專利名稱：高效太極模塊高速換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及換熱設(shè)備，具體說(shuō)是一種高效太極模塊高速換熱器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的換熱設(shè)備強(qiáng)制湍流換熱器(波紋管換熱器、列管式換熱器)，它通過(guò)在兩個(gè) 管板之間固定多根直通換熱管，形成二次熱媒所在的管程，外面是一次熱媒(蒸汽)所在的 殼體，一次熱媒在殼體內(nèi)，散熱損失大、換熱效率低、占地面積大。蒸汽在殼體內(nèi)通過(guò)放熱自 然冷凝，轉(zhuǎn)化為凝結(jié)水，凝結(jié)水溫度高、壓力低，必須加裝疏水器和凝結(jié)水室，它才能正常工 作，而且不容易回收利用，需要有專門的凝結(jié)水泵和凝結(jié)水箱，它才可正常工作，配套設(shè)備 投資大，安裝極不方便；換熱系數(shù)(K值)非常低，汽-水換熱傳熱系數(shù)(K值)為6000-7000W/ (m2. k)；此外，二次熱媒水質(zhì)普遍較差，在管內(nèi)流動(dòng)，容易造成換熱管結(jié)垢，長(zhǎng)時(shí)間工作后容 易造成換熱管堵塞，阻力加大，造成循環(huán)泵功率加大，浪費(fèi)電力，并且，換熱系數(shù)大大降低， 浪費(fèi)了能源，加大了煤耗和電耗，結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)，甚至使設(shè)備損壞，引起管道的壓力升高，造成 爆管、爆炸等危險(xiǎn)，使用壽命短(一般4一6年)，維修成本高，并且維修、清洗極不方便。歐洲蒸汽王子(塞斯波)汽水換熱器，它通過(guò)在管板固定螺旋、麻花型的換熱管束， 而形成了二次熱媒所在的管程，外面是一次熱媒所在的殼體，特殊的結(jié)構(gòu)形式不便于安裝。 一次熱媒在殼體內(nèi)沖擊螺旋、麻花型換熱管束后，將蒸汽熱量釋放完之后，轉(zhuǎn)化為凝結(jié)水， 凝結(jié)水溫度高、壓力低，必須加裝疏水器，它才能正常工作，而且不容易回收利用，需要有專 門的凝結(jié)水泵和凝結(jié)水箱，一次熱媒(蒸汽)所在的筒體，行程短，容易造成一次熱媒放熱不 充分、不徹底，形成了浪費(fèi)能源等缺點(diǎn)，換熱系數(shù)(K值)低，汽-水換熱傳熱系數(shù)(K值)為 7000-9500W/ (m2.k);此外，螺旋、麻花型的換熱管束受結(jié)構(gòu)形式的影響，不能維修，只能是 一次性報(bào)廢，造成使用壽命短，一般3_5年(304材質(zhì)不銹鋼)、能源大量浪費(fèi)，不符合節(jié)能、 減排的國(guó)策?？偨Y(jié)上述設(shè)備存在的的問(wèn)題是
A、制造工藝復(fù)雜，成本高；
B、鈣鎂離子易結(jié)晶；
C、設(shè)備熱效率低，浪費(fèi)能源，運(yùn)行費(fèi)用高；
D、不能維修，一次性報(bào)廢，使用壽命短；
E、一、二次熱媒在同一管體，沒(méi)隔離，不分回程，內(nèi)管阻力大，被壓溫度過(guò)高，被壓壓降 損失大，只能加疏水及凝結(jié)水泵和凝結(jié)水箱才能正常工作。一次熱媒溫度過(guò)高，一次熱媒溫 度高于二次熱媒35°C -50°C以上，即浪費(fèi)了能源，又加大了其他配套設(shè)備投資，同時(shí)加大了 占地面積；
3F、被加熱行程短，機(jī)械損耗大，易滲漏；
