[發明專利]虹吸式漿狀物料換熱器串聯組合方法

有效

• 申請號: 201610109972.3
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105651082B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 朱家驊;陳洪杰;李季;卿培亮;夏素蘭
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: F28D7/16
• 分類號: F28D7/16;F28F9/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域 本發明涉及漿狀物料熱交換技術領域，特別是利用漿狀物料自身料位高差通過虹吸流使多臺∩型換熱器串聯組合的節能方法。

背景技術 過程工業中漿狀物料熱交換較多采用管殼式換熱器，漿狀物料通過管內流動以間壁對流傳熱方式與管外流動的清潔流體介質交換熱量。此類換熱器為了防止漿狀物料流道堵塞，既要使其在管內具有較高的流速以避免沉積、又不允許換熱器結構上有沉積部位，所以漿狀物料換熱器多為直立式單程管殼式換熱器，其換熱面積正比于換熱管數及管長、此兩參數又受工藝條件和換熱器制造規范限制不能任意選擇，因此當一臺換熱器達不到工藝要求的換熱面積時往往采取多臺并聯組合、每臺換熱器配一臺循環泵，能耗及投資與運行成本也隨之成比例增加。若能克服漿狀物料沉積而使多臺直立式換熱器串聯組合，則不僅可共用一臺循環泵、還可利用漿狀物料在前后工序之間的料位高差無泵推動對流傳熱，節能降耗減少投資。現有技術無法實現利用料位差推動的直立式漿狀物料換熱器串聯組合。

發明內容 本發明公開一種虹吸式漿狀物料換熱器串聯組合的方法，利用工藝系統中漿狀物料(以下簡稱料漿)在前后工序之間的料位(即料漿液面到公共基準面的垂直距離)高差并借助于大氣壓力能，虹吸推動料漿通過多臺串聯的直立∩型換熱器管內對流傳熱，完成工藝要求的熱量交換任務。在前后工序之間料漿的料位高差7.5m、料漿密度1480kg/m³、料漿的飽和蒸汽壓Ps≤40kPa(絕壓)的條件下，多臺串聯的∩型換熱器傳熱管總長度不少于48m，且在無料漿泵的條件下可獲得≥1.5m/s的管內流速。

本發明主要發明思想是：依據流體動力學原理，∩型換熱器的進口端和出口端插入兩個不同料位高度的敞口料漿罐內，在換熱器管內充滿料漿的情況下，借助大氣壓力能產生的虹吸效應并利用進口端所在料位高于出口端所在料位的高差推動，即可產生通過∩型換熱器管內的連續虹吸流動，料漿從進口端管口垂直上升流動、越過∩型頂部后、垂直下降流動離開出口端管口，只要兩個料位的高差保持一定、管內流速及對流傳熱工況即保持穩定，由此構成一臺∩型換熱器的基本工作單元、如附圖1所示第一臺∩型換熱器1及其進口端所在的料漿罐4和出口端所在的料漿罐5。料漿罐4的料位高度由工藝條件決定，料漿罐5的料位高度比料漿罐4的料位高度降低h2(m)，h2的大小正比于第一臺∩型換熱器1的流動阻力。串聯的第二臺∩型換熱器2的進口端也位于料漿罐5之內，所以第一臺∩型換熱器1出口端的料位高度即為第二臺∩型換熱器2進口端的料位高度，依此類推，除第一臺而外，所有串聯的∩型換熱器進口端料位高度均與其前一臺∩型換熱器出口端料位高度相同，由此構成多臺 ∩型換熱器串聯組合的連續虹吸流動。第一臺∩型換熱器1進口端所在料漿罐4的料位高度和最末一臺∩型換熱器出口端所在料漿罐7的料位高度均由工藝條件決定，料漿罐4與7二者的料位高度之差，構成多臺∩型換熱器串聯組合連續虹吸流動總的推動力，該推動力等于料漿通過所有串聯的∩型換熱器流動阻力之和(包括直管阻力和局部阻力)，各∩型換熱器流動阻力又正比于管長(包括進口端和出口端的直管長度及代表局部阻力的當量長度)，據此確定多臺直立∩型換熱器串聯組合的總長度及各∩型換熱器單臺的長度。