CN109141076A - 一种换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种换热器，包括第一换热介质集箱、第二换热介质集箱、同心换热管束、低压介质进口管、低压介质出口管、高压介质进口管和高压介质出口管；第一换热介质集箱包括第一、第二低压介质腔层和第一高压介质腔层；第二换热介质集箱包括第三、第四低压介质腔层和第二高压介质腔层；同心换热管束包括第一、第二低压介质管和高压介质管，高压介质管位于第一、第二低压介质管之间；第一低压介质管两端连通第一、第三低压介质腔层；第二低压介质管两端连通第二、第四低压介质腔层；高压介质管两端连通第一、第二高压介质腔层。本发明的换热器结构简单，体积小，易于批量生产制备；具有换热率高、高低压两侧的压降小、造价低廉的优点。
Description
技术领域
本发明涉及换热技术领域，尤其涉及一种换热器。
背景技术
当前，我国仍存在能源利用效率低、经济效益差、生态环境压力大等问题，节能减排、降低能耗、提高能源综合利用率作为能源发展战略规划的主要内容，是解决我国能源问题的根本途径，处于优先发展地位。
随着技术的发展，如何在生产加工过程中实现节能减排，降低能耗，提高能源综合利用率成为我国战略规划的主要内容。目前，工业余热利用率低、能量没有得到充分综合利用是造成工业生产中能耗偏高的主要原因之一。因此，如何开发出一种新型的换热器，能够提升对工业余热的回收利用率，是本领域技术人员需要研究的方向。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种换热器，能够提高工业余热的回收率；本发明的另一目的是克服现有技术的换热器容易出现热短路的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
本发明的一种换热器，包括第一换热介质集箱、第二换热介质集箱、同心换热管束、低压介质进口管、低压介质出口管、高压介质进口管、高压介质出口管；
所述第一换热介质集箱包括第一低压介质腔层、第一高压介质腔层、第二低压介质腔层；所述第二换热介质集箱包括第三低压介质腔层、第二高压介质腔层、第四低压介质腔层；
所述同心换热管束包括第一低压介质管、第二低压介质管、高压介质管，所述高压介质管位于第一低压介质管管身内；所述第二低压介质管位于高压介质管管身内；所述第一低压介质管两端分别连通第一低压介质腔层和第三低压介质腔层；所述第二低压介质管两端分别连通第二低压介质腔层和第四低压介质腔层；所述高压介质管两端分别连通第一高压介质腔层和第二高压介质腔层；
所述低压介质进口管连通所述第一低压介质腔层、第二低压介质腔层；所述高压介质出口管连通所述第一高压介质腔层；所述低压介质出口管连通所述第三低压介质腔层和第四低压介质腔层；所述高压介质进口管连通所述第二高压介质层。
在上述技术方案中，低压高温介质由低压介质进口管进入第一换热介质集箱，通过同心换热管束进入第二换热介质集箱，并从低压介质出口管导出；高压低温介质由高压介质进口管进入第二换热介质集箱，通过同心换热管束进入第一换热介质集箱，并从高压介质出口管导出；过程中，低压高温介质与高压低温介质在第一换热介质集箱、第二换热介质集箱、尤其是在同心换热管束中，通过层壁和管壁的传热实现高温与低温介质之间的热交换，换热效果好；通过低温介质与高温介质的流向相反、形成逆流热交换，并在环形通道内进行热交换，有效避免了热短路；并能使换热器高低压两侧的压降较小。
进一步改进在于，所述第一低压介质腔层、第一高压介质腔层、第二低压介质腔层沿所述第一换热介质集箱的轴向分布；所述第三低压介质腔层、第二高压介质腔层、第四低压介质腔层沿所述第二换热介质集箱的轴向分布；所述第一高压介质腔层设于所述第一低压介质腔层与第二低压介质腔层之间；所述第二高压介质腔层设于所述第三低压介质腔层与第四低压介质腔层之间。
通过采用上述技术方案，使得位于高压介质腔层内的高压低温介质两侧均有与低压介质腔层内的低压高温介质进行热传导，增大热传导的有效面积，提高了热交换的效率；同时，可减少换热管束的设计长度，使换热器的整体体积做得更小，缩小设备占地面积。
进一步改进在于，所述第一低压介质管，第二低压介质管和高压介质管有不锈钢管制成。
进一步改进在于，所述第一换热介质集箱和第二换热介质集箱为圆柱体结构。
通过采用上述技术方案，使得换热器可自由膨胀和压缩，避免了由温度梯度产生的热应力，提高设备的使用寿命。
进一步改进在于，所述同心换热管束还包括支撑管，所述支撑管位于第二低压介质管管身内，所述支撑管两端分别与所述第一换热介质集箱、第二换热介质集箱连接。
通过采用上述技术方案，以支撑管对换热器的第一换热介质集箱、第二换热介质集箱起到支撑作用，使同心换热管束能够保持形状稳定。
