專利名稱：管式旋流防垢供熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換設(shè)備，更具體的是一種管式旋流防垢供熱裝置。
常用的傳熱介質(zhì)水中含有大量可溶于水的碳酸氫鈣和碳酸氫鎂，在加熱或熱交換過(guò)程中，隨著溫度上升，生成微溶于水的碳酸鈣和碳酸鎂，碳酸鈣和碳酸鎂的溶解性隨溫度上升而下降，從而很容易結(jié)晶析出，這些結(jié)晶物不斷沉淀于換熱表面，形成水垢。當(dāng)水垢形成后對(duì)供熱設(shè)備的傳熱效率影響極大。
由水垢形成機(jī)理可知水中的鈣、鎂離子與碳酸根、磷酸根等結(jié)合生成難溶的小晶體，這些小晶體不斷碰撞并按一定的方向增長(zhǎng)變成大晶體。水中的鈣、鎂鹽晶體及其不溶性微粒同時(shí)受到兩個(gè)力的作用，即與管壁上的水垢結(jié)合的結(jié)晶力和水流的剪切力，當(dāng)結(jié)晶力較大時(shí)便易使垢增長(zhǎng)，當(dāng)結(jié)晶力較小時(shí)(如加入阻垢劑后)或剪切力較大(如水流速較大的部位)時(shí)，垢無(wú)法增厚，水中的微粒被水沖走。
為了保持供熱設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的熱效率，國(guó)內(nèi)外對(duì)影響供熱設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，防止水垢的沉積，進(jìn)行大量的研究和實(shí)踐，依據(jù)水垢形成機(jī)理，通常采用化學(xué)方法和物理方法阻垢，現(xiàn)有的控制結(jié)垢的措施主要有以下幾種1、水的軟化通常采用離子交換法，去除水中引起水垢的成分。
2、化學(xué)阻垢常用的化學(xué)阻垢類型有增溶阻垢、晶格畸變阻垢、自解脫膜阻垢、分散阻垢。
3、物理阻垢通常采用的物理阻垢的類型有磁化防垢、除垢和靜電防垢除垢、以及聲波防垢。
綜上所述，現(xiàn)有阻垢或除垢的方法，是采用輔助設(shè)備或添加化學(xué)阻垢劑。而供熱裝置在運(yùn)行過(guò)程中，生成水垢的另一個(gè)原因是現(xiàn)有的鍋爐或供熱設(shè)備在體積龐大的鍋筒內(nèi)加熱，由于鍋筒內(nèi)水溫高，截面積大，水的流速很小，且通常除上下水管加熱外，鍋筒同時(shí)為加熱設(shè)備，致使水垢易沉積在鍋筒內(nèi)。由于現(xiàn)有鍋爐結(jié)構(gòu)存在水垢易于沉積的弊病，一般增設(shè)防垢和除垢裝置后，還需采取定期除垢措施。
現(xiàn)有的電加熱鍋爐或熱水爐，一般分為直接加熱和間接加熱。像其它鍋爐或熱水爐一樣，在鍋筒內(nèi)設(shè)置電加熱管，將鍋筒作為加熱室，直接加熱式電加熱爐進(jìn)(回)水在大體積的鍋筒內(nèi)流速很慢，而間接加熱的電加熱爐，進(jìn)(回)水在熱交換器內(nèi)作軸向流動(dòng)，或在管殼和管束間流動(dòng)，流速也不高，由于在管束間流動(dòng)無(wú)法形成旋流的剪切力，運(yùn)行一段時(shí)間后，水垢沉積在電加熱管和換熱管上，致使熱效率降低。另外，電加熱鍋爐在電加熱管上沉積水垢，致使電熱元件產(chǎn)生的熱量難以傳出，造成局部溫度過(guò)高而燒壞電加熱管。
采用其它熱源的供熱裝置，同樣由于水垢的沉積，致使傳熱效率下降，嚴(yán)重的燒壞上下水管和鍋筒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種供熱裝置，該供熱裝置依據(jù)界面理論，充分優(yōu)化邊界層對(duì)傳熱的影響，能夠提高傳熱膜系數(shù)，強(qiáng)化傳熱效率，其結(jié)構(gòu)緊湊合理，體積小，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。同時(shí)，依據(jù)沉降機(jī)理，提供一種供熱裝置，使其結(jié)構(gòu)本身具有減少水垢、污垢的沉積的特點(diǎn)。