一种根据速度差切换热源的环路热管换热器制造技术

本发明专利技术提供了一种根据速度差切换热源的环路热管换热器，管束自由端内部设置速度感知元件，用于检测管束自由端内的流体的流速，所述速度感知元件与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取流速数据，通过相邻的时间段的流速数据的比较，获取其流速差或者流速差变化的累计，低于阈值时，控制器控制第一、第三热源与第二热源是否进行加热。本发明专利技术通过根据速度差或者速度差变化的累计来判断流体的稳定状态，使得结果更加准确，不会因为运行时间问题导致的老化而产生的误差增加问题。

【技术实现步骤摘要】
一种根据速度差切换热源的环路热管换热器
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
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，即流体不再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。目前的管壳式换热器，包括双集管，一个集管蒸发，一个集管冷凝，从而形成振动除垢式热管。从而提高了热管的换热效率，减少结垢。但是上述的热管的换热均匀度不够，仅仅在一侧进行冷凝，而且换热量也少，因此需要进行改进，开发一种新式结构的热管系统。因此需要对上述换热器进行改进。在先的申请中，已经研发了一种三热源管壳式换热器，但是上述管壳式换热器是根据周期进行控制，导致振动换热效果不好，智能化程度偏低。因此本申请对前面的研究进行了进一步的改进。
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：一种根据速度差切换热源的环路热管换热器，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，所述换热部件包括中心管、左侧管、右侧管和管组，所述管组包括左管组和右管组，左管组与左侧管和中心管相连通，右管组与右侧管和中心管相连通，从而使得中心管、左侧管、右侧管和管组形成加热流体封闭循环，左侧管和/或中心管和/或右侧管内填充相变流体，左侧管、中心管、右侧管分别设置第一热源、第二热源和第三热源，每个管组包括圆弧形的多根环形管，相邻环形管的端部连通，使多根环形管形成串联结构，并且使得环形管的端部形成环形管自由端；中心管包括第一管口和第二管口，第一管口连接左管组的入口，第二管口连接右管组的入口，左管组的出口连接左侧管，右管组的出口连接右侧管；所述第一管口和第二管口设置在中心管的同侧,左管组和右管组沿着中心管的轴心所在的面镜像对称；所述左侧管与中心管之间设置左回流管，所述右侧管与中心管之间设置右回流管；其特征在于，管束自由端内部设置速度感知元件，用于检测管束自由端内的流体的流速，所述速度感知元件与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取流速数据，通过相邻的时间段的流速数据的比较，获取其流速差或者流速差变化的累计，低于阈值时，控制器控制第一、第三热源与第二热源是否进行加热。作为优选，当第一、第三热源进行加热，第二热源不进行加热时，如果在前时间段的流速为V1，相邻的在后时间段的流速为V2，如果V2与V1的差值低于阈值时，控制器控制第一第三热源停止加热，第二热源进行加热；当第二热源进行加热，第一第三热源不进行加热时，如果在前时间段的流速为V1，相邻的在后时间段的流速为V2，如果V2与V1的差值低于阈值时，控制器控制第一第三热源进行加热，第二热源停止加热。作为优选，所述热源是电加热器。本专利技术具有如下优点：1、通过流速感知元件检测的前后时间段流速差或者累计流速差，能够通过流速差来判断内部的流体的蒸发基本达到了饱和，内部流体的体积也基本变化不大，此种情况下，内部流体相对稳定，此时的管束振动性变差，因此需要进行调整，使其进行振动，从而停止加热。使得流体进行体积变小从而实现振动。当流速差降低到一定程度时，此时内部流体又开始进入稳定状态，此时需要加热使得流体重新蒸发膨胀，因此需要进行启动热源进行加热。通过根据流速差或者流速差变化的累计来判断流体的稳定状态，使得结果更加准确，不会因为运行时间问题导致的老化而产生的误差增加问题。2、本专利技术的3个热源在周期内交替式的加热，能够实现弹性盘管频繁性的振动，从而实现很好的除垢以及加热效果，保证时间上加热功率基本相同。3、本专利技术将盘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，诱导盘管自由端产生振动，从而强化传热。4、本专利技术通过长度方向上的管组管径以及间距分布的设置，可以进一步提高加热效率。