G、安裝工藝復(fù)雜，不便于安裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高速高效換熱、節(jié)省占地面積、可模塊式布置、安裝方 便、節(jié)省能源、無(wú)噪音、維修清洗方便的高效太極模塊高速換熱器。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)一種高效太極模塊高速換熱器，至少包托殼程 和管程，其特征是一次熱媒進(jìn)口法蘭、一次熱媒出口法蘭、封頭、換熱管形成管程，一次熱 媒進(jìn)口法蘭在左封頭上，一次熱媒出口法蘭在右封頭上，左封頭和右封頭分別與殼體兩端 的殼體法蘭法蘭連接，管板焊接在殼體兩端內(nèi)管內(nèi)，將管內(nèi)分成左、中、右三個(gè)獨(dú)立密封腔 體，換熱管固定在兩端的管板上；二次熱媒進(jìn)口法蘭、二次熱媒出口法蘭與殼體連接形成殼 程，二次熱媒進(jìn)口法蘭在殼體的右下前端，二次熱媒出口法蘭在殼體的左上端，殼體內(nèi)由隔 板上下隔開形成上下多層腔室；一次熱媒經(jīng)一次熱媒進(jìn)口法蘭進(jìn)入左密封腔體，流經(jīng)伸進(jìn) 左密封腔體內(nèi)的換熱管后，再進(jìn)入右密封腔體，由伸進(jìn)右密封腔體內(nèi)的換熱管出口經(jīng)一次 熱媒出口法蘭輸出；二次熱媒經(jīng)二次熱媒進(jìn)口法蘭經(jīng)過(guò)多層上下腔室后由二次熱媒出口法 蘭排出。所述換熱管在兩端的管板上固定，換熱管一端通左腔體，另一端通右腔體，中間有 折流板垂直分布在殼體水平方向上，折流板為水平方向一上一下分布。所述換熱管由S狀分開形成左右兩個(gè)大區(qū)，兩個(gè)大區(qū)由封頭隔板分成上中下三個(gè) 小區(qū)。所述的管程是高溫蒸汽通道。所述的殼程是水流通道。所述的換熱管采用雙波紋螺麻紫銅管、鎳合金或鎳鈦合金管。二次熱媒通過(guò)殼體下部二次熱媒進(jìn)口法蘭進(jìn)入殼體，然后通過(guò)隔板導(dǎo)流和折流板 折流，經(jīng)過(guò)上下腔室的大小變化，一次熱媒與二次熱媒形成逆流和錯(cuò)流，然后二次熱媒從殼 體頂部的二次熱媒出口法蘭流出。所述殼體上有溫度計(jì)接口、壓力表接口以及安全閥接口。本發(fā)明的有益效果殼體采用低合金鋼板制作，換熱管束為(tl6、19、25X (2.0) 1. 5mm的雙波紋螺麻紫銅管、鎳合金或鎳鈦合金管。本換熱器一般優(yōu)點(diǎn)如承壓能力高，被 壓壓降損失小，區(qū)域加熱效率高，耐溫性能好，制造工藝成熟，容積大(是其他換熱器的一至 三陪)，成本較低，維護(hù)管理簡(jiǎn)便，使用壽命長(zhǎng)等性能外，還具有下列重要特點(diǎn)
(1)結(jié)構(gòu)緊湊，體型小，多臺(tái)使用時(shí)可上下、左右模塊式布置，節(jié)省用地面積和建筑高 度。節(jié)省建筑投資，便于設(shè)計(jì)布置，同時(shí)運(yùn)行操作檢修方便；
(2)高效太極模塊高速換熱器的換熱管束分單元、按照太極理論科學(xué)布置，每個(gè)單元的 換熱管束利用率高，無(wú)換熱死角，同時(shí)尺寸和重量較小，便于維修和清洗；
(3)密封效果好，高效太極模塊高速換熱器的殼體連接采用焊接，換熱管束和管板采用 焊接、液壓脹接，牢固可靠；(4)工藝科學(xué)，便于檢修，工藝管道便于安裝，換熱管束每個(gè)單元獨(dú)立設(shè)置，檢修時(shí)只需 打開換熱器前后封頭，換熱管束內(nèi)部一目了然，簡(jiǎn)單方便，封頭和管板密封用墊板可反復(fù)使 用，一般不用更換；
(5)換熱系數(shù)高，節(jié)省換熱面積，高效太極模塊高速換熱器一般換熱系數(shù)(K值)，汽-水 換熱傳熱系數(shù)(K值)為9490——10359. 13ff/(m2. k)，換熱系數(shù)比強(qiáng)制湍流換熱器大近1倍 左右，換熱面積可減少40-60% ；換熱系數(shù)比歐洲蒸汽王子大25——35%左右；
(6)高效新型，區(qū)域加熱，熱利用率高。高效太極高速加熱器汽_水換熱排出的凝結(jié)水 溫度低(HGTJ-Q-S系列在30°C以下)一般在65°C以下，既無(wú)漏汽損失，也不需要安裝疏水 器；流道多，區(qū)域加熱分超高溫區(qū)、高溫區(qū)、中高溫區(qū)、中溫區(qū)、低溫區(qū)、超低溫區(qū)；換熱區(qū) 域不在同一管程內(nèi)，分區(qū)加熱，換熱充分，出水溫度穩(wěn)定；
