專利名稱：基于熱管和翅片管的低位能回收用高效組合式換熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱量回收裝置，尤其是一種可廣泛應(yīng)用于各種廢熱回收、 工業(yè)生產(chǎn)中熱量交換的高效換熱裝置，具體地說是一種基于熱管和翅片管的 低位能回收用高效組合式換熱裝置。
背景技術(shù)：
目前，節(jié)能降耗已經(jīng)成為各行各業(yè)重要的發(fā)展目標(biāo)，通過技術(shù)節(jié)能已經(jīng) 成為研究的重點(diǎn)，也是行之有效的手段。換熱設(shè)備在節(jié)能中具有十分廣泛的 用途，成為技術(shù)節(jié)能的突破點(diǎn)。
換熱器是工業(yè)傳熱過程中必不可少的設(shè)備，幾乎一切工業(yè)領(lǐng)域都有應(yīng) 用。隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，要求換熱設(shè)備更加緊湊，輕巧，高效并小 型化。傳統(tǒng)的列管式換熱器和板式換熱器單一品種已很難滿足氣相和液相并 存的工況的上述要求。因此人們不斷在探求新型的高效換熱器，熱管和翅片 換熱器是當(dāng)前作為氣液相并存換熱研究的比較多，效率高，性能好的新型換 熱器。
熱管是一種高效的強(qiáng)化傳熱元件。其工作原理首先是在1942年由美國 人高格勒提出，但是當(dāng)時(shí)并未引起人們的注意。1964年，因?yàn)楹教旒夹g(shù)的需 要，美國人格羅弗發(fā)明了這種新型的傳熱元件。從70年代開始，熱管己從實(shí) 驗(yàn)室研究迅速地轉(zhuǎn)向?qū)嵱秒A段，目前已廣泛被應(yīng)用于航天器的溫度控制、電 子器件的冷卻和各種能量回收系統(tǒng)中作為主要的換熱元件。同時(shí)熱管還是一 種熱氣機(jī)傳熱系統(tǒng)理想的元器件。
翅片管與光管相比，在消耗金屬材料相同的情況下具有更大的表面積， 從直觀看屬于第一次強(qiáng)化傳熱，但實(shí)質(zhì)上換熱面積增大的同時(shí)帶來了傳熱系 數(shù)的提高，達(dá)到二次強(qiáng)化傳熱的目的。其特點(diǎn)就是能有效增加傳熱面積和增 大傳熱系數(shù)，并且比較容易制造和保證操作的穩(wěn)定性。翅片管的應(yīng)用范圍也非常廣泛，除了在冷凍機(jī)、空冷器、熱管設(shè)備等大量使用外，作為管殼式換熱 器中的換熱管也很普遍，尤其在石化行業(yè)應(yīng)用前景廣泛,使用效果比較理想。
安裝有上述兩種熱管的換熱器存在的普遍問題是體積大，熱損高，因此 如果將現(xiàn)有的兩種換熱管進(jìn)行結(jié)合使用，不僅可在石油化工及各種傳熱熱量 回收裝置中進(jìn)行使用，而且具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，在傳熱量相當(dāng)?shù)臈l
件下，所占空間僅為管殼式換熱器的1/2 1/3,在相同的傳熱系數(shù)條件下， 阻力損失可控制在管殼式換熱器的l/3范圍內(nèi)，同時(shí)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)緊湊和體積小， 換熱器的外表面積很小，因而熱損失也小。在相同傳熱量的前提下，可使得 設(shè)備投資、基建投資、動(dòng)力消耗等費(fèi)用大大降低，特別是當(dāng)需要采用昂貴的 材料時(shí)，由于效率高和翅片板材薄，設(shè)備更經(jīng)濟(jì)，在化工領(lǐng)域中將有極大的 用途。
