[發明專利]一種調整脈動換熱量的多管束蓄熱系統

有效

• 申請號: 201910370244.1
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN109990633B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 杜文靜;陳巖
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;F28F27/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 陳桂玲

本發明提供了一種脈動管束蓄熱系統，包括蓄熱罐、脈動發生裝置、脈動管束，所述脈動管束設置在蓄熱罐內，并且與脈動發生裝置連接；脈動發生裝置通過入口管路連接脈動管束的入口，脈動管束的出口通過出口管路連接脈動發生裝置，所述脈動管束設置為多個，其特征在于，所述系統還包括控制器，所述控制器檢測每個脈動管束的換熱量，然后計算出多個脈動管束的平均換熱量，根據平均換熱量自動調整每個脈動管束的脈動流流量。本發明提出了一種新式結構的管脈動管束蓄熱系統，通過自動控制單個脈動管束的脈動量，從而控制換熱量，使得整體換熱達到換熱均勻。

技術領域

本發明換熱器技術領域，尤其涉及一種脈動管束及其熔融鹽蓄熱罐。

背景技術

管殼式換熱器在能源動力、石油化工等工業領域有著十分廣泛的應用，換熱器的強化換熱技術對節能降耗具有重要意義。其中被動強化換熱技術由于不需要外界高品質能量輸入而達到強化換熱的目的，是當前重要的研究方向。

利用流體誘導傳熱元件振動實現強化換熱是被動強化換熱的一種形式，可將換熱器內對流體振動誘導的嚴格防止轉變為對振動的有效利用，使傳動元件在低流速下的對流換熱系數大幅度的提高，并利用振動抑制傳熱元件表面污垢，減低污垢熱阻，實現復合強化傳熱。

換熱器及其相關技術經過近幾十年的迅速發展，取得了令人鼓舞的進步，然而一些長期未能解決的問題更加凸現出來。換熱器內流體誘導振動和傳熱表面積垢，是世界公認的亟待解決的突出問題。流體誘導振動會導致劇烈的噪聲與傳熱管束的損壞，傳熱管束表面積垢會造成巨大的能量與資源損失。在換熱器內完全防止管束振動是不可能的，而通過增加傳熱管束的強度來防止振動從而避免管束的損壞與噪聲，并不總是有效的。利用流體誘導傳熱管束的振動實現強化換熱是無源強化換熱的一種形式，通過對振動的有效利用，可在實現強化換熱的同時抑制傳熱表面積垢，降低污垢熱阻，實現復合強化換熱。

CN101738129B公開的“用于彈性管束換熱器強化傳熱的振動誘導裝置”，在進水管上設置與彈性管束浮動質量塊一一對應的脈動管，并在脈動管內部安裝擾流體，通過流體繞流擾流體生成具有一定強度和頻率的脈動流，沖擊彈性管束的質量塊，誘導彈性管束振動。然而，由于這種裝置的頂部密封結構，導致內部流場存在流動“死區”，流體流入各分支脈動管的流量和流動的穩定性較差，部分脈動管出口處不能生成脈動流，且生成脈動流的強度和頻率不一致，無法實現強化換熱所需的預期振動。以誘導換熱器內六排彈性管束振動的六分支振動誘導裝置為例，當入口流體介質為水且流速為0.4m/s時，通過改變各部分的結構參數，至少有1個脈動流管內不能生成脈動流，且其余脈動流管內生成脈動流強度(通過設立監測點，檢測流體速度，以流速變化的幅值表征脈動流的強度。)的最大相對誤差高于14.5％，脈動流頻率最大相對誤差高于5.0％。此外，通過管道閥門調節進入脈動管的流體流量，不能解決上述問題。

CN105135931A公開的換熱器內彈性管束振動誘導的均布式脈動流發生裝置，采用下述技術方案：該裝置，包括豎管、分支彎管、導流管、脈動流管、擾流體和殼程進水管；豎管上分布有間距一致的分支彎管，每個分支彎管上連接有導流管，導流管上連接脈動流管，脈動流管上設置有擾流體；殼程進水管設置在豎管的底端。使用時，將上述均布式脈動流發生裝置的一端固定在換熱器的上封頭上，一端懸置于換熱器底部。通過控制進入豎管的流體流量，可以在各脈動流管出口生成均勻一致的且具有一定頻率和強度的脈動流。當脈動流的頻率接近彈性管束的某階固有頻率時，可以誘導彈性管束按該階固有頻率所對應的陣型振動。當流速較低時，生成脈動流的頻率和強度較低，可以誘導彈性管束以低階固有頻率及其所對應的陣型振動；當流速較高時，生成脈動流的頻率和強度較高，可以誘導彈性管束以高階固有頻率及其所對應的陣型振動。此外，在上述均布式脈動流發生裝置的制造過程中，可根據換熱器的實際使用情況，改變某個分支彎管、導流管和/或脈動流管的內徑，或改變相應擾流體的尺寸和/或形狀，可以控制該分支出口生成脈動流的頻率和強度，從而控制所對應彈性管束的振動。