(7)高效太極模塊高速換熱器汽-水換熱(HGTJ-Q-N、HGTJ-Q-K、HGTJ-Q-S、HGTJ-Q-T 系列)排出的凝結(jié)水壓力為蒸汽壓力的60—70%以上，可利用自身的余壓回流至鍋爐房或 者補(bǔ)水箱；節(jié)省了凝結(jié)水回收系統(tǒng)的設(shè)備和站房投資，同時(shí)設(shè)計(jì)和管理均大為方便；
(8)流體力學(xué)水力特性好，一次熱媒和二次熱媒的流動(dòng)阻力小，流速穩(wěn)定，設(shè)計(jì)從壓降 和換熱系數(shù)的最佳組合關(guān)系的角度出發(fā)，以最小的壓降損失換取最高的換熱效果，讓您使 用時(shí)付出更少，獲益更多；
(9)特殊的換熱管布置方式增大了流速，提高了傳熱膜系數(shù)，從而提高總傳熱系數(shù)，使 換熱器的結(jié)構(gòu)緊湊，湍流狀態(tài)更強(qiáng)烈；高效太極模塊高速換熱器獨(dú)特的設(shè)計(jì)，應(yīng)用最少的能 源達(dá)到最佳的換熱效果；
(10)使用壽命長(zhǎng)，使用壽命為20年以上。


下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖面示意圖2是圖1中a_a方向的剖面示意圖； 圖3是圖1中b— b方向的剖面示意圖； 圖4是圖1中c—c方向的剖面示意圖。圖中1、一次熱媒出口法蘭；2、一次熱媒進(jìn)口法蘭；3、左封頭；4、殼體法蘭；5、管 板；6、二次熱媒出口法蘭；7、溫度計(jì)接口 ；8、二次熱媒進(jìn)口法蘭；9、壓力表接口 ；12、殼體； 11、安全閥接口 ；10、折流板；13、換熱管；14、隔板；15、封頭隔板；16、排污口 ；17、右封頭。
具體實(shí)施例方式
如圖1、圖2、圖4所示，高效太極模塊高速換熱器，至少包括殼程和管程，一次熱媒 進(jìn)口法蘭2、一次熱媒出口法蘭1、封頭、換熱管13形成管程，一次熱媒進(jìn)口法蘭2在左封頭 3上，一次熱媒出口法蘭1在右封頭17上，左封頭3和右封頭17分別與殼體12兩端的殼體法蘭4法蘭連接，管板5焊接在殼體12兩端內(nèi)管內(nèi)，將管內(nèi)分成左、中、右三個(gè)獨(dú)立密封腔 體，換熱管13固定在兩端的管板5上。二次熱媒進(jìn)口法蘭8、二次熱媒出口法蘭6與殼體12連接形成殼程，二次熱媒進(jìn)口 法蘭8在殼體12的右下前端，二次熱媒出口法蘭6在殼體12的左上端，殼體12內(nèi)由隔板 14上下隔開形成上下多層腔室。換熱管13在兩端的管板5上固定，換熱管13 —端通左腔體，另一端通右腔體，中 間有折流板10垂直分布在殼體12水平方向上，折流板10為水平方向一上一下分布。換熱管13由太極原理的S狀分開形成左右兩個(gè)大區(qū)，兩個(gè)大區(qū)由封頭隔板15分 成上中下三個(gè)小區(qū)。工作時(shí)，一次熱媒經(jīng)一次熱媒進(jìn)口法蘭2進(jìn)入左密封腔體，流經(jīng)伸進(jìn)左密封腔體 內(nèi)的換熱管13后，再進(jìn)入右密封腔體，由伸進(jìn)右密封腔體內(nèi)的換熱管13出口經(jīng)一次熱媒出 口法蘭1輸出。二次熱媒經(jīng)二次熱媒進(jìn)口法蘭8經(jīng)過(guò)多層上下腔室后由二次熱媒出口法蘭 6排出。如圖3所示，本發(fā)明的換熱管13由太極原理的S狀分開形成左右兩個(gè)大區(qū)，兩個(gè) 大區(qū)由封頭隔板15分成上中下三個(gè)小區(qū)，共6個(gè)區(qū)，如圖中的A、B、C、D、E、F。從一次熱媒進(jìn) 口法蘭2處至一次熱媒出口法蘭1經(jīng)科學(xué)計(jì)算按比例逐漸遞減，因?yàn)閾Q熱管13的排列布置 是呈逐漸遞減的，因此，當(dāng)一次熱媒即高溫蒸汽在放熱過(guò)程中逐漸轉(zhuǎn)化為低溫凝結(jié)水的整 個(gè)放熱過(guò)程中，每個(gè)回程內(nèi)的換熱管13均是滿狀的，因此一次熱媒在換熱管13內(nèi)流動(dòng)時(shí)， 仍能保持較高的流速，形成強(qiáng)烈的錯(cuò)流。