[实用新型]异径管蜂窝换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热力工程技术，特别是异径管蜂窝换热器。

技术背景

中草药水提液的浓缩是中药制药的主要工序之一，是中药制药耗能最多的单元操作，也是中药制药制药系统重要组成部分，浓缩单元的关键设备是换热器，换热器的性能直接关系到能耗效率，还会对中药提取的成分活性产生影响，我国现有中药厂家约1500家，大量的浓缩装置在使用。对这些设备，如何改进性能提高能耗效率不仅是节约能源还将为环境保护起到积极作用。

中草药水提液的浓缩能源消耗主要是二个方面：一是在加热器壳程内用于加热稀溶液使溶液中溶媒蒸发所消耗的蒸汽；二是已经汽化的溶媒蒸汽再冷凝成溶媒液体时在冷凝器中所需要的冷却水。前者需要供给热量，而后者却需要带走热量。产量越大(即蒸发量越大)，供给的热量越多，所需的蒸汽就越多，同时所需消耗的冷却水也就越多，参照图6，根据被浓缩液运动箭号A13可以看到，通过加热器A1频率越高，蒸发效率就会越高，加热器A1面积越大，被浓缩液的热交换就越充分，加热流程越短，被浓缩液与加热器的接触温差就越大，从传热学原理可以得知，温差越大，传热系数越大，因此，如何实现药液加热流程短、传热面积大是提高传热效率的有效途径。

现有的外循环浓缩蒸发器的加热器是采用圆管为列管，两端焊接闷板法兰，通常采用管径25毫米，管间距采用33毫米的均匀分布方式，药液在管内流动，蒸汽在管外加热，这种结构的加热器筒径475毫米规格，只能分布160支管径25毫米的列管，筒径475毫米规格的换热器高度1米，其换热面积最大仅有12.566m²，药液的流通切面积为0.0785m²。

发明内容

本发明是针对现有外循环浓缩装置采用圆管为列管，两端焊接闷板法兰结构列管密度难于布置高密度，难于提高提高药液的流通切面积，为了提高药液的流通切面积，提高换热面积，改进现有列管布置结构的异径管蜂窝换热器。

实现本发明的技术方案是：管材加工成两端等边六方口段，轴向并列平齐使相邻边靠紧焊接，使其呈蜂窝状结构，在外围再焊容器筒，筒两端外再法兰，法兰的内侧筒的两端再焊接蒸气进口、蒸汽出口，焊接完毕之后，异径管的中间圆径段管与管之间通隙和筒、与两端法兰构成蒸汽流通通道，与异径管的内径隔离密封，异径管内通药液，异径管，管与管之间的中间圆形段的管间通隙通蒸汽。药液在异径管流通，蒸汽在异径管外流通，由于蜂窝的间隙，比现有的两端焊接闷板法兰，采用管径25毫米，管间距采用33毫米的均匀分布方式相比，间隙显著减小，在相同流量状态下流通截面积较小，流体在腔内流速显著增加，蒸汽与异径管即传热管碰撞接触机率显著增加，碰撞的蒸汽流形成更多局部小涡流，蒸汽流在局部小涡流的干挠作用下，不断改变流体方向和流动速度，形成紊流，在紊流的干挠下不断破坏或减薄原来的层流层，使热交换加速，从而大大增强了其传热效果，传热效果增强之后，药液的溶媒蒸发速度加快，药液的溶媒蒸发速度加快之后浓缩时间缩短，浓缩时间缩短之后，生产效率提高，蒸汽消耗减少，浓缩时间缩短之后还可以减轻中草药中所含的热敏物质受热破坏。

所述的异径管，可以是两端等边六方中段圆形，也可以两端等边六方中段缩径等边六方形，还可以是两端等边六方中段螺旋形。

本发明的积极意义是，相同的体积换热器，可以实现比面积大，相同传热面积的换热器体积减小，如采用筒径475毫米规格，列管为异径管，管径25毫米的换热器匹配20m²单面换热面积，整体换热器高度仅需1m，采用现有技术圆管为列管，两端焊接闷板法兰，采用管径25毫米为列管，管间距采用33毫米的均匀分布方式，整体换热器高度需要1.6m。从图6可以看出，缩短换热器长度之后，通过加热器频率越高，蒸发效率就会越高，被浓缩液的热交换就越充分，加热流程越短，被浓缩液与加热器的接触温差就越大，温差越大，传热系数越大，传热系数越大，蒸发效率越大，蒸发效率增大之后不仅可以节约蒸汽消耗还可以缩短浓缩时间，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明异径管蜂窝换热器结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是异径管中段圆形形状示意图；

图3A是异径管中段螺旋形状示意图；

图3B异径管中段等边六方形状示意图；

图4是图3的俯视图；

图4A是图3A的俯视图；

图4B是图3B的俯视图；

图5是异径管焊接结构示意图；

图6是浓缩器系统示意图；

图1中，蒸气进口1、蒸汽出口2、法兰3、异径管4、焊接缝5；