[發(fā)明專利]采用非金屬換熱管的噴淋式管殼換熱器

無效

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• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN103837015A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 項曉東;張融
• 申請（專利權(quán)）人: 藍(lán)瑚科技有限公司
• 主分類號: F28D3/02
• 分類號: F28D3/02;F28F21/00
• 代理公司: 上海一平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31266
• 代理人: 祝蓮君;雷芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及管殼式換熱領(lǐng)域，特別涉及一種采用新型非金屬材料換熱管的噴淋式管殼換熱器。

背景技術(shù)

噴淋式管殼換熱器廣泛應(yīng)用于蒸餾法海水淡化技術(shù)與溴化鋰吸收式制冷機(jī)和溴化鋰熱泵系統(tǒng)。噴淋式管殼換熱器的特征是將一系列的水平管噴淋降膜蒸發(fā)器串聯(lián)起來，用一定量的蒸汽輸入通過多次的蒸發(fā)和冷凝過程，每一效的蒸發(fā)溫差越小越好，后面一效的蒸發(fā)溫度略低于前面一效，從而整個淡化過程得到多倍于輸入蒸汽量的蒸餾水。

噴淋式換熱器具有傳熱效果好、換熱溫差低、便于維修和清洗等優(yōu)點，但是由于大多數(shù)的系統(tǒng)均選擇使用黃銅合金（70%銅、29%鋅和1%錫）材料制造的換熱管，因而應(yīng)用于低溫多效蒸餾海水淡化設(shè)備中及溫度高于165攝氏度的溴化鋰制冷機(jī)或溴化鋰熱泵中很容易遭到海水或溴化鋰溶液的腐蝕，造成穿孔而導(dǎo)致系統(tǒng)損壞。因此，換熱管的防腐問題成為該技術(shù)進(jìn)一步提高并得到廣泛應(yīng)用的制約因素。目前普遍采用的方法是在銅合金內(nèi)添加微量的硼、鎳等元素，以提高合金的耐蝕性能；更有甚者，在現(xiàn)有的多效蒸發(fā)換熱器中，為了抗腐蝕，通常在最靠近噴淋噴頭的上部使用金屬鈦管，這又進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的成本。而且，這些方法只能減緩管路腐蝕的過程，無法從根本上解決抗腐蝕問題。同時，采用銅合金材料作為換熱管的另一缺陷是材料的價格昂貴，系統(tǒng)的高成本制約了低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)和溴化鋰制冷機(jī)及溴化鋰熱泵更為廣泛的應(yīng)用。最近，部分廠家的換熱系統(tǒng)改用鋁合金管，但陽極氧化等多種特殊措施保護(hù)管材的工藝復(fù)雜，且耐腐蝕性只有少量提高，還是不能滿足防腐的要求。另一方面，雖然有許多材料能夠滿足防止海水腐蝕的要求，但由于這些材料的導(dǎo)熱系數(shù)都只有5W/mK或更低，按照目前噴淋式換熱器的設(shè)計和制造方法，其換熱溫差都太高，無法實現(xiàn)低溫差的換熱，與噴淋式管殼換熱器要求的換熱溫差越低越好的特性相矛盾。

因此，本領(lǐng)域迫切需發(fā)明新型噴淋式管殼換熱器，使其即能夠耐腐蝕，又能保持較低的換熱溫差，還能降低成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種采用非金屬換熱管的噴淋式管殼換熱器，能夠解決目前噴淋式管殼換熱器的腐蝕問題，同時具備換熱溫差低、成本低等優(yōu)點。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施方式提供了一種采用非金屬換熱管的噴淋式管殼換熱器。該換熱器包括：包括：殼體、噴淋器、平行置于殼體內(nèi)的換熱管、支撐換熱管的支撐板和連接換熱管的管板，其中，所述換熱管由導(dǎo)熱系數(shù)為0.5W/m·K~10W/m·K的非金屬材料制成，所述換熱管外徑為5~15mm。

優(yōu)選的，所述換熱管為U型，平行地布置在殼體內(nèi)，其開口端與管板密封連接，彎曲段通過支撐板支撐。

優(yōu)選的，所述換熱管由導(dǎo)熱系數(shù)為1W/m·K~5W/m·K的非金屬材料制成，換熱管外徑為7~12mm。

優(yōu)選的，所述換熱管的長度為2~11m，壁厚為0.5~2mm。

優(yōu)選的，所述換熱管由高分子聚合材料制成。

優(yōu)選的，所述換熱器的管板由高分子聚合材料制成。

優(yōu)選的，所述高分子聚合材料為石墨改性聚丙烯，包括65%-85%聚丙烯與10%~30%石墨。

優(yōu)選的，所述石墨改性聚丙烯換熱管導(dǎo)熱系數(shù)為2~4W/m/K，外徑為7~12mm，壁厚0.5~2mm，長度為7~11m。

優(yōu)選的，所述石墨改性聚丙烯管通過環(huán)氧樹脂與管板膠結(jié)封裝。

優(yōu)選的，所述換熱管采用高硼玻璃制成。

優(yōu)選的，所述高硼玻璃換熱管通過玻璃膠與管板密封封裝。

本發(fā)明實施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別在于：使用了防腐性能良好的有機(jī)高聚物或無機(jī)高硼玻璃材料，在顯著減小換熱管直徑和適當(dāng)增大換熱面積的條件下，能夠在噴淋式管殼換熱器內(nèi)實現(xiàn)足夠低的換熱溫差，以滿足低溫多效蒸餾海水淡化設(shè)備和溴化鋰吸收式制冷機(jī)或溴化鋰熱泵的換熱要求；同時，由于有機(jī)高聚物或無機(jī)高硼玻璃的材料成本比銅合金要低很多，因而本發(fā)明能夠顯著降低應(yīng)用噴淋式管殼換熱器的低溫多效蒸發(fā)海水淡化設(shè)備或溴化鋰吸收式制冷機(jī)或溴化鋰熱泵的成本。

具體的，新型噴淋式管殼換熱器采用非金屬材料的換熱管，非金屬材料的主要成分是聚丙烯和石墨，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，對于各種無機(jī)化合物，不論酸、堿、鹽溶液，直到120℃都對其無破壞作用。同時，該材料密度小重量輕，不易結(jié)垢，不污染換熱介質(zhì)，設(shè)備的制造和安裝維修比較方便；由于復(fù)合材料的成本較低，即使換熱面積有所增大，還是能夠顯著降低噴淋式管殼換熱器的設(shè)備造價。