[发明专利]一种套管式换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热器，进一步说，本发明是一种采用塑料管作为外管的 套管式换热器。

背景技术

套管式换热器是一种常见的换热器，其基本构造是两个不同直径的管子， 直径大的(一般称为外管)套在直径小的(一般称为内管)外面，两种温度不 同的流体(一般称为冷流体和热流体)分别在内管里面以及内外管之间的夹缝 中逆向流动，通过内管的管壁进行热量的交换。

目前常见的套管式换热器以金属套管为主，即内管和外管均为金属管，如 紫铜管、不锈钢管、钛管等。换热器的形状根据套管的不同，有很多种，其中 以紫铜管为套管的多为螺旋盘状为主，这是因为紫铜管比较软，容易加工成螺 旋形盘状。以不锈钢管、钛管为套管的换热器，一般都是采用直管加U形弯管 通过法兰或焊接等方式组合而成。之所以采用金属管比较普遍，主要是金属管 便于焊接，内外管容易进行隔离，同时承压能力也比较大。

但是，采用全金属套管，消耗的金属比较多，整套设备的质量也比较大， 制造、安装和运输成本都比较高。同时，由于金属套管式换热器多采用焊接进 行连接，可拆卸性很差，因此，管路里面不便于清洗。当换热的流体不纯，或 者易产生污垢，容易发生管路堵塞的问题。同时，由于全部采用金属管道，当 外管不做保温处理的时候，热量容易通过外管对外散失，如果增加外管的保温 措施，又会增加一些成本，同时，维护保养也更加复杂。

随着塑料管材的开发成功，塑料管材的一些优良特性，如重量轻、安装方 便、不结垢、水流阻力小、耐腐蚀、价格便宜等，在某些领域逐步取代了金属 管材。但利用塑料管材来做套管式换热器，目前仍然存在不少的问题，首先是 塑料管材耐压能力不如金属管材；其次，塑料管材韧性差，不能像金属管材那 样可以弯折处理，一般也不能像金属管材那样做切削、焊接等机械加工；再其 次，塑料管材只能用于比较窄的温度范围，线性膨胀率也比金属管材高；再其 次，如果用塑料管材作外管，需要特定的管件支持，而目前市面上缺乏相关的 管件，需要开模定制，而注塑模具成本远高于金属的砂型铸造模具；最后，塑 料管材的导热能力很差，如PP-R管材的导热系数只有不锈钢钢管的1/200，紫 铜管的1/1600，不能用作内管。

目前的金属套管式换热器之所以普遍，主要是因为它们多用于高温、高压、 高腐蚀等应用场合，而且所应用的流体一般比较纯净，换热器无需经常拆卸清 洗。而事实上，如果要对一些低压(不超过1.2MPa)、低温(5~90℃以内)、 低腐蚀、存在一定杂质的流体进行换热处理，特别是应用到日常生活中废热回 收的场合，如洗浴后的废水热能回收等，则应用全金属的套管式换热器存在很 多缺点，如全金属的套管式换热器不仅笨重，体积也大，成本高昂，维护的成 本也很高。若在上述应用中使用塑料管材作为换热器外管，则能带来很多好处， 如大大降低设备的重量，降低制造成本，同时，塑料管材不结垢、水流阻力小、 耐腐蚀等优良特性能大大降低换热器的维护成本。但目前市面上仍然没有实用 的以塑料作为外管的套管式换热器，主要是缺乏能实际生产制造及应用的方案， 本发明的提出，解决了上述的难题。

发明内容

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

根据流体的压力和温度的不同，换热器的外管可以采用PP-R(无规共聚聚 丙烯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PE(聚乙烯)或PVC(聚氯乙 烯)等成熟的水管。其中，PP-R、ABS、PE类管材可以传输的流体温度可达到 90℃，而PVC类管材可达到40℃，可分别用于不同的场合。因为塑料管材的导 热率低，恰好可以起到保温的作用，降低了外管的散热损耗。内管作为换热管， 则不能应用塑料管，根据流体的腐蚀性、压力的不同，可以采用紫铜管、不锈 钢管等。