據(jù)申請人所知，目前尚未見到有將這兩種換熱管結(jié)合使用的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前的換熱器大多單獨(dú)采用熱管或翅片管而存在體 積大，熱損高，投資成本大的問題，設(shè)計(jì)一種能充分發(fā)揮各自換熱特點(diǎn)的低 阻力、高效率的新型氣液相并存的基于熱管和翅片管的低位能回收用高效組 合式換熱裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種基于熱管和翅片管的低位能回收用高效組合式換熱裝置，包括安裝 有熱管12的熱管式換熱器13和安裝有翅片管9的翅片式換熱器14，其特征 是所述的熱管式換熱器13通過隔板15分為熱管下部腔體7和熱管上部腔體 8，熱管12的蒸發(fā)段位于所述的熱管下部腔體7中，熱管12的冷凝段穿過所 述隔板15后位于所述的熱管上部腔體8中；熱管下部腔體7的一端設(shè)有熱載 體進(jìn)口 1另一端與翅片式換熱器14的一端相通，翅片式換熱器14的另一端 設(shè)有熱載體出口 2;所述翅片管9的進(jìn)口端伸出翅片式換熱器14外與冷載體 入口3相通，翅片管9的出口端通過管道10與熱管上部腔體8相通，熱管式 換熱器13的上部設(shè)有使經(jīng)管道10流入的冷載體流出的冷載體出口 4。
所述的翅片式換熱器14中安裝有一層以上的呈波浪形布置的翅片管層，每層相鄰的翅片管9之間通過連接彎頭15連接成一個(gè)整體。 所述的翅片式換熱器14的下部連接有氣液分離管道11。 在所述的熱管上部腔體8中，熱管12的上部安裝有輔助熱源16。 所述的輔助熱源16為通有熱水、蒸汽或?qū)嵊偷墓艿?，所述管道的換熱
部分位于熱管式換熱器13中，管道的補(bǔ)充介質(zhì)進(jìn)口 5和補(bǔ)充介質(zhì)出口 6均伸
出熱管式換熱器13外。
所述的輔助熱源16為電加熱管或電加熱器。 所述的熱管12呈三角形立式安裝在熱管式換熱器中。 所述的熱管12為帶有翅片的熱管。 本發(fā)明的有益效果
1. 對于低溫?zé)崮艿幕厥?，本發(fā)明可以起到良好的效果，效率提高30% 40%。而且結(jié)構(gòu)簡單，制作方便。只要在現(xiàn)有熱管和翅片管的基礎(chǔ)上進(jìn)行連接， 增加一根冷流體由翅片管進(jìn)入熱管上腔體的管道即可，不需要對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn) 行改變。
2. 本發(fā)明可以用于氣一氣，氣一液間的換熱，不受冷熱載體狀態(tài)的影響， 適應(yīng)力強(qiáng)。
3. 本發(fā)明中的翅片管的翅片可做成上下開口的豎直通道，有利于提高流 體流動(dòng)速度。翅片管表面流體流動(dòng)速度的提高，將使邊界層變薄;在同樣的溫 差下，層流邊界層厚度或紊流邊界層層流底層厚度的減小，都將使邊界層導(dǎo) 熱增強(qiáng)。同時(shí)，流體也會(huì)由于速度的提高，流體擾動(dòng)加強(qiáng)，而使對流換熱系 數(shù)提高。
4. 本發(fā)明結(jié)合了熱管和翅片管，可以同時(shí)發(fā)揮二者的優(yōu)點(diǎn)。熱管換熱器 可以通過換熱器的中隔板使冷熱流體完全分開，在運(yùn)行過程中單根熱管因?yàn)?磨損、腐蝕、超溫等原因發(fā)生破壞，也只是單根熱管失效，而不會(huì)發(fā)生冷熱 流體的摻雜，對后面的翅片管也不會(huì)有什么影響。所以本換熱器用于易然、 易爆、腐蝕等流體的換熱場合具有很高的可靠性。
5. 本發(fā)明換熱器的冷、熱流體在熱管換熱部分時(shí)完全分開流動(dòng)，可以比 較容易的實(shí)現(xiàn)冷、熱流體的完全逆流換熱；同時(shí)冷熱流體均在管外流動(dòng)，由于管外流動(dòng)的換熱系數(shù)遠(yuǎn)高于管內(nèi)流動(dòng)的換熱系數(shù)，且兩側(cè)受熱面均采用擴(kuò) 展受熱面，而在翅片部分冷熱流體分別在翅片管的內(nèi)外流動(dòng)，又可進(jìn)行強(qiáng)對 流換熱，用于品位較低的熱能的回收非常經(jīng)濟(jì)。