进一步改进在于，所述低压介质进口管和所述低压介质出口管的管径一致；所述高压介质进口管和所述高压介质出口管的管径一致。
进一步改进在于，所述低压介质进口管的管径大于所述高压介质进口管的管径。
与现有技术相比，本发明的换热器结构简单，体积小，易于批量生产制备；具有换热率高、高低压两侧的压降小、造价低廉的优点，且能够有效避免热短路和由温度梯度产生的热应力。
附图说明
图1为本发明中换热器的结构示意图；
图2为本发明中换热器的剖面结构示意图；
图3为本发明中换热器的工作原理示意图；
图中，1-第一换热介质集箱，11-第一低压介质腔层，12-第一高压介质腔层，13-第二低压介质腔层，2-第二换热介质集箱，21-第三低压介质腔层，22-第二高压介质腔层，23-第四低压介质腔层，3-同心换热管束，31-第一低压介质管，32-第二低压介质管，33-高压介质管，34-支撑管，41-低压介质进口管，42-低压介质出口管，51-高压介质进口管，52-高压介质出口管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图3所示，本发明提供了一种换热器，包括第一换热介质集箱1、第二换热介质集箱2、同心换热管束3、低压介质进口管41、低压介质出口管42、高压介质进口管51、高压介质出口管52。
其中，第一换热介质集箱1包括第一低压介质腔层11、第一高压介质腔层12、第二低压介质腔层13；第二换热介质集箱2包括第三低压介质腔层21、第二高压介质腔层22、第四低压介质腔层23；各个介质腔层通过在换热介质集箱的内部间隔设置的封板形成。
同心换热管束3为同心圆结构，其包括第一低压介质管31、第二低压介质管32、高压介质管33，高压介质管33位于第一低压介质管31的管身内，第二低压介质管32位于高压介质管33的管身内；第一低压介质管31两端分别连通第一低压介质腔层11和第三低压介质腔层21；第二低压介质管32两端分别连通第二低压介质腔层13和第四低压介质腔层23；高压介质管33两端分别连通第一高压介质腔层12和第二高压介质腔层22。
低压介质进口管41从第一换热介质集箱1的外部贯穿插入至第一低压介质腔层11、第二低压介质腔层13内，与第一低压介质腔层11、第二低压介质腔层13连通；高压介质出口管52从第一换热介质集箱1的外部贯穿插入至第一高压介质腔层12内，与第一高压介质腔层12连通；低压介质出口管从第二换热介质集箱2的外部贯穿插入至第三低压介质腔层21、第四低压介质腔层23内，与第三低压介质腔层21、第四低压介质腔层23连通；高压介质进口管51从第二换热介质集箱2的外部贯穿插入至第二高压介质腔层22内，与第二高压介质腔层22连通。
在进行热交换时，低压高温介质由低压介质进口管41进入第一换热介质集箱1，分为两路，通过同心换热管束3进入第二换热介质集箱2，并从低压介质出口管42导出；高压低温介质由高压介质进口管51进入第二换热介质集箱2，通过同心换热管束3进入第一换热介质集箱1，并从高压介质出口管52导出；过程中，低压高温介质与高压低温介质在第一换热介质集箱1、第二换热介质集箱2、尤其是在同心换热管束3中，通过腔层之间的层壁和管壁进行传热，实现高温与低温介质之间的热交换，换热效果好；通过低温介质与高温介质的流向相反、形成逆流热交换，并在环形通道内进行热交换，有效避免了热短路；并能使换热器高低压两侧的压降较小。
作为本发明的优选方案，为了提高热交换效率以及减小换热器整体体积，本发明中，第一低压介质腔层11、第一高压介质腔层12、第二低压介质腔层13沿第一换热介质集箱1的轴向分布，且第一高压介质腔层12设于第一低压介质腔层11与第二低压介质腔层13之间；第三低压介质腔层21、第二高压介质腔层22、第四低压介质腔层23沿第二换热介质集箱2的轴向分布，且第二高压介质腔层22设于第三低压介质腔层21与第四低压介质腔层23之间；通过采用这种结构，可有效增大热传导面积，提高了热交换的效率；同时，可减少换热管束的设计长度，使换热器的整体体积做得更小，缩小设备占地面积。
在本实施例中，第一换热介质集箱1、第二换热介质集箱2、第一低压介质管31、第二低压介质管32和高压介质管33均由不锈钢管制成，从而做到造价低廉，降低生产成本，使其易于批量生产制备。
第一换热介质集箱1和第二换热介质集箱2为圆柱体结构，通过采用这种结构，使得换热器可自由膨胀和压缩，避免了由温度梯度产生的热应力，提高设备的使用寿命。
本发明中，进一步改进在于，同心换热管束3还包括支撑管34，支撑管34位于第二低压介质管13管身内，支撑管34两端分别与第一换热介质集箱1、第二换热介质集箱2连接。起到支撑第一换热介质集箱1、第二换热介质集箱2的作用，使同心换热管束3能够保持形状稳定。
进一步改进在于，低压介质进口管和低压介质出口管的管径一致；高压介质进口管和高压介质出口管的管径一致。
