一种防止结垢的管壳式换热器制造技术

本发明专利技术提供了一种管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置管板，所述壳体内设置换热部件，所述换热部件包括下管箱、上管箱和换热管，换热管与下管箱和上管箱相连通，形成加热流体封闭循环，所述下管箱、上管箱的两端设置在管板的开孔中，电加热器设置在下管箱内；下管箱内填充相变流体；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，所述加热流体是相变流体，所述换热部件交替的进行加热和停止加热的操作。本发明专利技术换热器在周期内轮换加热，能够实现换热管周期性的频繁性的振动，从而实现很好的除垢以及加热效果。

【技术实现步骤摘要】
一种防止结垢的管壳式换热器
本专利技术涉及一种管壳式换热器，尤其涉及一种间歇式振动除垢的管壳式换热器。
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。
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电加热管壳式换热器。该管壳式换热器能够实现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：一种管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置管板，所述壳体内设置换热部件，所述换热部件包括下管箱、上管箱和换热管，换热管与下管箱和上管箱相连通，形成加热流体封闭循环，所述下管箱、上管箱的两端设置在管板的开孔中，电加热器设置在下管箱内；下管箱内填充相变流体；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，其特征在于，所述加热流体是相变流体，所述换热部件交替的进行加热和停止加热的操作。作为优选，加热的时间是不加热的时间的3倍。作为优选，换热部件周期性的交替的进行加热和停止加热的操作。作为优选，一个周期的时间是50－80分钟，其中单个换热部件加热时候的加热功率是350W<n<5500W。一种智能除垢的管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置管板，所述壳体内设置换热部件，所述换热部件包括下管箱、上管箱和换热管，换热管与下管箱和上管箱相连通，形成加热流体封闭循环，所述下管箱、上管箱的两端设置在管板的开孔中，电加热器设置在下管箱内；下管箱内填充相变流体；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，其特征在于，所述电加热器设置为多个,每个电加热器独立控制,随着时间的变化,电加热器启动的数量进行周期性变化；假设电加热器为m个，则在一个周期内，每隔3/4m个周期的时间，启动一个电加热器，直到3/4个周期时间加热器全部启动，然后再每隔1/4m个周期的时间，关闭一个电加热器，直到一个周期时间内加热器全部关闭。作为优选，每个电加热器加热功率都相同。作为优选，周期是50－300分钟；单个换热部件平均加热功率为2000－4000W。一种进行智能布局的管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置管板，所述壳体内设置换热部件，所述换热部件包括下管箱、上管箱和换热管，换热管与下管箱和上管箱相连通，形成加热流体封闭循环，所述下管箱、上管箱的两端设置在管板的开孔中，电加热器设置在下管箱内；下管箱内填充相变流体；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，其特征在于，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。作为优选，单个外围换热部件的加热功率小于中心换热部件的加热功率。一种智能距离分布的管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置管板，所述壳体内设置换热部件，所述换热部件包括下管箱、上管箱和换热管，换热管与下管箱和上管箱相连通，形成加热流体封闭循环，所述下管箱、上管箱的两端设置在管板的开孔中，电加热器设置在下管箱内；下管箱内填充相变流体；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，其特征在于，下管箱和上管箱沿着壳体长度方向上设置，所述换热管设置为多个，沿着壳体内流体的流动方向，换热管管束的内径不断变大。作为优选，沿着壳体内流体的流动方向，换热管管束的内径不断变大的幅度不断的增加。本专利技术具有如下优点：1、本专利技术管壳式换热器在周期内间歇式的换热，能够实现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、本专利技术将换热管周期性不断增加加热功率以及降低加热功率，使得加热流体受热后会产生体积不停的处于变化状态中，诱导换热管自由端产生振动，从而强化传热。3、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，可以进一步提高加热效率。4、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的最佳关系，从而实现最优的加热效率。5、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为本专利技术换热部件的俯视图。图2为换热部件的主视图。图3是换热部件间隙式加热的坐标示意图。图4是换热部件周期性增加以及降低加热功率坐标示意图。图5是换热部件周期性增加以及降低加热功率的另一个实施例坐标示意图。图6是换热部件加热功率线性变化的坐标示意图。图7是圆形壳体中设置换热部件的布局示意图。图8是换热管结构示意图。图9是壳体结构示意图。图中：1、换热管，2、下管箱，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、上管箱，9、连接点，10、换热部件，11、壳体，12管束，13电加热器，前管板14，支座15，支座16，后管板17，端部18-20具体实施方式一种管壳式换热器，如图9所示，所述管壳式换热器包括有壳体1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置管板，所述壳体内设置换热部件，所述换热部件包括下管箱、上管箱和换热管，换热管与下管箱和上管箱相连通，形成加热流体封闭循环，所述下管箱、上管箱的两端设置在管板的开孔中，电加热器设置在下管箱内；下管箱内填充相变流体；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，其特征在于，所述加热流体是相变流体，所述换热部件交替的进行加热和停止加热的操作。/n

【技术特征摘要】
1.一种管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置管板，所述壳体内设置换热部件，所述换热部件包括下管箱、上管箱和换热管，换热管与下管箱和上管箱相连通，形成加热流体封闭循环，所述下管箱、上管箱的两端设置在管板的开孔中，电加热器设置在下管箱内；下管箱内填充相变流体；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，其特征在于，所述加热流体是相变流体，所述换热部件交替的进行加热和停止加热的操作。


2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，加热的时间是不加热的时间的3倍。


3.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，换热部件周期性的交替的进行加热和停止加热的操作。


4.如权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述换热部件与控制器进行数据连接，所述控制器控制换热部件的加热功率随着时间的变化，在一个周期时间T内，换热部件的加热功率P变化规律如下：
0-3T/4,P＝n，其中n为常数数值，单位为瓦(W)；
3T/4-T,P＝0。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：张冠敏，孙晨，刘磊，于耀，朱玉熙，邱燕，冷学礼，柏超，魏民，田茂诚，张井志，王逸隆，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37