解決的主要措施是提高換熱介質(zhì)流速和改變換熱介質(zhì)的流動(dòng)方向。實(shí)現(xiàn)提高傳熱效率，防止水垢、污垢的沉積，延長(zhǎng)電加熱管和換熱管的使用壽命的目的。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于依靠熱交換室基本單元，采用熱交換室串聯(lián)和并聯(lián)方式，可組成系列供熱量的供熱裝置，適用各種規(guī)格的批量生產(chǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)的目的在于減少換熱承壓元件體積，節(jié)省鋼材。在保證安全，提高熱效率的基礎(chǔ)上，降低制造成本對(duì)市場(chǎng)推廣的影響。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種管式旋流防垢供熱裝置，主要由若干個(gè)熱交換室和緩沖容器聯(lián)接構(gòu)成，每個(gè)熱交換室由套管組成獨(dú)立封閉的管式旋流防垢熱交換室，套管內(nèi)裝有加熱裝置，加熱裝置可以是電加熱裝置或蒸汽、煙道氣等熱源的加熱裝置。管式旋流防垢熱交換室的進(jìn)口與出口均為切向設(shè)置，各個(gè)旋流防垢熱交換室之間，經(jīng)聯(lián)接管逐級(jí)聯(lián)接連通，形成多級(jí)管式旋流防垢熱交換室，多級(jí)管式旋流防垢熱交換室的最后一級(jí)的出口和第一級(jí)的進(jìn)口，分別與兩個(gè)緩沖容器聯(lián)接連通。
每個(gè)獨(dú)立封閉的管式旋流防垢熱交換室的進(jìn)口與出口切向設(shè)置在套管上，多級(jí)管式旋流防垢熱交換室是由聯(lián)接管，將若干個(gè)單級(jí)管式旋流防垢熱交換室串聯(lián)或并聯(lián)組成。每個(gè)管式旋流防垢換熱室的尾端均設(shè)置有安全排氣泄壓裝置和集液管，多級(jí)管式旋流防垢熱交室的第一級(jí)進(jìn)口聯(lián)接的緩沖容器內(nèi)，設(shè)置有過(guò)濾裝置，最后一級(jí)的出口聯(lián)接的緩沖容器上設(shè)置有已加熱介質(zhì)的進(jìn)、出口，溫度傳感器接口、壓力傳感器接口、液位傳感器接口、安全閥接口。


圖1為本發(fā)明采用電加熱作為熱源的一體化管式旋流防垢供熱裝置實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；圖2為流體在熱交換套管內(nèi)旋流流動(dòng)示意圖；圖3為電加熱供熱機(jī)組供熱流程示意具體實(shí)施例方式本發(fā)明結(jié)合具體實(shí)施例參見(jiàn)附圖，進(jìn)一步說(shuō)明如下圖1所示的為本發(fā)明的實(shí)施例，是采用微機(jī)控制的，以電加熱作為熱源的，一體化管式旋流防垢供熱裝置。
多級(jí)管式旋流防垢熱交換室的第一級(jí)的進(jìn)口與下緩沖容器(1)連通，緩沖容器內(nèi)裝有過(guò)濾裝置(2)，緩沖容器上裝有進(jìn)(回)水接口(3)和(4)、排污口(5)、溫度傳感器接口(6)。該裝置每個(gè)熱交換室由套管(7)組成獨(dú)立封閉的管式旋流防垢熱交換室，每個(gè)套管內(nèi)裝有加電加熱管，在套管尾端，分別設(shè)置了安全排氣泄壓裝置(8)以防止非正常情況下套管內(nèi)局部過(guò)熱產(chǎn)生蒸汽或氣阻，泄壓帶出的水進(jìn)入集液管(9)收集后，由導(dǎo)管排出。各熱交換室的套管進(jìn)口與出口均為切向布置的聯(lián)接管(15)逐級(jí)聯(lián)接連通，形成多級(jí)旋流防垢熱交換室。多級(jí)管式旋流防垢熱交換室的最后一級(jí)的出口與上緩沖容器(10)連通，上緩沖容器上裝有出水口(12)、溫度傳感器(11)、液位傳感器(13)、壓力傳感器接口(14)、安全閥接口(16)。供熱裝置采用保溫材料(17)保溫。
