造技术

本发明专利技术提供了一种阀门开闭诱导震动的管壳式换热器，所述换热部件包括右管箱、左管箱和换热管，所述第一换热管设置穿过左管箱内，第二换热管设置穿过右管箱；第一换热管、第二换热管的入口分别设置第一阀门和第二阀门，第一阀门和第二阀门和控制器数据连接，通过控制器控制第一阀门和第二阀门的间歇式的开闭。本发明专利技术设通过控制第一阀门和第二阀门的控制的间歇式的开闭，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。

【技术实现步骤摘要】
一种阀门开闭控制诱导震动的管壳式换热器
本专利技术涉及一种管壳式换热器，尤其涉及一种阀门开闭控制诱导震动的管壳式换热器。
技术介绍
本专利技术是和青岛科技大学进行合作研发的项目，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，对于三种流体换热却很少有研究，本申请对三流体换热进行了研究，开发了新的诱导震动三流体管壳式换热器，
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诱导震动管壳式换热器。该管壳式换热器能够实现三种流体换热，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：一种阀门开闭诱导震动的管壳式换热器，所述管壳式换热器包括有壳体、换热部件；所述换热部件包括右管箱、左管箱和换热管，换热管与右管箱和左管箱相连通，左管箱和/或右管箱内填充相变流体，相变流体在右管箱和左管箱以及换热管内进行封闭循环；其特征在于，所述换热器包括第一换热管和第二换热管，所述第一换热管设置穿过左管箱内，第二换热管设置穿过右管箱；壳程流体是冷源，第一换热管和第二换热管内的流体是热源，第一换热管、第二换热管的入口分别设置第一阀门和第二阀门，第一阀门和第二阀门和控制器数据连接，通过控制器控制第一阀门和第二阀门的开闭，在一个周期时间T内，控制器控制第一阀门和第二阀门的开闭规律如下：0-T/2的半个周期内，第一阀门开度最大，第二阀门关闭，即第一流体的流量最大,第二流体流量为0；T/2-T的半个周期内，第一阀门关闭，第二阀门开度最大，即第二流体的流量最大,第一流体流量为0。作为优选，换热管为一个或者多个，每个换热管包括多根圆弧形的管束，多根圆弧形的管束的中心线为以下管箱为同心圆的圆弧，相邻管束的端部连通，从而使得管束的端部形成管束自由端；通过第一流体和第二流体换热，换热第壳程流体，从而实现三流体换热。作为优选，第一阀门和第二阀门的最大开度相同。作为优选，所述壳体是圆形截面，所述换热部件为多个，其中一个换热部件设置在壳体的中心，成为中心换热部件，其它的换热部件围绕壳体的中心分布，成为外围换热部件，单个外围换热部件的换热功率小于中心换热部件的换热功率。作为优选，所述右管箱的管径等于左管箱的管径。作为优选，右管箱和左管箱之间设置回流管。作为优选，右管箱和左管箱沿着水平方向上设置，沿着壳程内流体的流动方向，所述换热管设置为多个，沿着壳程流体的流动方向，换热管管束的管径不断变大。作为优选，壳体内壁半径为R，所述中心换热部件的圆心设置在壳体圆形截面圆心，外围换热部件的右管箱圆心距离壳体圆形截面的圆心的距离为S，相邻外围换热部件的右管箱圆心分别与圆形截面圆心进行连线，两根连线形成的夹角为A，外围换热部件的第一流体单位时间流量为V2，进口温度为T2，比热是C2，单个中心换热部件的第一流体单位时间流量为V1，进口温度为T1，比热是C1，则满足如下要求：[V2*C2*(T2-T标准)]/[V1*C1*(T1-T标准)]＝a-b*Ln(R/S)；Ln是对数函数；T标准是壳程流体换热后的目标温度，根据需要进行设定；a,b是系数，其中2.0869<a<2.0875,0.6833<b<0.6837；优选，1.35<R/S<2.1；优选，1.55<[V2*C2*(T2-T标准)]/[V1*C1*(T1-T标准)]<1.9；其中35°<A<80°。本专利技术具有如下优点：1、本专利技术通过控制第一阀门和第二阀门的控制的间歇式的开闭，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。2、本专利技术设计了新式的结构三种流体的换热器，能够进一步提高换热效果，满足三种流体换热需要。3、本专利技术通过控制第一流体和第二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、本专利技术控制第一阀门和第二阀门周期性不断增加加热阀门开度以及降低阀门开度，使得相变流体受热后会产生体积不停的处于变化状态中，进一步充分诱导换热管自由端产生振动，从而强化传热。5、本专利技术设计了第一流体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。6、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。7、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是换热管结构示意图。图中：1、换热管，2、右管箱，3、自由端，4、自由端，5、壳程入口接管，6、壳程出口接管，7、自由端，8、左管箱，9、连接点，10、换热部件，11、壳体，12管束，131第一换热管，132第二换热管，前管板14，支座15，支座16，后管板17，第一阀门18第二阀门19，进口集管20，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阀门开闭诱导震动的管壳式换热器，所述管壳式换热器包括有壳体、换热部件；所述换热部件包括右管箱、左管箱和换热管，换热管与右管箱和左管箱相连通，左管箱和/或右管箱内填充相变流体，相变流体在右管箱和左管箱以及换热管内进行封闭循环；其特征在于，所述换热器包括第一换热管和第二换热管，所述第一换热管设置穿过左管箱内，第二换热管设置穿过右管箱；壳程流体是冷源，第一换热管和第二换热管内的流体是热源，第一换热管、第二换热管的入口分别设置第一阀门和第二阀门，第一阀门和第二阀门和控制器数据连接，通过控制器控制第一阀门和第二阀门的开闭，/n在一个周期时间T内，控制器控制第一阀门和第二阀门的开闭规律如下：/n0-T/2的半个周期内，第一阀门开度最大，第二阀门关闭，即第一流体的流量最大,第二流体流量为0；/nT/2-T的半个周期内，第一阀门关闭，第二阀门开度最大，即第二流体的流量最大,第一流体流量为0。/n

【技术特征摘要】
1.一种阀门开闭诱导震动的管壳式换热器，所述管壳式换热器包括有壳体、换热部件；所述换热部件包括右管箱、左管箱和换热管，换热管与右管箱和左管箱相连通，左管箱和/或右管箱内填充相变流体，相变流体在右管箱和左管箱以及换热管内进行封闭循环；其特征在于，所述换热器包括第一换热管和第二换热管，所述第一换热管设置穿过左管箱内，第二换热管设置穿过右管箱；壳程流体是冷源，第一换热管和第二换热管内的流体是热源，第一换热管、第二换热管的入口分别设置第一阀门和第二阀门，第一阀门和第二阀门和控制器数据连接，通过控制器控制第一阀门和第二阀门的开闭，
在一个周期时间T内，控制器控制第一阀门和第二阀门的开闭规律如下：
0-T/2的半个周期内，第一阀门开度最大，第二阀门关闭，即第一流体的流量最大,第二流体流量为0；
T/2-T的半个周期内，第一阀门关闭，第二阀门开度最大，即第二流体的流量最大,第一流体流量为0。


2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，换热管为一个或者多个，每...

【专利技术属性】
技术研发人员：衣秋杰，王逸隆，郭春声，冷学历，
申请(专利权)人：青岛宝润科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37