專利名稱：熱交換設(shè)備的制作方法
在US-PS 4537247范圍內(nèi)，在兩種通道導(dǎo)引的氣態(tài)流體之間熱交換用的設(shè)備屬于先有技術(shù)，其中通過熱管導(dǎo)致熱交換，熱管從隔開導(dǎo)引流體的隔板伸入這些通道內(nèi)。
每根熱管有一個從隔板伸入導(dǎo)引高溫流體的通道內(nèi)的縱向段，此縱向段被另一根管相隔一定間距地包圍。此外包管有一個在外側(cè)的搪瓷涂層。在熱管與外包管之間裝入一種導(dǎo)熱材料例如油脂。熱管伸入導(dǎo)引要加熱的流體的通道內(nèi)的縱向段加有翅片。
已知結(jié)構(gòu)方式的缺點在于，由于在導(dǎo)引高溫流體的通道內(nèi)附加外包管，所以顯著增加了生產(chǎn)成本。再加上在外包管與熱管之間的空腔用導(dǎo)熱材料充填明顯惡化了熱導(dǎo)率，其后果是為了保證達到規(guī)定的熱傳導(dǎo)功率必須裝入更多熱管，從而進一步提高了生產(chǎn)費用。
但是盡管外包管有搪瓷層也不能百分之百地防止外包管被腐蝕。于是要求按一種非常復(fù)雜的方式更換帶有外包管和導(dǎo)熱材料的熱管。在這一方面外加的困難是，不僅外包管必須固定在隔板內(nèi)，而且除此之外還要固定在外包管與熱管之間含有導(dǎo)熱材料的部分，這些部分必須相對于導(dǎo)引要加熱的流體的通道密封。
以先有技術(shù)為出發(fā)點，本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種在兩種由通道導(dǎo)引的氣態(tài)流體之間借助于熱管進行熱交換的設(shè)備，它不僅在供入高溫流體的區(qū)域內(nèi)有減少腐蝕的可能性，而且簡化裝配或分解，尤其可以對熱管無困難地進行狀況檢驗。
按本發(fā)明為達到此目的的解決方案見權(quán)利要求1的特征。
本發(fā)明的要點是模塊的結(jié)構(gòu)方式。這種結(jié)構(gòu)方式允許一個具有蒸發(fā)器室和冷凝器室以及有熱管的外殼狀模塊，作為整體完全組合在彼此相鄰的導(dǎo)引散出熱的流體和吸收熱的流體的通道內(nèi)成為一體，而且與流體是垂直地或水平地導(dǎo)引無關(guān)。
另一個要點是熱管在模塊內(nèi)特殊的組合。熱管從蒸發(fā)器室出發(fā)，通過位于蒸發(fā)器室與冷凝器室之間的試驗腔和冷凝器室，延伸到一個與冷凝器室氣密分開的檢驗室中。由此帶來的優(yōu)點是，無論在此設(shè)備投入運行前還是在其運行過程中，都可以通過試驗腔持續(xù)地檢驗熱管在將試驗腔與蒸發(fā)器室和與冷凝器室分開的隔板中支承的密封性。例如可以在設(shè)備投入運行前向試驗腔充空氣并接著觀察試驗腔內(nèi)的空氣壓力。若空氣壓力下降則意味著試驗腔不密封。根據(jù)壓力降的大小或處于熱交換中的流體特征參數(shù)，此試驗腔例如也可以加入處于一種壓力下的保護氣體，即，在此壓力下流體無論如何都不可能從一個室漏泄到另一個室去。由此避免處于熱交換狀態(tài)的流體，例如腐蝕性的煙氣與燃燒空氣不允許的混合。
通過使熱管端部伸入與冷凝器室氣密地分開的檢驗室內(nèi)，可以在連續(xù)運行期間取下檢驗室的封閉裝置(蓋)檢查端部的溫度。溫度異常意味著這些熱管不再是完整無損的。因為這些熱管無論在隔板的貫穿區(qū)還是在冷凝器室與檢驗室之間的貫穿區(qū)均可更換地支承著，所以可以沒有困難地做到，在需要時可以換掉任何一根熱管。
此外，采取下述措旋可以延長熱管的使用壽命，即，熱管位于蒸發(fā)器室內(nèi)的縱向段是防腐蝕的。
熱管在冷凝器室內(nèi)的縱向段可以任意設(shè)計，而且總是取決于吸收熱量的流體的特征與溫度。
例如按權(quán)利要求2所述也可以將熱管位于冷凝器室內(nèi)的縱向段設(shè)計為防腐蝕的。若例如要加熱的流體同樣是腐蝕性的，那么這樣做是合宜的。
若熱管的縱向段是防腐蝕的，則按權(quán)利要求3所述一種有利的實施形式應(yīng)在于，由搪瓷涂層構(gòu)成防腐裝置。因此搪瓷涂層直接涂覆在熱管的外表面上。