同理，二次熱媒通過(guò)二次熱媒進(jìn)口法蘭8進(jìn)入殼體 12內(nèi)，二次熱媒經(jīng)過(guò)由隔板14所隔成的多個(gè)上下腔室，以及由折流板10所起到的折流作 用，一次熱媒和二次熱媒完全是逆流、錯(cuò)流，加上太極形式的獨(dú)特的換熱管13排列方式，每 一個(gè)腔室內(nèi)的流通截面積(即水流所通過(guò)殼體的面積)也發(fā)生了不同的變化(即流通截面積 大小不一樣)，二次熱媒在殼體內(nèi)呈螺旋、活塞形不規(guī)則流動(dòng)，因而，二次熱媒形成了強(qiáng)烈的 錯(cuò)流，強(qiáng)烈的錯(cuò)流增強(qiáng)了換熱效果，大大提高了換熱系數(shù)。二次熱媒通過(guò)殼體下部二次熱媒進(jìn)口法蘭8進(jìn)入殼體12，然后通過(guò)隔板14導(dǎo)流和 折流板10折流，經(jīng)過(guò)上下2個(gè)、3個(gè)或者多個(gè)大小不同的腔室(因?yàn)閾Q熱管的逐漸遞減，形成 了大小不同的腔室；相同質(zhì)量的水，溫度升高，密度減小，體積相應(yīng)的增大)，因?yàn)槎螣崦?一直是個(gè)吸熱膨脹的過(guò)程，腔室的大小變化，一次熱媒與二次熱媒形成強(qiáng)烈的逆流和錯(cuò)流， 從而形成傳熱學(xué)中的完美換熱流動(dòng)方式，強(qiáng)烈的逆流和錯(cuò)流提高了雷諾系數(shù)，加大了傳熱 膜系數(shù)，促使換熱管13內(nèi)一次熱媒充分放熱，二次熱媒充分的吸熱，然后從殼體12頂部的 二次熱媒出口法蘭6流出，殼體12上加設(shè)有溫度計(jì)接口 7、壓力表接口 9以及保護(hù)設(shè)備正常 安全運(yùn)行的安全閥接口 11。為了更好的提高本發(fā)明的換熱系數(shù)(K值)，換熱管采用雙波紋螺麻紫銅管、鎳合金 或鎳鈦合金管，既加大了換熱系數(shù)(K值)，又提高了使用壽命。為了減少占地面積，可以進(jìn) 行模塊式布置，即兩臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備同時(shí)使用時(shí)可上下、左右模塊式組合布置。為了減少維修成本，采用了固定式管板，容易維修。為了降低散熱損失和達(dá)到安全 運(yùn)行的目的，采用一次熱媒在管程內(nèi)流動(dòng)，二次熱媒在殼程內(nèi)流動(dòng)，水包圍了蒸汽，改變了 汽包圍水的傳統(tǒng)模式，即降低了散熱損失和達(dá)到了安全運(yùn)行的目的，又提高了熱能利用率， 同時(shí)也降低了對(duì)保溫材料的要求。
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為了更好的提高設(shè)備熱效率，有效利用能源，我們采用了多行程、多流道、多折流、 多腔室錯(cuò)流。高效太極模塊高速換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，體型小，節(jié)省用地面積和建筑高度，節(jié)省 建筑投資，便于設(shè)計(jì)布置，同時(shí)運(yùn)行方便。高效太極模塊高速換熱器采用低合金鋼板和有色 合金制作有效防止了腐蝕。承壓能力高，被壓壓降損失小，熱效率高(99. 7%以上)，耐溫性 能好，制造工藝成熟，成本較低，維護(hù)管理簡(jiǎn)便等性能，使用壽命長(zhǎng)(長(zhǎng)達(dá)20年以上)，有效的 防止了其他換熱器的一些弊病。是強(qiáng)制湍流換熱器、歐洲蒸汽王子以及其他一些換熱器的 更新產(chǎn)品。雙波紋螺麻紫銅管、鎳合金或鎳鈦合金管作為換熱管13，高效太極模塊高速換熱 器在運(yùn)行工作時(shí)，特殊的形狀、特殊的排管方式，使得換熱管13在殼體12內(nèi)不停的顫抖和 高頻振動(dòng)，二次熱媒中的鈣鎂等容易附著結(jié)垢的分、離子無(wú)法附著，因此換熱管13外壁上 極不容易結(jié)垢。運(yùn)行一段時(shí)間后，無(wú)法附著的鈣鎂等容易附著結(jié)垢的分、離子以及固體雜質(zhì)等沉 積于殼體12內(nèi)的底部，通過(guò)設(shè)置在殼體12底部的排污口 16排出。
