[发明专利]一种多管束旋流管壳管式换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种壳管式换热器，属于换热技术领域。

背景技术

污水源热泵利用污水作为热源，具有较好的经济性、环保性，但污水容易造成污水源热泵换热器的腐蚀和结垢，大大降低了污水换热器的换热效果(河水源热泵、海水源热泵、湖水源热泵等几乎所有水源热泵也都存在同样的问题)。现有的污水(或海水、湖水、河水等各种水)换热器一般都存在以下问题：1、结构复杂、换热管易阻塞。2、通过拆装来清洗污垢不方便、耗时耗工多、增加了高额的人工费用。3、循环水或制冷剂走壳程、污水(或海水、湖水、河水等各种水)走管程，造成管壳式换热器与环境温差大，热量(冬季为热量、夏季为冷量)损失大。4、换热管采用直管，直管换热器的传热特性不太好，且空间利用率低、自由膨胀性也较差。5、某些换热器中通过设置诸如毛刷等清洁污垢的工具，减少了拆装管壳式换热器的次数，但是由于毛刷使用一段时间后需要更换，所以还是无法回避拆装管壳式换热器。

一般的换热器的制冷剂如各种水的流速都较低，容易形成层流底流，而研究表明：在湍流流动中，影响对流传热过程的主要热阻不是来自流体内部的热交换，而是来自流体与固体壁之间附面层的传热热阻，尤其是其层流底流，约占传热热阻的60％～80％。

发明内容

本发明是为解决现有壳管式换热器中制冷剂的流速都较低，容易形成层流底流，流体与固体壁之间的传热热阻较大，换热效果差的问题，进而提供一种多管束旋流管壳管式换热器。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的一种多管束旋流管壳管式换热器包括污水入口管、总排水管、污水出口管、冷剂入口管、冷剂出口管、壳体、端盖、分布板、多根一级旋流管、多根连接管、多根二级旋流管和多个折流板；分布板设置在壳体内，位于分布板与端盖之间的壳体的上部设置有冷剂入口管和冷剂出口管，位于冷剂入口管下方的壳体上布置有污水入口管和污水出口管，壳体、端盖及分布板围成一个换热腔，换热腔内竖直设置有与壳体固接的多个折流板，相邻两个折流板呈上下交替设置；

一级旋流管、二级旋流管和连接管数量相一致；一级旋流管和二级旋流管结构相同；一级旋流管和二级旋流管均主要由制成一体的进水管、圆柱管和圆锥管组成；圆柱管的一端连接有切向设置的进水管、圆柱管的另一端连接圆锥管的大直径端，且圆柱管的内径与圆锥管的大直径端的内径相同；

多根一级旋流管布置在壳体的水平中截面的下方，多根二级旋流管布置在壳体的水平中截面的上方，多根一级旋流管和多根二级旋流管通过多个折流板支撑固定，每根一级旋流管的圆锥管的小直径端通过连接管与相对应的二级旋流管的进水管连通，多根一级旋流管的进水管与污水入口管连通，总排水管设置在壳体内，总排水管的一端与多根二级旋流管的进水管连通，总排水管的另一端与污水出口管连通。

本发明的有益效果是：1、利用旋流技术增加了污水(或海水、湖水、河水等各种液体)的流速，改变了传统换热器中污水的流向，大幅度的增加了湍流，减少甚至一定程度上消除了层流，从而大幅度的减低了传热热阻，促进了污水(或海水、湖水、河水等各种液体)和制冷剂之间的热量传递；2、污水(或海水、湖水、河水等各种液体)中混有的固体杂物在离心力的作用下会不断撞击一级旋流管和二级旋流管的内壁，旋流管内壁上由于长时间使用结的污垢受到周期性的碰撞应力作用，在疲劳机制下，垢层上逐渐产生裂纹，直至脱落进入主流中；3、污水(或海水、湖水、河水等各种液体)中混有的固体杂物对垢层的随机碰撞，阻止污垢物质沉积到壁面以及污垢物质在壁面上的生长，从而有效除去换热壁面上沉积的污垢或控制其污垢厚度，使换热器的换热系数维持在一个可接受的范围内而不需清垢，同时固体粒子在随污水的运动中不断穿过流动边界层，强化换热。4、在污水(或海水、湖水、河水等各种液体)侧巧妙地利用了液固两相流与固体壁面之间的换热系数比纯液体与固体壁面之间的换热系数大得多的原理，提高了污水污水(或海水、湖水、河水等各种液体)侧的换热系数；设备操作简单，能够自动连续清污并限制污垢的生长，且能强化换热。本发明可以用于污水源热泵，也可以用于清水源热泵等其它各个换热技术领域。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是一级旋流管和二级旋流管的结构示意图，图3是图2中的进水管和圆柱管的布置示意图。

具体实施方式