本发明属于能源高效利用,具体是一种贯流式冷凝换热器及其换热方法。
背景技术:
1、20世纪70年代早期的能源危机促进了高效率冷凝式锅炉的发展。在这一背景下,冷凝换热器作为一种能够提高能源利用效率的装置,得到了广泛的关注和研究。工业革命的到来催生了工业生产的蓬勃发展,对换热器提出了更高的要求。特别是在蒸汽机和冷藏设备等领域的广泛应用,推动了冷凝器的设计和制造技术的改进。
2、随着工业技术的不断进步,现代换热器的性能得到了极大的提升,其中冷凝换热器作为其中的一种重要类型,也在不断地发展和完善。
3、目前现有的贯流式冷凝换热器多使用u型冷凝管,而贯流式冷凝换热器在使用过程中气态流体会不可避免的生成小液滴,小液滴容易在冷凝管的u型部位产生堆积,不易在重力的作用下自主流下。小液滴在冷凝管道内如果无法及时清理的话,会导致小液滴产生水垢,影响冷凝管的使用,严重者甚至会堵塞冷凝管道。有的小液滴会存在一定的腐蚀性,若长时间未清理干净会导致冷凝管被腐蚀,从而无法使用。
技术实现思路
1、为了解决在贯流式冷凝换热器在使用过程中的小液滴会产生水垢以及会对冷凝管产生腐蚀性的问题,本发明的目的是提供一种贯流式冷凝换热器及其换热方法,通过在冷凝管的u型部位转动连接有转动圈,在转动圈的内壁固定连接有若干弹性球,通过转动圈的不断转动带动弹性球不断与冷凝管发生碰撞,使得冷凝管不断振动,促使冷凝管u型部位的小液滴顺利流下。
2、为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:一种贯流式冷凝换热器,包括罐体,罐体内设有若干u型的冷凝管;
3、冷凝管的u型部位均固定连接有轴承,轴承外壁固定连接有第一转动圈,第一转动圈外侧壁均固定连接有若干扇叶;
4、第一转动圈两侧均设有第二转动圈,第二转动圈套设在冷凝管上并与冷凝管转动连接,第二转动圈靠近第一转动圈一侧固定连接有若干沿第二转动圈周向设计的连接杆,连接杆的另一端与第一转动圈固定连接;第二转动圈内侧固定连接有若干弹簧,弹簧的另一端均固定连接有弹性球;罐体顶部设有液态流体输入口,液态流体输入口垂直于扇叶,液态流体输入口连通有第一水泵。
5、基础方案的原理是:冷凝管的u型部位转动连接有若干第一转动圈,第一转动圈外侧固定连接有若干扇叶。第二转动圈与冷凝管转动连接。由于液态流体输入口垂直于扇叶,扇叶与第一转动圈固定连接,所以通过液态流体输入口向罐体内注入液态流体时,液态流体会冲击扇叶,扇叶会带动第一转动圈旋转,同时由于第一转动圈两侧均设有第二转动圈,第二转动圈套设在冷凝管上并与冷凝管转动连接,第二转动圈靠近第一转动圈一侧固定连接有若干沿第二转动圈周向设计的连接杆,连接杆的另一端与第一转动圈固定连接,所以当扇叶转动时,扇叶会带动第一转动圈转动,第一转动圈通过连接杆带动第二转动圈转动。由于第二转动圈内固定连接有若干弹簧,弹簧的另一端固定连接有弹性球,所以第二转动圈在转动时第二转动圈内的弹簧会不断伸缩,带动弹簧另一端固定连接的弹性球不断与冷凝管接触,使冷凝管不断振动。
6、基础方案的有益效果是:1、液态流体注入进罐体内时,会直接冲击扇叶,使得扇叶转动,扇叶转动有利于延缓液态流体的流速。
7、2、扇叶的转动会带动第二转动圈一同转动,使得第二转动圈内侧的弹性球不断转动,这时弹性球会不断与冷凝管接触,使得冷凝管不断发生振动,使冷凝管内的气态流体形成的小液滴沿冷凝管流下,减少小液滴在冷凝管的u型部位的堆积,以免造成冷凝管内壁产生水垢或者被腐蚀。
8、进一步,相邻扇叶之间均能够相互接触。
9、基础方案的有益效果是:在液态流体冲击其中一个扇叶时,由于相邻扇叶之间均能够互相接触,所以所有的扇叶均会一同转动,因为液态流体要带动所有扇叶转动所以可以更好的延缓液态流体的流速,所有扇叶均一同转动也会同时带动所有的第二转动圈转动,使得不同冷凝管内由气态流体形成的小液滴均可沿冷凝管留下。
10、进一步,罐体下端远离液态流体输入口一侧设有液态流体输出口,液态流体输出口连通有第二水泵。
11、基础方案的有益效果是:液态流体输出口可以将液态流体再利用,气泵为液态流体输出口的液态流体提供动力,如果没有气泵时,进入冷凝管的气体可能会由于重力因素沉积在冷凝管下部,无法完整的通过冷凝管道。
12、进一步,罐体底部一侧连通有气泵,气泵连通有气态流体输入口,罐体底部另一侧设有气态流体输出口。
13、基础方案的有益效果是:气态流体输入口设置在罐体底部可以使气态流体缓慢向上扩散,增大气态流体和液态流体的热转换效率,气泵可以为气态流体提供动能。气态流体输出口设置在罐体底部另一侧有利于气态流体的充分扩散循环。
14、进一步,罐体底部设有腔室,腔室中部固定连接有将腔室分隔为第一腔室和第二腔室的分隔板,气态流体输入口与第一腔室和冷凝管的连通,气态流体输出口与第二腔室和冷凝管的连通。
