[發明專利]一種換熱器及換熱方法

在審

• 申請號: 201710137743.7
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN108571912A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 劉彥;孔巧玲;黃偉光
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: F28F13/12
• 分類號: F28F13/12;F28F19/00;F28D7/02;C22C21/14;C22C21/16;C22C21/02;C22C21/00;C22C32/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種換熱器及換熱方法，包括：形成封閉空間的殼體和封頭；設置于殼體內的換熱管，換熱管的內壁上設置有螺紋。換熱介質通過換熱介質進料口進入殼體，并從換熱介質出料口流出殼體；物料通過物料進料口進入殼體內的換熱管，并從物料出料口流出換熱管；物料與換熱介質通過換熱管的管壁實現能量的互換，物料的流速從換熱管的中心到內壁逐漸增大，避免換熱管內壁結垢。本發明采用螺紋螺旋換熱管，物料對管壁沖刷力道大大增加，避免管壁處冷凝結垢；通過對換熱管尺寸的優化實現防結垢和節能的平衡；換熱管的材質選用包括納米石墨烯的鋁基合金，傳熱性能高，耐腐蝕，應用范圍廣，比重小，重量輕。

技術領域

本發明涉及換熱器領域，特別是涉及一種換熱器及換熱方法。

背景技術

換熱器(heat exchanger)，是將熱媒的部分熱量傳遞給冷媒的設備，又稱熱交換器。換熱器在化工、石油、制藥、動力、食品、能源及其它許多工業生產中占有重要地位，在化工生產中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發器和再沸器等，應用廣泛。

現有技術中的換熱器普遍存在一個問題，即物料容易在管壁上結垢，一旦結垢將會嚴重影響換熱器的換熱效率。對于結垢問題，物料流速是其中較為重要的因素之一，現有換熱器常用的直管和螺旋管都是表面以及內壁光滑的光管，管內物料流速分布狀態基本是中心最高，越靠近管壁，流速越小，甚至到壁面附近幾乎降為零，這樣的流速分布使得管壁處的物料對管壁沖刷力道幾乎為零，從而極易結垢。

因此，如何解決結垢問題，提高換熱器的換熱效率已成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種換熱器及換熱方法，用于解決現有技術中物料在管壁附近流速小，容易造成結垢，影響換熱效率的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種換熱器，所述換熱器至少包括：

殼體，所述殼體上設置有換熱介質出料口及換熱介質進料口，所述殼體的兩端與封頭連接形成封閉空間，以容納換熱介質；

換熱管，設置于所述殼體內，兩端分別與所述殼體上的物料進料口和物料出料口連接，其中，所述換熱管的內壁上設置有螺紋，以提高所述物料在所述換熱管內壁處的流速。

優選地，所述換熱器還包括一底座，所述底座位于所述殼體下方，用于支撐所述換熱器。

優選地，所述換熱介質出料口與所述物料進料口設置于所述殼體的一端，所述換熱介質進料口與所述物料出料口設置于所述殼體的另一端。

優選地，所述換熱管與所述殼體同軸設置。

優選地，所述換熱管的形狀為直線形。

優選地，所述換熱管的形狀為螺旋形。

更優選地，所述換熱管的螺旋直徑為所述殼體直徑的3/5～4/5。

更優選地，所述換熱管的管徑與所述換熱管的螺旋直徑之比為0.15～0.2。

優選地，所述換熱管內壁上螺紋的螺距設置為25mm～35mm。

優選地，所述換熱管內壁上螺紋的槽深設置為0.8mm～1.0mm。

優選地，所述換熱管的材質為鋁基合金。

更優選地，所述鋁基合金包括鋁、納米石墨烯。

更優選地，所述鋁基合金的組分包括：硅0.3％～4％，銅3.0％～5％，錳0.5％～1％，鉻0.3％～0.5％，錸1.2％～1.8％，硼1％～1.5％，鎂0.038％～0.048％，納米石墨烯3.5～5％，鈦0.015％～0.02％，余量為鋁。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明還提供一種換熱方法，所述換熱方法至少包括：