管式旋流防垢供熱裝置采用金屬外殼包裝，與微機(jī)控制柜(18)、和電氣控制柜(19)組成一體化的供熱裝置。
本實(shí)施例，由于熱交換室的截面積很小，因此，大大提高了進(jìn)水流速，切向流入的水，沿套管管壁與電加熱管之間作旋流流動(dòng)，如圖2所示。旋流液體在管壁和電加熱管上產(chǎn)生徑向剪切力，阻止了水垢的沉積。從而實(shí)現(xiàn)了提高傳熱膜系數(shù)，減少水垢的沉降的目的。依據(jù)沉降、邊界層、傳熱膜理論，可根據(jù)工況條件調(diào)整套管內(nèi)的流速。多級(jí)管式旋流防垢熱交換室采用的級(jí)數(shù)，可根據(jù)供熱裝置所需的供熱量來(lái)確定。
依靠基本單元(多級(jí)管式旋流防垢熱交換室)，采用多級(jí)串聯(lián)和并聯(lián)方式，可組成系列供熱量的供熱裝置，適用各種規(guī)格的批量生產(chǎn)。
按本發(fā)明的供熱裝置，能大幅度地減小承壓元件、體積小、壽命長(zhǎng)、造價(jià)低，可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化傳熱，提高電加熱管使用壽命，運(yùn)行方便、占地面積小，成本低廉、環(huán)境友好，易實(shí)現(xiàn)電氣、微機(jī)系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)和制造、安裝，可節(jié)約制造成本和使用空間。
管式旋流防垢供熱裝置實(shí)施例的電加熱供熱機(jī)組流程概述(參見(jiàn)圖3)需加熱的水經(jīng)進(jìn)水電磁閥(21)由進(jìn)水泵(23)將水泵入離子棒水處理裝置(20)處理經(jīng)水處理后，從供熱機(jī)組的進(jìn)水接管(3)進(jìn)入下緩沖容器(1)，下緩沖容器內(nèi)設(shè)置有進(jìn)水溫度傳感器(6)和過(guò)濾裝置(2)，過(guò)濾裝置將循環(huán)回水中集聚的水垢過(guò)濾后，從下緩沖容器頂部的一端流出，切向進(jìn)入第一級(jí)安裝有電加熱管和安全排汽泄壓裝置(8)的熱交換套管(7)的前端，在套管內(nèi)加熱后，從套管的尾端切向流出，切向進(jìn)入下一級(jí)熱交換室(熱交換室的級(jí)數(shù)由供熱裝置的供熱量確定)。最后進(jìn)入上緩沖容器(10)，上緩沖容器設(shè)置有水位傳感器(11)、溫度傳感器(13)、壓力傳感器(14)，各功能傳感器由PLC或DCS或微機(jī)(18)采集數(shù)據(jù)后，在預(yù)設(shè)程序的控制下，由功能模塊傳輸給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。經(jīng)加熱的流體，從上緩沖容器的出水接管(12)流出，由送水泵(24)將加熱的介質(zhì)送供需熱用戶(26)。然后返回離子棒水處理裝置(20)，進(jìn)入循環(huán)。為保持系統(tǒng)內(nèi)水壓的平衡，在供熱管路上設(shè)置由膨脹水箱(25)。在低熱負(fù)荷時(shí)，加熱的流體進(jìn)入相變蓄熱器(22)，相變蓄熱器是為減少峰谷用電而設(shè)置的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、改變了傳統(tǒng)的供熱裝置結(jié)構(gòu)，能大幅度提高傳熱效率，減少或防止水垢的沉積。延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
2、采用獨(dú)立的多級(jí)套管組裝，減少受熱承壓元件體積，節(jié)省鋼材，易實(shí)現(xiàn)各種規(guī)格的批量生產(chǎn)。
3、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)新穎、簡(jiǎn)單、體積小、占地空間，循環(huán)良好，能自動(dòng)穩(wěn)壓，便于使用維修、安全使用壽命長(zhǎng)。
