[实用新型]一种混合换热蓄能管壳式蒸发器

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及一种混合换热蓄能管壳式蒸发器，具体地说是一种在换热管间填充液态蓄热介质，在蓄热介质上方设置气液分离空间，适用于热源存在波动且导热系数较低的混合换热蓄能管壳式蒸发器。 

【背景技术】

管壳式换热器广泛应用于化工、能源和冶金等工业领域，为了满足节能、经济、可靠以及适用性强等要求，人们已经开发了多种适用不同领域、具有不同特点的管壳式换热器。目前，基于有机朗肯循环技术的发电技术引起了越来越多的关注，其主要特点是通过采用沸点较低的有机工质代替水蒸汽推动动力机做功，以实现中低温热源利用发电的技术。 

所述有机朗肯循环发电装置主要由蒸发器、动力机、发电机、冷凝器、工质泵等组成。有机朗肯循环主要应用于中低温热源，而常见的这类热源情况比较复杂，往往存在热源流量或者温度不稳定的情况，比如说工业余热受生产工艺和生产状况的影响，太阳能的辐射强度受天气变化影响。这种热源温度或流量的波动情形影响蒸发器的稳定连续运行，工质的蒸发温度或蒸发量都会随之而波动，从而影响系统的持续稳定运行和热量的充分利用。当热源温度或流量降低时，工质蒸发温度下降、蒸发量降低，甚至有可能造成系统无法运行。而当热源温度或者流量高于设计值时，又会造成热量利用不充分等情况。 

此外，换热器中经常存在传热不均、导热系数较低、设备投资大以及设备腐蚀等常见问题，因此，如何在有机朗肯循环发电系统中充分高效利用这类存 在温度或流量波动的热源是一个亟待研究的课题。 

另外，在有机朗肯循环发电系统中，人们提出采用先通过余热锅炉逆流换热加热导热油，然后导热油在蒸发器里直接与有机循环工质混合接触换热的方法，这种方法的缺点在于增加设备，系统较复杂，难于维护等缺点。在蓄热管壳式换热器上，人们也提出了一些解决方案，如中国专利申请号为200920104250.4、名称为“一种多层泡沫金属管壳式换热器”和中国专利申请号为200820081601.X、名称为“一种换热储能装置”，分别在换热管内填充多层泡沫金属或相变吸热材料，这种方式能够提高传热面或者实现部分蓄热的目的，但同时也增加了结构的复杂性，占用了换热管或者壳体的流体通行空间。 

【实用新型内容】

针对上述换热器在热源波动情况下的缺点和困难，本实用新型提供一种新型高效的混合换热蓄能管壳式蒸发器，其主要方法是在换热管间填充液态蓄热介质。这种介质既能实现高效传热且传热均匀，还能起到蓄热的作用，充分利用热能。由于蓄热介质的比热容高，能够在热源流量大、温度高时充分吸收热量，而在热源流量小、温度低时，释放蓄存在介质中的热量，起到缓冲的作用。同时，通过液态蓄热介质还具有传热均匀、热稳定性好、防腐蚀以及导热性优良等特点，解决了现有换热器在应用于热源波动情况下的热量高效稳定利用等问题。 

本实用新型的技术方案如下所述：一种混合换热蓄能管壳式蒸发器，在管壳式换热器的换热管间，填充一种比热容高、饱和压力小、导热系数较高、密度较大的液态蓄热介质，高温流体走管程，与蓄热介质通过换热管间接换热；低温流体工质走壳程，与液态蓄热介质直接混合接触换热。由于低温工质与蓄热 介质换热蒸发后会产生蒸汽，气泡在形成、聚并、运移以及逃逸过程中，会剧烈搅动蓄热介质，从而使蓄热介质体系热量保持均匀，提高换热效率。在蓄热介质的上部区域设置气液分离空间，使液态蓄热介质与蒸发出来的工质实现分离，工质气体由连接管送出换热器主体。 

所述液态蓄热介质要求具有高比热容、高导热系数、高热稳定性、高密度以及低腐蚀性和低饱和蒸汽压力，可以采用有机物质、无机盐等物理化学性能好的蓄热介质，也可以混合加入其它提高蓄热特性的材料，比如说金属粉末。 

所述液态蓄热介质选用与直接混合接触流体工质具有较好的互溶性，以实现二者之间的充分接触和良好的换热效果。 

所述气液分离空间要满足不同情形下，蒸发出来的工质与蓄热介质的有效分离，根据实际需要，可以在该空间安装除沫罩。 

另外，由下部的进口连接管进入的蒸发器的工质，在蒸发器内部设置有一根或者一根以上的导流管，每根导流管上分布一系列出口，出口可以为一个或者一个以上，并且均匀分布，数量根据大小、流速和工质类型而确定。 

同时，导流管形状可以是环形，但不限于环形，导流管的数量根据需要而确定。 

由上所述，由导流管引入工质，主要作用在于增大与液态蓄热价值的接触面积，使工质与蓄热介质接触、溶解更充分，使热量传递更充分高效。同时也防止工质在速度较高的情况下，出现节涌等问题。 

具体的说，依据以上所述的本实用新型具有以下技术特征：