對于腐蝕性弱或沒有腐蝕性的流體，在冷凝器室內(nèi)的縱向段不需要防腐蝕。根據(jù)熱交換的要求，在那里的縱向段可以沒有翅片或按權(quán)利要求4所述是有翅片的。這些翅片增大了換熱面積。由此可以對于相同的熱交換器功率使用數(shù)量較少的熱管。因此，盡管加有翅片仍能達到成本較低地亦即經(jīng)濟地生產(chǎn)的目的。
在權(quán)利要求5的特征部分中可看出本發(fā)明的一種有利的實施形式。據(jù)此，沿高溫流體的流體方向在此模塊上游設(shè)另一個模塊。當高溫流體肯定有高于硫酸露點的溫度時選用這種設(shè)備。在這種情況下，熱管位于上游模塊的蒸發(fā)器室內(nèi)的縱向段不需要有任何防腐措施。熱管位于冷凝器室內(nèi)的縱向段可以加翅片或不加翅片。這兩個模塊前后直接連接，并因而使熱管與熱交換條件準確相配。
在上游模塊內(nèi)的熱管最好也伸入與冷凝器室氣密地分開的檢驗室中。因此在連續(xù)運行過程中同樣可以監(jiān)控這些熱管的溫度。
熱管在將試驗腔與蒸發(fā)器室和冷凝器室分開的隔板中以及在將冷凝器室與檢驗室分開的隔板中的支承，可借助于密封圈實現(xiàn)，它們允許熱管拆卸和再裝配。但按權(quán)利要求6特征部分所述的結(jié)構(gòu)方式也可以是合乎目的的。在這種情況下，在隔板區(qū)內(nèi)錐形的螺紋凸緣沿圓周焊在熱管上。借助于螺紋的錐度，在熱管固定在隔板內(nèi)的同時保證了氣密性。
此外還存在一種可能性，即按權(quán)利要求7所述熱管借助于圓柱形或錐形凸環(huán)氣密地裝在隔板中。
主要取決于處于熱交換狀態(tài)的流體的腐蝕性，按權(quán)利要求8的特征可能有利的是，試驗腔無論朝蒸發(fā)器室的方向還是朝冷凝器室的方向分別通過一個可充填不透氣材料的室隔開。這種材料可例如是塑料或混凝土。
最后，按本發(fā)明還可設(shè)想，按權(quán)利要求9沿高溫流體的流動方向在熱管位于蒸發(fā)器室內(nèi)的縱向段上游設(shè)洗滌裝置。因此，此洗滌裝置同樣處于模塊內(nèi)并用來保持熱管表面潔凈。
下面借助于在附圖中表示的實施例進一步說明本發(fā)明。其中

圖1 按第一種實施形式的熱交換設(shè)備垂直縱剖面示意圖；圖2 按第二種實施形式的熱交換設(shè)備垂直縱剖面示意圖；圖3 按第三種實施形式的熱交換設(shè)備垂直縱剖面示意圖；圖4 圖1的局部IV放大圖；圖5 圖2的局部V放大圖6 按第四種實施形式的熱交換設(shè)備橫截面；以及圖7 按另一種實施形式類似于圖4的視圖。
圖1中用數(shù)字1表示熱交換設(shè)備。設(shè)備1包括一個外殼狀模塊2，它橫向地嵌入兩個彼此相鄰的通道3、4中。通道3導(dǎo)引一種形式上為熱煙氣的散熱流體A，通道4導(dǎo)引一種形式上為冷的燃燒空氣的吸熱流體B。
模塊2有一個蒸發(fā)器室5和一個冷凝器室6。蒸發(fā)器室5通過兩塊彼此隔開距離的隔板7、8與冷凝器室6分開(還可見圖4)。隔板7、8構(gòu)成試驗腔9的邊界，試驗腔可通過接管10加入有一定壓力的空氣。
冷凝器室6通過一塊可拆除的底板11與一個設(shè)計在帶有蓋13的接管12內(nèi)的檢驗室14分開。
多根熱管15至少成一排從蒸發(fā)器室5出發(fā)經(jīng)試驗腔9和冷凝器室6一直延伸到檢驗室14內(nèi)。
熱管15位于蒸發(fā)器室5內(nèi)的縱向段16設(shè)有搪瓷涂層17作為防腐蝕裝置。熱管15位于冷凝器室6內(nèi)的縱向段18有翅片19。
熱管15在隔板7、8中的支承通過密封圈20實現(xiàn)。熱管15在接管12底板11中的支承也借助于這種密封圈20實現(xiàn)。
在蒸發(fā)器室5中流動的流體A(熱煙氣)將它的熱量傳給在熱管15中的傳輸流體，所以從蒸發(fā)器室5流出經(jīng)冷卻的流體A1。被熱管15內(nèi)傳輸流體輸送的熱量在冷凝器室6內(nèi)傳給冷的流體B(燃燒空氣)，所以從冷凝器室6流出被加熱的流體B1。