權(quán)利要求
高效太極模塊高速換熱器，至少包托殼程和管程，其特征是一次熱媒進(jìn)口法蘭(2)、一次熱媒出口法蘭(1)、封頭、換熱管(13)形成管程，一次熱媒進(jìn)口法蘭(2)在左封頭(3)上，一次熱媒出口法蘭(1)在右封頭(17)上，左封頭(3)和右封頭(17)分別與殼體(12)兩端的殼體法蘭(4)法蘭連接，管板(5)焊接在殼體(12)兩端內(nèi)管內(nèi)，將管內(nèi)分成左、中、右三個(gè)獨(dú)立密封腔體，換熱管(13)固定在兩端的管板(5)上；二次熱媒進(jìn)口法蘭(8)、二次熱媒出口法蘭(6)與殼體(12)連接形成殼程，二次熱媒進(jìn)口法蘭(8)在殼體(12)的右下前端，二次熱媒出口法蘭(6)在殼體(12)的左上端，殼體(12)內(nèi)由隔板(14)上下隔開形成上下多層腔室；一次熱媒經(jīng)一次熱媒進(jìn)口法蘭(2)進(jìn)入左密封腔體，流經(jīng)伸進(jìn)左密封腔體內(nèi)的換熱管(13)后，再進(jìn)入右密封腔體，由伸進(jìn)右密封腔體內(nèi)的換熱管(13)出口經(jīng)一次熱媒出口法蘭(1)輸出；二次熱媒經(jīng)二次熱媒進(jìn)口法蘭(8)經(jīng)過(guò)多層上下腔室后由二次熱媒出口法蘭(6)排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效太極模塊高速換熱器，其特征是所述的換熱管(13)在 兩端的管板(5)上固定，換熱管(13)—端通左腔體，另一端通右腔體，中間有折流板(10)垂 直分布在殼體(12)水平方向上，折流板(10)為水平方向一上一下分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效太極模塊高速換熱器，其特征是所述的換熱管(13)由 S狀分開形成左右兩個(gè)大區(qū)，兩個(gè)大區(qū)由封頭隔板(15)分成上中下三個(gè)小區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效太極模塊高速換熱器，其特征是所述的管程是高溫蒸 汽通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效太極模塊高速換熱器，其特征是所述的殼程是水流通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效太極模塊高速換熱器，其特征是所述的換熱管(13)采 用雙波紋螺麻紫銅管、鎳合金或鎳鈦合金管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效太極模塊高速換熱器，其特征是所述的殼體(12)上有 溫度計(jì)接口(7)、壓力表接口(9)以及安全閥接口(11)。
全文摘要
本發(fā)明涉及換熱設(shè)備，具體說(shuō)是一種高效太極模塊高速換熱器，至少包托殼程和管程，其特征是一次熱媒進(jìn)口法蘭、一次熱媒出口法蘭、封頭、換熱管形成管程，一次熱媒進(jìn)口法蘭在左封頭上，一次熱媒出口法蘭在右封頭上；二次熱媒進(jìn)口法蘭、二次熱媒出口法蘭與殼體連接形成殼程；一次熱媒經(jīng)一次熱媒進(jìn)口法蘭進(jìn)入左密封腔體，流經(jīng)伸進(jìn)左密封腔體內(nèi)的換熱管后，再進(jìn)入右密封腔體，由伸進(jìn)右密封腔體內(nèi)的換熱管出口經(jīng)一次熱媒出口法蘭輸出；二次熱媒經(jīng)二次熱媒進(jìn)口法蘭經(jīng)過(guò)多層上下腔室后由二次熱媒出口法蘭排出。它高速高效換熱、節(jié)省占地面積、可模塊式布置、安裝方便、節(jié)省能源、無(wú)噪音、維修清洗方便。
文檔編號(hào)F28D7/16GK101799248SQ20101013690
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者冉東成, 冉東汶, 冉亦默, 冉昭杰, 姜?jiǎng)? 岳娜, 師曉娟, 汪宗海 申請(qǐng)人:西安華廣電站鍋爐有限公司