4、依靠基本單元(獨(dú)立的熱交換室)，采用多級(jí)套管串聯(lián)和并聯(lián)方式，可組成系列供熱量的供熱機(jī)組，適用各種規(guī)格的批量生產(chǎn)。
5、體積小，操作簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
權(quán)利要求
1.一種管式旋流防垢供熱裝置，主要由若干個(gè)熱交換室和緩沖容器聯(lián)接構(gòu)成，其特征在于每個(gè)熱交換室由套管組成獨(dú)立封閉的管式旋流防垢熱交換室，套管內(nèi)裝有加熱裝置，管式旋流防垢熱交換室的進(jìn)口與出口均為切向設(shè)置，各個(gè)管式旋流防垢熱交換室之間，經(jīng)聯(lián)接管逐級(jí)聯(lián)接連通，形成多級(jí)管式旋流防垢熱交換室，多級(jí)管式旋流防垢熱交換室的最后一級(jí)的出口和第一級(jí)的進(jìn)口，分別與兩個(gè)緩沖容器聯(lián)接連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管式旋流防垢供熱裝置，其特征在于每個(gè)獨(dú)立封閉的管式旋流防垢熱交換室的進(jìn)口與出口切向設(shè)置在套管上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管式旋流防垢供熱裝置，其特征在于多級(jí)管式旋流防垢熱交換室是由聯(lián)接管將若干個(gè)單級(jí)管式旋流防垢熱交換室串聯(lián)或并聯(lián)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管式旋流防垢供熱裝置，其特征在于每個(gè)管式旋流防垢換熱室的尾端均設(shè)置有安全排氣泄壓裝置和集液管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管式旋流防垢供熱裝置，其特征在于多級(jí)管式旋流防垢熱交室的第一級(jí)進(jìn)口聯(lián)接的緩沖容器內(nèi)，設(shè)置有過(guò)濾裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管式旋流防垢供熱裝置，其特征在于加熱裝置為電加熱裝置或蒸汽、煙道氣等熱源的加熱裝置。
全文摘要
本發(fā)明的管式旋流防垢供熱裝置，主要由若干個(gè)熱交換室和緩沖容器聯(lián)接構(gòu)成，每個(gè)熱交換室由套管組成獨(dú)立封閉的管式旋流防垢熱交換室，套管內(nèi)裝有加熱裝置，管式旋流防垢熱交換室的進(jìn)口與出口均為切向設(shè)置，各個(gè)管式旋流防垢熱交換室之間，經(jīng)聯(lián)接管逐級(jí)聯(lián)接連通。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是需加熱介質(zhì)在管式熱交換套管內(nèi)旋流流動(dòng)加熱，套管內(nèi)旋流液體產(chǎn)生的剪切力，改善了邊界層熱交換，提高了傳熱膜系數(shù)，且使水垢不易沉積。該管式旋流裝置能大幅度地減小承壓元件、體積小、壽命長(zhǎng)、降低鍋爐制造費(fèi)用。依靠基本單元，采用多級(jí)管式旋流熱交換室串聯(lián)和并聯(lián)方式，可組成系列供熱量的供熱裝置，適用各種規(guī)格的批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)F28F19/00GK1442665SQ0311827
公開(kāi)日2003年9月17日 申請(qǐng)日期2003年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月17日
發(fā)明者周端午 申請(qǐng)人:周端午