試驗腔9用于檢驗熱管15在隔板7、8中支承的密封性。例如可通過接管10吹入有一定壓力的空氣。觀察空氣壓力。若空氣壓力下降，說明處于不密封狀態(tài)。
但另一方面也可以在確定不密封時通過接管10在試驗腔9內(nèi)吹入具有這種壓力的阻隔空氣，即此壓力高于蒸發(fā)器室5中的流體A的壓力和/或高于冷凝器室6中的流體B的壓力。以此方式便不會有流體A從蒸發(fā)器室5漏入冷凝器室6或不會有流體B從冷凝器室6漏入蒸發(fā)器室5。
通過檢驗室14可以觀察熱管15內(nèi)的溫度。為此目的，蓋13必須取走。檢驗室14通過底板11始終與冷凝器室6分開。但可以接近熱管15伸入檢驗室14內(nèi)的自由端并因而可以測試其溫度。
在圖2中表示的設(shè)備1a中在按圖1的模塊2的上游直接設(shè)另一個外殼狀模塊21。此模塊21也包括一個蒸發(fā)器室22和通過隔板23與之分開的一個冷凝器室24。
熱管25至少按一排從蒸發(fā)器室22出發(fā)通過隔板23和冷凝器室24延伸到在接管12內(nèi)的檢驗室14中，接管12通過底板11與冷凝器室24氣密地分開。接管12有一蓋13。
按圖5，熱管25在隔板23內(nèi)的固定通過錐形螺紋凸緣26進行，螺紋凸緣牢固焊接在熱管25周圍并旋入隔板23內(nèi)的相應(yīng)螺紋孔27中。
但也可按圖5所示借助于錐形凸環(huán)41實現(xiàn)固定，凸環(huán)41裝入隔板23相應(yīng)的孔42中。此外還可設(shè)想圓柱形的凸環(huán)。
熱管25伸入蒸發(fā)器室22中的縱向段28沒有防腐蝕裝置，因為進入蒸發(fā)器室22內(nèi)的熱流體A的溫度明顯地在硫酸露點之上。
熱管25位于冷凝器室24內(nèi)的縱向段29和有翅片19。
流入模塊21蒸發(fā)器室22中的熱流體A加熱熱管25內(nèi)的傳輸流體和下游模塊2的熱管15內(nèi)的傳輸流體。因此從模塊2的蒸發(fā)器室5流出冷卻后的流體A1。
傳輸流體將熱量傳給熱管25、15位于模塊21、2冷凝器室24、6內(nèi)的縱向段29、18，所以加熱了流入模塊2冷凝器室6中的冷流體B，以及從模塊21的冷凝器室24流出被加熱的流體B1。
可以看出在圖1和2中存在的是垂直的流體流動。因此熱管15、25在模塊2、21內(nèi)相對于水平面成3°略有傾斜地設(shè)置。
表示在圖3中的設(shè)備16基本上涉及在圖2中所表示的設(shè)備1a，但現(xiàn)在是水平的流體流動。
在圖6中表示的設(shè)備1c仍存在垂直的流體流動。在導(dǎo)引流體的通道3、4中嵌入與圖1和4的模塊一致的模塊2a。但在此模塊2a內(nèi)的熱管30亦即在蒸發(fā)器室5a內(nèi)伸入的縱向段31以及在冷凝器室6a內(nèi)伸入的縱向段39沿其全長加有搪瓷涂層17作為防腐蝕裝置。
此外可以看出，在蒸發(fā)器室5內(nèi)熱管30位于其中的縱向段31上方設(shè)有洗滌裝置32，借助于洗滌裝置32可以清洗熱管30的表面。
除此之外，圖6設(shè)備1c與圖1的設(shè)備相同，所以沒有必要再次說明。
圖7中表示的實施形式與圖4所示的相似。但這種實施形式除帶接管34的試驗腔33外還顯示有一個帶供入接管40并充填不透氣材料35的室36，通過此室36不僅將試驗腔23朝蒸發(fā)器室37方向而且朝冷凝器室38方向隔開。除此之外，圖7所示與圖4所示的一致，所以不再重復(fù)說明。
符號表1 1a、1b、1c設(shè)備 29 25的縱向段2 2a模塊 30 熱管3 通道 31 30的縱向段4 通道 32 洗滌裝置5 5a蒸發(fā)器室 33 試驗腔6 6a冷凝器室 34 接管7 隔板 35 材料8 隔板 36 室9 試驗腔 37 蒸發(fā)器室10 接管 38 冷凝器室11 底板 39 30的縱向段12 接管 40 供入接管13 蓋41 錐形凸環(huán)14 檢驗室42 41的孔15 熱管 A 熱流體16 15的縱向段A1 經(jīng)冷卻的流體17 搪瓷涂層 B 冷流體18 15的縱向段B1 被加熱的流體19 18、29上的翅片20 密封圈21 模塊22 蒸發(fā)器室23 隔板24 冷凝器室25 熱管26 螺紋凸緣27 螺紋孔28 25的縱向段