6. 對于含塵量較高的流體，熱管換熱器可以通過調(diào)整熱管結(jié)構(gòu)尺寸，擴(kuò) 展受熱面形式，以解決換熱器的磨損，堵灰問題。
7. 擴(kuò)大傳熱面積是增加散熱量的一種有效途徑。通過擴(kuò)大傳熱面積以強(qiáng) 化傳熱，本發(fā)明并不是簡單地通過增大設(shè)備體積來擴(kuò)大傳熱面積，而是通過 傳熱面結(jié)構(gòu)的改進(jìn)來增大單位體積內(nèi)的傳熱面積，從而使得換熱器高效而緊 湊。本發(fā)明同時(shí)對熱管也可進(jìn)行翅片化，再與翅片管換熱器進(jìn)行組合，在達(dá) 到換熱效果的同時(shí)減小了換熱器體積。既減少了換熱器占用的空間，也減少 了制作成本。
8. 采用擴(kuò)展表面提高單位體積內(nèi)傳熱面積時(shí)本發(fā)明綜合考慮了換熱器的 各種幾何參數(shù)。擴(kuò)展表面后，不僅增加了換熱面積，同時(shí)增加能夠?qū)ν饨邕M(jìn) 行有效輻射換熱的面積，可以提高輻射散熱量，還能提高傳熱系數(shù)，選擇合 適的幾何參數(shù)時(shí)就會(huì)消除由此帶來的流動(dòng)阻力增大等問題。這樣按照此參數(shù) 設(shè)計(jì)的換熱器可達(dá)到最佳的換熱效果。
9. 對換熱器對流和輻射的研究表明，在低溫下對流換熱占據(jù)95%以上， 輻射換熱占據(jù)的比例較小。因此強(qiáng)化翅片管的換熱應(yīng)主要從強(qiáng)化對流換熱入 手。翅片管外壁面的狀況對流動(dòng)過程中的對流換熱，以及氣體的流動(dòng)，都有 很大的影響。
10. 本換熱器可適應(yīng)不同流速的流體，流速較慢時(shí)翅片管換熱器的傳熱 系數(shù)可能會(huì)有一定的減小，但熱管部分的換熱效果基本不會(huì)受影響。當(dāng)流速 較大時(shí)，換熱器的兩部分同時(shí)具有很好的換熱效果。這樣可以根據(jù)操作需要 選擇。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
6下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如圖l、 2所示。
一種基于熱管和翅片管的低位能回收用高效組合式換熱裝置，包括安裝 有熱管12的熱管式換熱器13和安裝有翅片管9的翅片式換熱器14，熱管式 換熱器13中安裝的熱管12可為普通熱管，也可為帶有翅片的熱管，以進(jìn)一 步增加換熱效果，熱管12呈立式安裝在熱管式換熱器13中，熱管12的排列 方式可采用三角形布置；翅片式換熱器14中的翅片管9按層布置，翅片式換 熱器14中可安裝一層或一層以上的呈波浪形布置的翅片管層(圖1中為三 層)，每層相鄰的翅片管9之間通過連接彎頭15連接成一個(gè)整體，如圖2。 所述的熱管式換熱器13通過隔板15分為熱管下部腔體7和熱管上部腔體8， 隔板15同時(shí)起到固定熱管12的作用，熱管12的蒸發(fā)段位于所述的熱管下部 腔體7中，熱管12的冷凝段穿過所述隔板15后位于所述的熱管上部腔體8 中；熱管下部腔體7的一端設(shè)有熱載體進(jìn)口 1另一端與翅片式換熱器14的一 端相通，翅片式換熱器14的另一端設(shè)有熱載體出口2，必要時(shí)在其下部還可 連接氣液分離管道11;所述翅片管9的進(jìn)口端伸出翅片式換熱器14外與冷 載體入口3相通，翅片管9的出口端通過管道10與熱管上部腔體8相通，熱 管式換熱器13的上部(圖1中為頂部)設(shè)有使經(jīng)管道IO流入的冷載體流出 的冷載體出口 4。根據(jù)后續(xù)工藝的要求和換熱效率的計(jì)算，如果冷載體從換 熱器中流出時(shí)達(dá)不到預(yù)定的工藝溫度，還應(yīng)在熱管上部腔體8中、熱管12 的上部安裝輔助熱源16，所述的輔助熱源16可為通有熱水、蒸汽或?qū)嵊?的管道，管道的換熱主體部分位于熱管式換熱器13中，管道的補(bǔ)充介質(zhì)進(jìn)口 5和補(bǔ)充介質(zhì)出口 6均伸出熱管式換熱器13外，輔助熱源16也可為溫度可