15、基础方案的有益效果是:分隔板的设置可以将气态流体输入口和输出口分隔开来,避免气态流体直接从气态流体输入口扩散至输出口,降低换热效率。
16、进一步,罐体内固定连接有若干与冷凝管错位的挡板,挡板上设有若干与冷凝管对应的通孔。
17、基础方案的有益效果是:挡板的存在可以延缓液态流体在罐体内流下的速度,使得液态流体更加充分的与冷凝管接触,更好的提高换热器的换热效率。
18、进一步,第一腔室和第二腔室内均固定连接有液体回收池,液体回收池的覆盖面积大于冷凝管道的覆盖面积。
19、基础方案的有益效果是:在冷凝管内通入气态流体时,气态流体与液态流体在冷凝管壁进行热交换后气态流体会凝结成小液滴,液体回收池可以回收这些小液滴,减少小液滴长时间存在于冷凝管内的情况发生,导致冷凝管产生水垢或者被腐蚀。
20、进一步,液态流体输出口设有温度传感器、第一阀门、第二阀门和控制器,控制器分别与温度传感器信号、第一阀门和第二阀门信号连接,温度传感器会持续不断的对液态流体输出口输出的液态流体的温度进行监测并不断地将检测到的温度数据传输至控制器。控制器会不断地分析这些温度数据,一旦控制器分析出液态流体的温度数据不达标时,控制器便会关闭第一阀门,同时打开第二阀门,使液态流体可以通过第二阀门重新进入液态流体输入口。
21、基础方案的有益效果是:温度传感器会持续不断的对液态流体输出口输出的液态流体的温度进行监测并不断地将检测到的温度数据传输至控制器。控制器会不断地分析这些温度数据,一旦控制器分析出液态流体的温度数据不达标时,控制器便会打开第二阀门,关闭第一阀门使得液态流体能够重新循环进入液态流体输入口有利于液态流体的回收利用。
22、进一步,冷凝管内部设有若干扰流片。
23、基础方案的有益效果是:冷凝管内设有扰流片,扰流片会延缓气态流体的流速,气态流速延缓后便可以增大气态流体与液态流体热交换的效率。
24、进一步,一种贯流式冷凝换热器的换热方法,包括以下步骤:
25、步骤一,在气态流体输入口通入高温高压的气态流体,同时在液态流体输入口输入低温低压的液态流体,液态流体和气态流体分别在第一水泵和气泵的作用下分别泵入罐体内和冷凝管道内;
26、步骤二,利用挡板和扰流片,分别延缓液态流体和气态流体的移动速度;
27、步骤三,利用向罐体内注入液态流体的动力,使扇叶转动,带动第二转动圈内的弹性球振动;
28、步骤四,利用温度传感器监测液态流体输出口输出的液态流体温度,如果液态流体的温度不达标则温度传感器会向控制器发出电信号,控制器会关闭第一阀门,打开第二阀门;
29、步骤五,对于经过温度传感器感应确认达标后的液态流体,由控制器打开第一阀门,关闭第二阀门。
30、基础方案的有益效果是:在气态流体与液态流体在热交换后,气态流体会遇冷凝结为小液滴,此种贯流式冷凝换热器的换热方法会使得冷凝管内的小液滴顺利流下,不会一直附着在冷凝管内壁上导致冷凝管内壁产生水垢,甚至被腐蚀。
1.一种贯流式冷凝换热器,其特征在于:包括罐体,罐体内设有若干u型的冷凝管;
2.根据权利要求1所述的贯流式冷凝换热器,其特征在于:相邻扇叶之间均能够相互接触。
3.根据权利要求2所述的贯流式冷凝换热器,其特征在于:罐体下端远离液态流体输入口一侧设有液态流体输出口,液态流体输出口连通有第二水泵。
4.根据权利要求3所述的贯流式冷凝换热器,其特征在于:罐体底部一侧连通有气泵,气泵连通有气态流体输入口,罐体底部另一侧连通有气态流体输出口。
5.根据权利要求4所述的贯流式冷凝换热器,其特征在于:罐体底部设有腔室,腔室中部固定连接有将腔室分隔为第一腔室和第二腔室的分隔板,气态流体输入口与第一腔室和冷凝管道连通,气态流体输出口与第二腔室和冷凝管道连通。
6.根据权利要求5所述的贯流式冷凝换热器,其特征在于:罐体内固定连接有若干与冷凝管错位的挡板,挡板上设有若干与冷凝管对应的通孔。
7.根据权利要求6所述的贯流式冷凝换热器,其特征在于:第一腔室和第二腔室内均固定连接有液体回收池,液体回收池的覆盖面积大于冷凝管道的覆盖面积。
8.根据权利要求7所述的贯流式冷凝换热器,其特征在于:液态流体输出口设有温度传感器、第一阀门、第二阀门和控制器,控制器分别与温度传感器、第一阀门和第二阀门信号连接,温度传感器会持续不断的对液态流体输出口输出的液态流体的温度进行监测并不断地将检测到的温度数据传输至控制器。控制器会不断地分析这些温度数据,一旦控制器分析出液态流体的温度数据不达标时,控制器便会关闭第一阀门,同时打开第二阀门,使液态流体可以通过第二阀门重新进入液态流体输入口。
9.根据权利要求8所述的贯流式冷凝换热器,其特征在于:冷凝管内部设有若干扰流片。
10.一种贯流式冷凝换热器的换热方法,其特征在于:包括以下步骤:
