本實用新型涉及熱交換設備領域，尤其涉及一種模塊式全逆流微通道波節(jié)管換熱器及換熱機組系統(tǒng)。

背景技術：

換熱器是用來將熱量從熱流體傳遞至冷流體的設備，在化工、石油、食品等行業(yè)有廣泛的應用，現(xiàn)有的熱交換器一般都是在換熱元件即換熱管方面做了改良設計，如雙紋管，浮動盤管等。其作用為增加換熱面積，產(chǎn)生紊流，減少結垢，都取得了一定的效果。常規(guī)的管殼式換熱器通常由殼體、管板、換熱管束、管箱及連接法蘭等組成。工作介質常用的有水-水介質或汽-水介質，換熱運行時換熱管內及管外的兩種介質逆向運行。主要存在如下問題：

1、所有換熱管束，需放置在一個大型罐體內，因大型罐體需滿足設計工況所需的壓力要求，故相應壁厚較大，且管板、管箱等部件成本高，整臺換熱器造價昂貴。

2、設計時一用一備，即用戶需購買兩臺昂貴設備，進一步提高了經(jīng)濟成本。

3、換熱系數(shù)低，水-水換熱時為1000w/㎡·k，汽-水換熱時為2000w/㎡·k，尤其容易結垢，進一步削弱了換熱效果。

4、設備體積龐大、結構復雜，維修清洗不方便。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型目的在于提供一種模塊式全逆流微通道波節(jié)管換熱器及換熱機組系統(tǒng)，以解決上述問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型首先提供了一種換熱器，包括：

熱交換部，所述熱交換部包括多個管件嵌套形成的管件族，相鄰的所述管件之間有間隙，在所述管件族的兩端面各貼合有一條形分隔帶，所述條形分隔帶將所在的端面分隔成兩個區(qū)間；在任一端面的任一區(qū)間內，相鄰所述管件的間隙在端面處依次間歇封閉，在該端面的另一區(qū)間內，所述相鄰管件的間隙在端面處也依次間歇封閉，且與同一端面的另一區(qū)間的間歇封閉方式反向對應；在另一端面，相鄰所述管件的間隙在端面處依次間歇封閉，且封閉方式與所述管件族的另一端面的間歇封閉方式反向對應；

管箱部，所述管箱部扣合連接在所述熱交換部的兩端面上并與所述熱交換部形成連通的容腔；

沿所述條形分隔帶設置的隔板，所述隔板將所述容腔分隔成不相連通的兩部分；以及

在所述管箱部上，位于所述隔板兩側各連接有一法蘭，所述法蘭兩兩連通分別形成第一介質入口、第一介質出口以及第二介質入口、第二介質出口。

上述換熱器不僅結構簡單，其原材料的采購成本和制造成本都很低，所述管件可以直接選用市面上常規(guī)的不銹鋼管件，選材范圍廣，包括規(guī)則形狀的方管、圓管、矩形管甚至不規(guī)則的管件均可，整體結構非常的緊湊，占用空間小，換熱功率通過調整嵌套管件的數(shù)量、長度、數(shù)量就可以簡單調整，適用于各個場合。

進一步的，所述管件為側壁為波紋狀的波節(jié)管，該種結構對于紊流的產(chǎn)生以及結垢作用的削弱有較好的效果。

進一步的，所述波節(jié)管的波峰部沿所述波節(jié)管的軸向設置有導流凹槽，通過該種微通道的設計，不僅加強了換熱器整體的強度和剛度，防止換熱通道的壓力變形帶來的換熱效率變化，還能達到優(yōu)異的紊流產(chǎn)生效果，從而使換熱器內幾乎不會結垢。

然后，本實用新型提供了一種換熱機組系統(tǒng)，其上包括多個任一上述的換熱器，多個所述換熱器的所述第一介質入口與第一介質輸入總管連通，多個所述第一介質出口與第一介質輸出總管連通，多個所述第二介質入口與第二介質輸入總管連通，多個所述第二介質出口與第二介質輸出總管連通。該換熱機組系統(tǒng)能夠實現(xiàn)多區(qū)域換熱器的同時工作、分別控制，能較好的適應不同類型的換熱需求，同時，模塊化的設計，使系統(tǒng)的更換與安裝非常簡便。