控的電加熱管或電加熱器。
本發(fā)明通過利用熱管12和翅片管9各自的特點(diǎn)，可將200'C以下的低溫?zé)崮?充分回收。熱管12和翅片客9的連接方式是熱管在前，即在熱管部分先對較高 溫度的熱流體進(jìn)行換熱，經(jīng)過熱管換熱后熱流體溫度有所下降，再進(jìn)入翅片 管進(jìn)行下一步的換熱。在熱管式換熱器中，上腔體走的是冷流體，下腔體走 的是熱流體。在翅片式換熱器中冷熱流體是逆向流動(dòng)的。熱管換熱器上頂部設(shè)有熱源補(bǔ)充裝置，也可以沒有，根據(jù)具體要求來定。 大大提高了此裝置的使用范圍和增強(qiáng)了操作彈性。
裝有工質(zhì)的熱管為了強(qiáng)化傳熱效果也可進(jìn)行翅片化，翅化比一般為10 25。熱管式換熱器由金屬隔板分成上下兩個(gè)腔體，上部腔體走的是冷流體， 且腔體密閉。下部腔體走熱流體，同時(shí)與翅片式換熱器相通，這樣熱流體將 熱量傳遞給熱管內(nèi)的工質(zhì)后再進(jìn)入翅片式換熱器中將熱量再一次傳遞給冷流 體。這時(shí)的冷流體經(jīng)管道進(jìn)入熱管式換熱器的上部腔體，與吸收了熱量的工 質(zhì)再次進(jìn)行換熱。經(jīng)過兩次換熱，冷熱流體間很好地進(jìn)行了熱量的交換。
用金屬板對熱管式換熱器進(jìn)行分隔時(shí)，用的是螺紋加填料的密封方式。 這種方式密封效果好，可用于兩端均有翅片的熱管?？紤]到長期運(yùn)行后螺紋 和螺母會(huì)腐蝕"咬死"，可在螺紋上涂細(xì)鉛粉，擰緊后加涂防銹漆。
本發(fā)明的換熱器用于帶有腐蝕性的煙氣的余熱回收時(shí)，可以通過調(diào)整熱 管換熱器蒸發(fā)段、冷凝段的傳熱面積來調(diào)整熱管管壁溫度，使熱管盡可能避 開最大的腐蝕區(qū)域。
本發(fā)明中熱管的長度可有多種選擇，流量較小時(shí)可選用l一2m長的，中等 容量可選用3—4m長的，較大容量可以選用5m以上。
本發(fā)明的熱管可采用4)25mm的碳鋼管，工質(zhì)為水，也可根據(jù)應(yīng)用情況進(jìn) 行調(diào)整。
本發(fā)明熱管的管束采用的是正三角形交叉排列方式，其換熱強(qiáng)度較高(較 順排高約16%)。
對于翅片式換熱器，冷流體走的是管內(nèi)，氣相熱流體走的是管外。管外 進(jìn)行翅片化(即翅片管9)，這樣不論是氣一氣，還是氣一液換熱，都會(huì)有較大 的換熱系數(shù)。
本發(fā)明中對于翅片式換熱器的翅片做成了上下開口的豎直通道,有利于 提高流體流動(dòng)速度。翅片管表面流體速度的提高，將使邊界層變薄;在同樣的 溫差下，層流邊界層厚度或紊流邊界層層流底層厚度的減小，都將使邊界層 導(dǎo)熱增強(qiáng)。
翅片管9上的翅片的高度、翅片間距、翅片厚度的變化都會(huì)對散熱量產(chǎn)生影響。本發(fā)明的翅片管9的高度為17. 5mm(用19ram帶鋼纏繞)，翅片間距為9 18mm，翅片厚度為1.0mm以上。
隨著管高的增大，總散熱量增加，但是單位質(zhì)量散熱量卻隨之減小，本 發(fā)明建議翅片的高度為17. 5mm,可以使總散熱量和單位質(zhì)量散熱量都比較大。
翅片高度一定時(shí)(17.5mm)，間距擴(kuò)大，總散熱量呈增長趨勢，但單位 體積散熱量卻呈減小趨勢。間距的增大，翅片管表面與大空間壁面的可見度 增加，輻射散熱量增加，同時(shí)相鄰翅片間圍成的通道由封閉變?yōu)殚_放，使熱 阻明顯變小，流通明顯變好，對流散熱量也增加，因此總散熱量都有明顯的 .增加。但為了不致使換熱器體積不會(huì)太大，間距可在9 18mm范圍內(nèi)變化。 翅片管的翅片夾角以60度為最佳，因?yàn)槌崞瑠A角為60時(shí)對于強(qiáng)化換熱是最 有利的，夾角為60時(shí)所產(chǎn)生的通道既不會(huì)過于狹窄造成流動(dòng)熱阻塞，也不會(huì) 類似大空間而無法發(fā)揮煙囪效應(yīng)。