进一步改进在于，低压介质进口管的管径大于高压介质进口管的管径。
本发明的工作过程如下：
低压高温介质从低压介质进口管41进入第一换热介质集箱1中，分为两路，一路进入到第一低压介质腔层11，另一路进入到第二低压介质腔层13内，接着分别由第一低压介质腔层11进入第一低压介质管31、由第二低压介质腔层13进入第二低压介质管32，由第一低压介质管31进入第二换热介质集箱2中的第三低压介质腔层21、由第二低压介质管32进入第四低压介质腔层23，最后，由第三低压介质腔层21和第四低压介质腔层23经低压介质出口管42流出；同时，高压低温介质从高压介质进口管51进入第二换热介质集箱2中的第二高压介质层22，并从第二高压介质腔层22进入高压介质管33，由高压介质管33进入第一换热介质集箱1中的第一高压介质腔层12内，最后，由第一高压介质腔层12经高压介质出口管52流出。在这个过程中，低压高温介质与高压低温介质形成逆流热交换、在第一换热介质集箱1、第二换热介质集箱2和换热管束3中均进行热交换，降低低压高温介质的温度，最终起到节能减排的作用。
应当理解，方位词均是结合操作者和使用者的日常操作习惯以及说明书附图而设立的，它们的出现不应当影响本发明的保护范围。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种换热器，其特征在于，包括第一换热介质集箱(1)、第二换热介质集箱(2)、同心换热管束(3)、低压介质进口管(41)、低压介质出口管(42)、高压介质进口管(51)、高压介质出口管(52)；
所述第一换热介质集箱(1)包括第一低压介质腔层(11)、第一高压介质腔层(12)、第二低压介质腔层(13)；所述第二换热介质集箱(2)包括第三低压介质腔层(21)、第二高压介质腔层(22)、第四低压介质腔层(23)；
所述同心换热管束(3)包括第一低压介质管(31)、第二低压介质管(32)、高压介质管(33)，所述高压介质管(33)位于第一低压介质管(31)管身内；所述第二低压介质管(32)位于高压介质管(33)管身内；所述第一低压介质管(31)两端分别连通第一低压介质腔层(11)和第三低压介质腔层(21)；所述第二低压介质管(32)两端分别连通第二低压介质腔层(13)和第四低压介质腔层(23)；所述高压介质管(33)两端分别连通第一高压介质腔层(12)和第二高压介质腔层(22)；
所述低压介质进口管(41)连通所述第一低压介质腔层(11)、第二低压介质腔层(13)；所述高压介质出口管(52)连通所述第一高压介质腔层(12)；所述低压介质出口管(42)连通所述第三低压介质腔层(21)和第四低压介质腔层(23)；所述高压介质进口管(51)连通所述第二高压介质层(22)。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第一低压介质腔层(11)、第一高压介质腔层(12)、第二低压介质腔层(13)沿所述第一换热介质集箱(1)的轴向分布；所述第三低压介质腔层(21)、第二高压介质腔层(22)、第四低压介质腔层(23)沿所述第二换热介质集箱(2)的轴向分布；所述第一高压介质腔层(12)设于所述第一低压介质腔层(11)与第二高压介质腔层(13)之间；所述第二高压介质腔层(22)设于所述第三低压介质腔层(21)与第四低压介质腔层(23)之间。
3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第一低压介质管(31)，第二低压介质管(32)和高压介质管(33)由不锈钢管制成。
4.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第一换热介质集箱(1)和第二换热介质集箱(2)为圆柱体结构。
5.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述同心换热管束(3)还包括支撑管(34)，所述支撑管(34)位于第二低压介质管(32)管身内，所述支撑管(34)两端分别与所述第一换热介质集箱(1)、第二换热介质集箱(2)连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的换热器，其特征在于，所述低压介质进口管(41)和所述低压介质出口管(42)的管径一致；所述高压介质进口管(51)和所述高压介质出口管(52)的管径一致。
7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述低压介质进口管(41)的管径大于所述高压介质进口管(51)的管径。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190104 |