進一步的，還包括多個水泵、流量控制閥和控制柜，所述水泵分別設置在所述第一介質輸入總管和第二介質輸入總管的輸入端，所述流量閥設置在各管路上調節(jié)流量大小，所述控制柜連接控制所述水泵和流量閥。

進一步的，還包括換熱器控制閥，所述換熱器控制閥連接在所述換熱器的入口和出口處。通過該控制閥可以選擇性地開關各個換熱器，以適應不同需求和工況。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點在于：

1、兩種介質換熱運行時，介質通道分隔的小，換熱效果優(yōu)良，本實用新型可根據(jù)不同介質，調節(jié)介質通道，調節(jié)空間很大。

2、介質逆向流動，換熱效果最好，本實用新型兩種換熱介質，完全逆向流動，在某些特殊場合，有必要時可做到接近等溫交換，現(xiàn)場試用換熱效率提高了3倍左右。

3、在集中采暖領域，二次水溫設定后，采用本換熱器，可以降低一次水溫，這樣既減少了一次水的沿程熱損失，也提高了主機的工作效率，節(jié)能效果顯著。

4、由于換熱效率高，降低了一次水溫的要求，從而大幅減緩了設備和管道的結垢。

5、本實用新型與傳統(tǒng)換熱器比較，節(jié)省了龐大的殼體、管板，通過改變設備結構的方式，減輕了設備重量，同時，可以實現(xiàn)模塊化的設計與安裝，可大幅節(jié)省生產(chǎn)成本。

下面將參照附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1是本實用新型優(yōu)選實施例公開的換熱器主視圖的示意圖；

圖2是本實用新型優(yōu)選實施例公開的換熱器左視圖的示意圖；

圖3是圖2中A—A剖視圖的示意圖；

圖4是圖2中A—A剖視的軸測圖示意圖；

圖5是本實用新型優(yōu)選實施例公開的換熱器波節(jié)管嵌套結構示意圖；

圖6是圖5中D—D剖視圖的示意圖；

圖7是本實用新型優(yōu)選實施例公開的換熱器的熱交換部端面密封方式的示意圖；

圖8是本實用新型優(yōu)選實施例公開的換熱器工作原理示意圖；

圖9是本實用新型優(yōu)選實施例公開的換熱機組系統(tǒng)的結構示意圖。

圖例說明：

1、熱交換部；11、管件；111、導流凹槽；112、波谷部；113、波峰部；12、條形分隔帶；13、封閉片；2、管箱部；21、容腔；3、隔板；4、法蘭；41、第一介質入口；42、第一介質出口；43、第二介質入口；44、第二介質出口；5、第一介質；6、第二介質；15、換熱器控制閥；16、流量閥；17、水泵；110、控制柜；100、第二介質輸出總管；120、第一介質輸入總管；130、第一介質輸出總管；140、第二介質輸入總管。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

如圖1-圖7所示，本實用新型實施例首先公開了一種換熱器，包括如下組成部件：

熱交換部1，該熱交換部1為實現(xiàn)兩種不同介質熱能交換的主要場所，其包括多個管件11層層嵌套形成的管件族，相鄰的管件11之間有間隙，在管件族的兩端各形成平面，各貼合有一條形分隔帶12，條形分隔帶12為金屬帶，通過焊接將各管件11固定，焊接后將所在的端面分隔成兩個區(qū)間；在任一端面的任一區(qū)間內，相鄰管件11的間隙在端面處依次間歇封閉，如圖7所示，即從外到內或者從內到外，用封閉片13依次焊接封閉一段間隙，然后留空一段間隙的方式。在該端面的另一區(qū)間內，相鄰管件11的間隙在端面處也依次間歇封閉，且與同一端面的另一區(qū)間的間歇封閉方式反向對應；在另一端面，相鄰管件11的間隙在端面處依次間歇封閉，且封閉方式與管件族的對應另一端面的間歇封閉方式反向對應，在實際應用中，管件11可以為方管、矩形管或者其他截面形狀的管件，采用同軸或者非同軸嵌套方式均可。在本實施例中，管件11為同軸的圓管，圓管可以采用普通不銹鋼、鋁等金屬材料以及導熱效果較好的非金屬材料，在實際應用中，為減少結垢，讓介質流動時產(chǎn)生紊流，同時防止嵌套的管件因內部壓力變形，對圓管采取壓制工藝，成形為波紋狀的波節(jié)管，進一步增強了散熱器內部的抗壓強度和整體的剛性。如圖5所示，波節(jié)管包括凸起的波峰部113和凹下的波谷部112，波峰部113沿波節(jié)管的軸向壓制有導流凹槽111，導流凹槽111沿波節(jié)管周向均勻設置為多個，通過該種的微通道設置，不僅能更好的形成紊流，同時在相鄰波節(jié)管發(fā)生變形或者其他情況貼合時，介質還能相互逆向流動。