由圖1可見，本發(fā)明的換熱裝置由熱管和翅片管9連接構(gòu)成整個(gè)組合反 應(yīng)器的核心部分，此兩部分是進(jìn)行傳熱換熱的主要單元。它包括熱載體入口 1,熱載體出口2，冷載體入口3，冷載體出口4，此外本發(fā)明的換熱裝置還 包括熱源補(bǔ)充裝置，管道IO，底部的管道ll，所述熱源補(bǔ)充裝置包括熱源補(bǔ) 充進(jìn)口 5和熱源補(bǔ)充出口 6。本發(fā)明的熱管換熱部分分成上部腔體7和下部 腔體8兩個(gè)部分，其中上部腔體為冷凝段，下部腔體為加熱段，上腔和下腔 平行但不連通，上部腔體和下部腔體的大小可根據(jù)換熱介質(zhì)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，但 是下部腔體要大于上部腔體。翅片管9宜采用相同規(guī)格的翅片管并聯(lián)焊接組 成，所采用翅片管的數(shù)目可根據(jù)具體的換熱要求和熱載荷來進(jìn)行設(shè)計(jì)，翅片 管的冷介質(zhì)可通過管道10進(jìn)入熱管上部腔體。熱源補(bǔ)充裝置設(shè)置的目的主要 是針對通過熱管和翅片管換熱還沒有達(dá)到換熱要求的冷介質(zhì)進(jìn)行再加熱，從 而滿足后續(xù)工藝要求。翅片式換熱器底部的氣液分離管道11主要是針對通過 換熱而降溫的熱載體進(jìn)行氣液分離，其中降溫中冷凝的液體部分通過底部氣 液分離管道11排除，設(shè)置氣液分離管道11的主要目的是增加本發(fā)明的應(yīng)用 范圍。具體工作時(shí)冷載體首先通過翅片管換熱部分再進(jìn)入熱管換熱器的上部 腔體。進(jìn)入熱管換熱上部腔體的冷載體如果換熱后達(dá)到后續(xù)工藝要求溫度，則通過冷載體出口排除；若進(jìn)入熱管換熱器上部腔體的冷載體溫度還沒有滿 足后續(xù)工藝要求，則通過熱源補(bǔ)充裝置來進(jìn)行調(diào)溫加熱。熱源補(bǔ)充裝置可以 為熱水、蒸汽熱源、導(dǎo)熱油補(bǔ)充裝置，也可以是電加熱熱源補(bǔ)充裝置，高溫 熱載體主要通過熱載體入口 l進(jìn)入，通過熱載體入口進(jìn)入的高溫?zé)彷d體首先 對下部腔體中的熱管進(jìn)行加熱，加熱后的介質(zhì)進(jìn)入熱管位于上部腔體中的冷 凝段與經(jīng)管道10進(jìn)入上部腔體中的冷載體(已在翅片式換熱器中被部分加 熱)進(jìn)行熱交換使冷載體加熱到設(shè)定的溫度(必要時(shí)還應(yīng)通過輔助熱源進(jìn)一 步加熱)后從熱管式換熱器頂部的冷載體出口4流出，從熱載體進(jìn)口l進(jìn)入
的熱載體在對下部腔體中的熱管的蒸發(fā)段進(jìn)行熱交換后直接進(jìn)入翅片式換熱 器中與翅片管在外部進(jìn)行換熱，最后通過熱載體出口 2排出進(jìn)行后繼工序中。
以下是本發(fā)明的換熱裝置試驗(yàn)運(yùn)行的實(shí)際效果,從中可以看出本發(fā)明的 優(yōu)越性和突出的效果。 實(shí)施例l。
利用本發(fā)明回收乙醇脫水的反應(yīng)產(chǎn)物乙烯和水的余熱，并加熱反應(yīng)物乙醇 到到150。C。
(1) 乙醇脫水的產(chǎn)物乙烯和水由反應(yīng)器出來的溫度是(370—400) 'C, 經(jīng)過一步換熱后其溫度可降至150'C，但是為能更充分回收這部分低品位熱 能，同時(shí)還可以減少后續(xù)工藝中洗滌水的用量，在這里應(yīng)用了本發(fā)明中的換 熱裝置。