權(quán)利要求
1.在兩種由通道導(dǎo)引的氣態(tài)流體(A、B)之間熱交換用的設(shè)備，它在一外殼狀模塊(2、2a)內(nèi)有一個與冷凝器室(6、6a、38)氣密分開的蒸發(fā)器室(5、5a、37)，從蒸發(fā)器室引出多根可更換的熱管(15、30)，它們經(jīng)過設(shè)在兩個室(6、6a、38；5、5a、37)之間的試驗腔(9、33)和冷凝器室(6、6a、38)伸入一個與冷凝器室(6、6a、38)氣密地分開的檢驗室(14)，其中，熱管(15、30)位于蒸發(fā)器室(5、5a、37)內(nèi)的縱向段(16、31)是防腐蝕的。
2.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征為熱管(30)位于冷凝器室(6a)內(nèi)的縱向段(39)是防腐蝕的。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征為防腐蝕裝置由搪瓷涂層(17)構(gòu)成。
4.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征為熱管(15)位于冷凝器室(6)內(nèi)的縱向段(18)是加翅片的。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的設(shè)備，其特征為沿高溫流體(A)的流動方向在模塊(2)的上游，設(shè)有另一個外殼狀模塊(21)，它有蒸發(fā)器室(22)、冷凝器室(24)和熱管(25)，在模塊(21)中熱管(25)位于蒸發(fā)器室(22)內(nèi)的縱向段(28)沒有防腐蝕裝置。
6.按照權(quán)利要求1至5之一所述的設(shè)備，其特征為熱管(15、25、30)通過一個錐形的螺紋凸緣(26)從冷凝器室(6、6a、24)出發(fā)氣密地旋入一塊將冷凝器室(6、6a、24)與蒸發(fā)器室(5、5a、22)或試驗腔(9、33)分開的隔板(7、23)中。
7.按照權(quán)利要求1至5之一所述的設(shè)備，其特征為熱管(15、25、30)通過一個圓柱形或錐形的凸環(huán)(41)氣密地配合在將冷凝器室(6、6a、24)與蒸發(fā)器室(5、5a、22)分開的隔板(7、23)中一個與凸環(huán)相配的孔(42)內(nèi)。
8.按照權(quán)利要求1至7之一所述的設(shè)備，其特征為試驗腔(33)無論朝蒸發(fā)器室(37)的方向還是朝冷凝器室(38)的方向均分別通過一個可充填不透氣材料(35)的室(36)隔開。
9.按照權(quán)利要求1至8之一所述的設(shè)備，其特征為沿高溫流體(A)的流動方向在熱管(30)位于蒸發(fā)器室(5a)內(nèi)的縱向段(31)前設(shè)洗滌裝置(32)。
全文摘要
在兩種由通道導(dǎo)引的氣態(tài)流體(A、B)之間熱交換用的設(shè)備(1)有一個與冷凝器室(6)氣密地分開的蒸發(fā)器室(5)。從蒸發(fā)器室出發(fā)的多根可更換的熱管(15),經(jīng)過設(shè)在這兩個室(5、6)之間的試驗腔(9)和冷凝器室(6),伸入一個與冷凝器室(6)氣密地分開的檢驗室(14)中。熱管(15)位于蒸發(fā)器室(5)內(nèi)的縱向段(16)是防腐蝕的。位于冷凝器室(6)內(nèi)的縱向段(18)有翅片(19)。
文檔編號F28D15/02GK1248321SQ98802616
公開日2000年3月22日 申請日期1998年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月17日
發(fā)明者弗蘭克·阿達姆齊亞克 申請人:Gea熱能及環(huán)境技術(shù)有限公司