[发明专利]一种液态金属高温换热器和换热系统

说明书

本发明涉及换热技术领域，提供了一种用于液态金属的换热器和换热系统。该换热器包括壳体以及两个分别设置在壳体两端的管箱，管箱通过管板与壳体连接；壳体内设有多个换热管，换热管的两端分别探出相应的管板；壳体的侧壁上设有壳程入口和壳程出口，管箱上设有管程入口和管程出口；管箱和换热管由难熔金属合金制成。该系统包括多个用于液态金属的换热器。本发明通过在壳体的两端设置由难熔金属合金制成的管箱、并在壳体内设置由难熔金属合金制成的换热管，就可显著提高该换热器的耐高温性、耐高压性和耐腐蚀性，使其在换热时能够长期采用液态金属作为换热介质，由此不仅能够提高换热效果，而且还可减小液态金属对换热器的腐蚀作用，延长使用寿命。

技术领域

本发明涉及换热技术领域，具体涉及一种用于液态金属的换热器和换热系统。

背景技术

目前，换热器被广泛应用于石油化工、能源、冶金、制冷、核能等工业领域。近年来，随着工况参数的提高以及对资源和环境保护要求的提升，换热器的工作环境温度开始朝着高温高压的方向发展。这就要求换热器不仅要具备良好的换热效果，而且还要具备耐高温性、耐高压性和耐腐蚀性。而以镓基、铋基合金为代表的液态金属除了具有无毒、化学性质稳定、低粘度、高导热性和良好的流动性等特点以外，还具有非常宽的液态温区，其液态温区的范围可从室温至2000℃高温，因此采用液态金属作为换热工质是提高换热效果的一种新型高效的方式。

但是现有的换热器通常由、钢、铜、铝等常规金属制成，换热器在高温下长期运行时容易被液态金属腐蚀，从而导致换热器使用寿命大大缩短。

发明内容

本发明的目的是提供一种换热效率高、不易被腐蚀、使用寿命长的用于液态金属的换热器和换热系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于液态金属的高温换热器，该换热器包括壳体以及两个分别设置在所述壳体两端的管箱，所述管箱通过管板与所述壳体连接；所述壳体内设有多个换热管，所述换热管的两端分别探出相应的管板、以与两个所述管箱共同构成用于液态金属流动的通道；所述壳体的侧壁上设有壳程入口和壳程出口，所述管箱上设有管程入口和管程出口；所述管箱和所述换热管由难熔金属合金制成。

其中，当所述液态金属的工作温度不超过700℃时，所述液态金属为铋基合金，所述难熔金属合金为钨合金、钼合金或钛合金。

其中，所述铋基合金包括20～40wt％Bi、40～75wt％In、5～20wt％Sn和0～2wt％Zn，所述钨合金包括99.5～100wt％W，所述钼合金包括99.5～100wt％Mo，所述钛合金包括99.5～100wt％Ti。

其中，当所述液态金属的工作温度不超过500℃时，所述液态金属为镓基合金，所述难熔金属合金为钨合金或钛合金。

其中，所述镓基合金包括50～90wt％Ga、10～40wt％In、0～30wt％Sn和0～2wt％Zn，所述钨合金包括99.5～100wt％W，所述钛合金包括99.5～100wt％Ti。

其中，当所述液态金属的工作温度不超过400℃时，所述液态金属为镓基合金，所述难熔金属合金为钼合金。

其中，所述镓基合金包括50～90wt％Ga、10～40wt％In、0～30wt％Sn和0～2wt％Zn，所述钼合金包括99.5～100wt％Mo。

其中，两个所述管箱中的其中一个所述管箱内设有隔板，所述隔板沿所述管箱的轴向延伸、以将所述管箱的内部空间分隔成上管程空间和下管程空间；所述管程入口和所述管程出口位于所述壳体的同一侧、且分别与所述上管程空间和所述下管程空间连通。

其中，所述壳体内设有多个沿所述壳体的轴向依次间隔设置的折流板，所述折流板上设有用于穿设所述换热管的通孔，相邻的两个所述折流板与所述壳体的内壁围设形成S形流道。