(2) 在此處本裝置的熱管部分的換熱面積為2. 5 m2，翅片管部分的換熱 面積為6.5m2。經(jīng)過換熱后乙烯和水的混合物可由原來的150匸降到85°(:,而 25°C的乙醇原料液可被加熱至85"C 。
(3) 進(jìn)入本發(fā)明的換熱裝置的乙烯和水的混合氣體以及乙醇原料的操作 壓力都在(100 — 150) KPa。
(4) 熱管換熱部分頂部的熱源補(bǔ)充裝置也采用的是翅片管換熱器，熱源 用的是O. 7MPa壓力下的水蒸汽。
(5) 由于乙醇原料對換熱器的腐蝕性較小，而且流速較快傳熱系數(shù)較大， 走的是翅片管換熱器的管內(nèi)，之后進(jìn)入的是熱管換熱器的上部腔體。
10(6)乙烯和水的混合氣體流速較小，傳熱系數(shù)較小，走的是翅片管換熱 器的管外，之前是由熱管換熱器的下部腔體進(jìn)入的。
(7) 25°C體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇水溶液首先由冷載體進(jìn)口3進(jìn)入翅片管式 換熱器，經(jīng)過與由熱管式換熱器下部腔體7進(jìn)來的大約10(TC的乙烯與水蒸汽 的混合氣體進(jìn)行換熱。冷流體可以加熱到7(TC，而熱液體冷卻到8(TC以下。
(8) 在翅片管部分換熱完成以后，70'C體積分?jǐn)?shù)95y。的乙醇水溶液經(jīng)由 管道10進(jìn)入熱管換熱器的上部腔體8，經(jīng)過與熱交換可被加熱到85'C，而在熱 管式換熱器的下部腔體，15(TC的乙烯與水蒸汽的混合氣體由熱載體進(jìn)口1進(jìn) 入后則被冷卻到10(TC，然后進(jìn)入翅片管式換熱器。 -
(9) 被加熱到85'C的乙醇水溶液已經(jīng)成為氣體，然后可進(jìn)一步經(jīng)過熱管 換熱器上部的蒸汽加熱管道5 (6)進(jìn)一步加熱到150'C。
(10) 這樣15(TC的乙醇和水的蒸汽就可進(jìn)入下一道工序。 實(shí)施例2。利用本發(fā)明回收乙醇脫水的反應(yīng)產(chǎn)物乙烯和水的余熱，并加熱反應(yīng)物乙醇 到到27(TC。
(1) 乙醇脫水的產(chǎn)物乙烯和水由反應(yīng)器出來的溫度是(370—400) °C， 直接進(jìn)入本發(fā)裝置進(jìn)行換熱，回收余熱，換熱后其溫度可降至8(TC，乙醇原 料液可加熱至27(TC，這樣可以減少熱源補(bǔ)充。
(2) 在此處本裝置的熱管部分的換熱面積為4.5 m2，翅片管部分的換熱 面積為10.5 m2。經(jīng)過換熱后乙烯和水的混合物可由原來的(370—400) 'C降 到85。C，而25。C的乙醇原料液可被加熱至27(TC。
(3) 進(jìn)入本發(fā)明的換熱裝置的乙烯和水的混合氣體以及乙醇原料的操作 壓力都在(100 — 150) KPa。
(4) 由于乙醇原料對換熱器的腐蝕性較小，而且流速較快傳熱系數(shù)較大， 走的是翅片管換熱器的管內(nèi)，之后進(jìn)入的是熱管換熱器的上部腔體。
(5) 乙烯和水的混合氣體流速較小，傳熱系數(shù)較小，走的是翅片管換熱 器的管外，之前是由熱管換熱器的下部腔體進(jìn)入的。
(6) 25。C體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇水溶液首先由冷載體進(jìn)口3進(jìn)入翅片管式換熱器，經(jīng)過與由熱管式換熱器下部腔體7進(jìn)來的大約250'C的乙烯與水蒸汽的 混合氣體進(jìn)行換熱。冷流體可以加熱到17(TC，而熱液體冷卻到85'C。
(8) 在翅片管部分換熱完成以后，170'C體積分?jǐn)?shù)959()的乙醇水溶液經(jīng)由 管道10進(jìn)入熱管換熱器的上部腔體8，經(jīng)過與熱交換可被加熱到27(TC，而在 熱管式換熱器的下部腔體，(370—400) 'C的乙烯與水蒸汽的混合氣體由熱 載體進(jìn)口 1進(jìn)入后則被冷卻到25(TC，然后進(jìn)入翅片管式換熱器。