5、本专利技术通过大量的实验和数值模拟，优化了管壳式换热器的参数的最佳关系，从而实现最优的加热效率。6、本专利技术设计了一种新式结构的多换热部件三角形的布局图，并对布局的结构参数进行了优化，通过上述布局可以进一步提高加热效率。附图说明：图1是壳体结构示意图。图2为本专利技术换热部件的俯视图。图3为本专利技术换热部件的主视图。图4是本专利技术换热部件另一个实施例的主视图。图5是本专利技术换热部件的尺寸结构示意图。图6是本专利技术换热部件在圆形截面加热器中的布局示意图。图中：1、管组，左管组11、右管组12、21、左侧管，22，右侧管，3、自由端，4、自由端，5、自由端，6、自由端，7、环形管，8、中心管，91－93、热源，10第一管口，13第二管口，左回流管14，右回流管15,前管板16，支座17，支座18，后管板19，壳体20，21、壳程入口接管，22、壳程出口接管，换热部件23。具体实施方式一种管壳式换热器，如图1所示，所述管壳式换热器包括有壳体20、换热部件23、壳程入口接管21和壳程出口接管22；所述换热部件23设置在壳体20中，换热部件固定连接在前管板16、后管板19上；所述的壳程入口接管21和壳程出口接管22均设置在壳体20上；流体从壳程入口接管21进入，经过换热部件进行换热，从壳程出口接管22出去。作为优选，换热部件沿着水平方向延伸。换热器水平方向布置。图2展示了换热部件23的俯视图，如图2所示，所述换热部件包括中心管8、左侧管21、右侧管22和管组1，所述管组1包括左管组11和右管组12，左管组11与左侧管21和中心管8相连通，右管组12与右侧管22和中心管8相连通，从而使得中心管8、左侧管21、右侧管22和管组1形成加热流体封闭循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种根据速度差切换热源的环路热管换热器，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，所述换热部件包括中心管、左侧管、右侧管和管组，所述管组包括左管组和右管组，左管组与左侧管和中心管相连通，右管组与右侧管和中心管相连通，从而使得中心管、左侧管、右侧管和管组形成加热流体封闭循环，左侧管和/或中心管和/或右侧管内填充相变流体，左侧管、中心管、右侧管分别设置第一热源、第二热源和第三热源，每个管组包括圆弧形的多根环形管，相邻环形管的端部连通，使多根环形管形成串联结构，并且使得环形管的端部形成环形管自由端；中心管包括第一管口和第二管口，第一管口连接左管组的入口，第二管口连接右管组的入口，左管组的出口连接左侧管，右管组的出口连接右侧管；所述第一管口和第二管口设置在中心管的同侧,左管组和右管组沿着中心管的轴心所在的面镜像对称；所述左侧管与中心管之间设置左回流管，所述右侧管与中心管之间设置右回流管；其特征在于，管束自由端内部设置速度感知元件，用于检测管束自由端内的流体的流速，所述速度感知元件与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取流速数据，通过相邻的时间段的流速数据的比较，获取其流速差或者流速差变化的累计，低于阈值时，控制器控制第一、第三热源与第二热源是否进行加热。/n...

【技术特征摘要】
1.一种根据速度差切换热源的环路热管换热器，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，所述换热部件包括中心管、左侧管、右侧管和管组，所述管组包括左管组和右管组，左管组与左侧管和中心管相连通，右管组与右侧管和中心管相连通，从而使得中心管、左侧管、右侧管和管组形成加热流体封闭循环，左侧管和/或中心管和/或右侧管内填充相变流体，左侧管、中心管、右侧管分别设置第一热源、第二热源和第三热源，每个管组包括圆弧形的多根环形管，相邻环形管的端部连通，使多根环形管形成串联结构，并且使得环形管的端部形成环形管自由端；中心管包括第一管口和第二管口，第一管口连接左管组的入口，第二管口连接右管组的入口，左管组的出口连接左侧管，右管组的出口连接右侧管；所述第一管口和第二管口设置在中心管的同侧,左管组和右管组沿着中心管的轴心所在的面镜像对称；所述左侧管与中心管之间设置左回流管，所述右侧管与中心管之间设置右回流管；其特征在于，管束自由端内部设置速度感知元件，用于检测管束自由端内的流体的流速，所述速度感知元件与控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：田茂诚，修蓬岳，王进，张井志，魏民，张冠敏，王逸隆，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37