進一步還包括管箱部2，管箱部2扣合連接在熱交換部1的兩端面上并與熱交換部1形成連通的容腔21，在實際的密封連接過程中，在熱交換部1的兩端部和管箱部2的開口扣合處設置連接法蘭，采用螺栓密封連接，并用橡膠密封圈加強密封作用。

同時，沿條形分隔帶12設置一金屬隔板3，隔板3采用焊接方式固定在管箱部2內，隔板3將容腔21分隔成不相連通的兩部分；為了使換熱器連接到其他系統(tǒng)中，在管箱部2上位于的隔板3兩側各焊接有一法蘭4，在本實施例中，法蘭4相對于隔板3左右對稱，兩個相互連通的法蘭4分別形成第一介質入口41、第一介質出口42以及第二介質入口43、第二介質出口44。在本實施例中，換熱器的外側可以覆蓋隔熱層，從而減少熱量的散失，提高熱轉化率。

該換熱器的工作過程如圖8所示：第一介質5(可以為氣態(tài)或者液態(tài))從第一介質入口41進入換熱器的左側的管箱部2的容腔21的上部腔室，流經(jīng)熱交換部1左側未封閉處理的間隙，通過該圓周間隙，經(jīng)過熱交換部1右側下端未封閉處理的間隙流入左側的管箱部2的容腔21的下部腔室，進而從第一介質出口42流出，同理，不難得知，第二介質6(可以為氣態(tài)或者液態(tài))同樣可以從第二介質入口43流經(jīng)熱交換部1從第二介質出口44流出，兩種介質在熱交換部1的逆向流動過程中，通過管件11的管壁熱傳導實現(xiàn)熱量的快速轉移。

兩種介質換熱運行時，介質通道分隔的小，換熱效果優(yōu)良，本實用新型可根據(jù)不同介質，調節(jié)介質通道，調節(jié)空間很大。同時，介質逆向流動，換熱效果最好，在某些特殊場合，有必要時可做到接近等溫交換，現(xiàn)場試用換熱效率提高了3倍左右。在集中采暖領域，二次水溫設定后，采用本換熱器，可以降低一次水溫，這樣既減少了一次水的沿程熱損失，也提高了主機的工作效率，節(jié)能效果顯著。由于換熱效率高，降低了一次水溫的要求，同時大幅減緩了設備和管道的結垢。

然后本實用新型進一步公開了一種換熱機組系統(tǒng)，如圖9所示，其上包括多個的換熱器的連接組合，多個換熱器的第一介質入口41與第一介質輸入總管120連通，第一介質出口42與第一介質輸出總管130連通，第二介質入口43與第二介質輸入總管140連通，第二介質出口44與第二介質輸出總管100連通，從而形成整個高效換熱系統(tǒng)，與傳統(tǒng)換熱器比較，節(jié)省了龐大的殼體、管板，通過改變設備結構的方式，減輕了設備重量，同時，可以實現(xiàn)模塊化的設計與安裝，可大幅節(jié)省生產(chǎn)成本。

除此之外，該系統(tǒng)還包括水泵17、流量閥16和控制柜110，水泵17分別設置在第一介質輸入總管120和第二介質輸入總管140的輸入端，為介質的流動提供動力，流量閥16設置在各管路上調節(jié)流量大小，控制柜110連接控制水泵17和流量閥16。

在本實施例中，該換熱機組系統(tǒng)還包括換熱器控制閥15，換熱器控制閥15連接在換熱器的入口和出口處，換熱器控制閥15可以采用普通的蝶閥或者球閥手動控制，通過打開或者關閉選擇換熱器。同時，換熱器控制閥15也可以采用電磁控制閥，通過其與控制柜110連接，實現(xiàn)對各個換熱器控制閥15的自動打開和關閉，即可以選擇一個或者多個換熱器模塊的工作，滿足不同的需求、不同工況。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。