(9) 這樣270'C的乙醇和水的蒸汽就可以直接進(jìn)入反應(yīng)器參加脫水反應(yīng)。
權(quán)利要求
1、一種基于熱管和翅片管的低位能回收用高效組合式換熱裝置，包括安裝有熱管(12)的熱管式換熱器(13)和安裝有翅片管(9)的翅片式換熱器(14)，其特征是所述的熱管式換熱器(13)通過隔板(15)分為熱管下部腔體(7)和熱管上部腔體(8)，熱管(12)的蒸發(fā)段位于所述的熱管下部腔體(7)中，熱管(12)的冷凝段穿過所述隔板(15)后位于所述的熱管上部腔體(8)中；熱管下部腔體(7)的一端設(shè)有熱載體進(jìn)口(1)另一端與翅片式換熱器(14)的一端相通，翅片式換熱器(14)的另一端設(shè)有熱載體出口(2)；所述翅片管(9)的進(jìn)口端伸出翅片式換熱器(14)外與冷載體入口(3)相通，翅片管(9)的出口端通過管道(10)與熱管上部腔體(8)相通，熱管式換熱器(13)的上部設(shè)有使經(jīng)管道(10)流入的冷載體流出的冷載體出口(4)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱裝置，其特征是所述的翅片式換熱器(14)中 安裝有一層以上的呈波浪形布置的翅片管層，每層相鄰的翅片管(9)之間通 過連接彎頭(15)連接成一個(gè)整體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱裝置，其特征是所述的翅片式換熱器(14)的 下部連接有氣液分離管道(11)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱裝置，其特征是在所述的熱管上部腔體(8) 中，熱管(12)的上部安裝有輔助熱源(16)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的換熱裝置，其特征是所述的輔助熱源(16)為通有 熱水、蒸汽或?qū)嵊偷墓艿?，所述管道的換熱部分位于熱管式換熱器(13) 中，管道的補(bǔ)充介質(zhì)進(jìn)口(5)和補(bǔ)充介質(zhì)出口 (6)均伸出熱管式換熱器(13) 外。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的換熱裝置，其特征是所述的輔助熱源(16)為電加 熱管或電加熱器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱裝置，其特征是所述的熱管(12)呈三角形立 式安裝在熱管式換熱器中。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的換熱裝置，其特征是所述的熱管(12)為帶有 翅片的熱管。
全文摘要
一種基于熱管和翅片管的低位能回收用高效組合式換熱裝置，包括安裝有熱管的熱管式換熱器和安裝有翅片管的翅片式換熱器，其特征是所述的熱管式換熱器通過隔板分為熱管下部腔體和熱管上部腔體，熱管的蒸發(fā)段位于所述的熱管下部腔體中，熱管的冷凝段穿過所述隔板后位于所述的熱管上部腔體中；熱管下部腔體的一端設(shè)有熱載體進(jìn)口另一端與翅片式換熱器的一端相通，翅片式換熱器的另一端設(shè)有熱載體出口；所述翅片管的進(jìn)口端伸出翅片式換熱器外與冷載體入口相通，翅片管的出口端通過管道與熱管上部腔體相通，熱管上部腔體設(shè)有使經(jīng)管道流入的冷載體流出的冷載體出口。本發(fā)明具有體積小，換熱效率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F28D21/00GK101576360SQ20091002681
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者索紅波, 燚 胡, 胡耀池, 莫立勤, 和 黃 申請人:南京工業(yè)大學(xué)