[发明专利]一种壳管式换热器及其换热工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热器，应用于热水器换热技术领域中，特别涉及一种壳管式换热器，属于热交换技术领域。

背景技术

同轴式换热器和壳管式换热器在热水器换热技术领域中已经延续多年，同轴式换热器(又称套管式换热器)是将一种金属螺旋波纹管放置在一根无缝耐压的钢管内，螺旋波纹管两端略长于外套的无缝钢管，然后根据要求绕制成环形盘管或其他形状，外套钢管两端分别缩口与螺旋波纹管相焊接；另外，外套钢管两端还分别设置介质端口各1个(端口管与外套钢管呈90度)，螺旋波纹管两端分别焊接可与水管相连接的联接件(如水管接头等)，盘管用固定支架将其盘管固定焊接牢固。其工作原理是：螺旋波纹管内为水侧，即下端口为进水口，上端口为出水口，螺旋波纹管外侧与无缝钢管内侧为介质侧，即：上端口为介质进口，下端口为介质出口；工作时，正好与水侧流动方向成逆向状态，从而达到冷热交换的目的。

上述同轴式换热器存在以下缺点：其没有介质储液功能，在热泵应用中，除直热式热泵系统外，使用该同轴式换热器还需在系统的高压侧再加装一套储液器，这无疑增加了热泵系统的复杂程度和制造成本。

壳管式换热器(又称水泡或高效罐)，是将一根或多根(外径带翅片的)铜属管绕制成环形盘管状，然后嵌入一个耐压的钢壳内，钢壳上端设有介质进口一个，下端设有介质出口一个，盘管两端端口分别伸出钢壳外，下端口为水侧进口，上端口为水侧出口。工作时，介质由上端口进，下端口出，而水侧则由盘管的下端口进，上端口出，与介质形成逆向流程状态，从而达到冷热交换的目的。

上述壳管式换热器存在以下缺点：

①.该壳管式换热器只能垂直(即立式)安装使用，如果卧式使用会影响交换效果；

②.该壳管式换热器的水侧盘管因是直接嵌入在一个密闭的钢壳内的，介质因没有导流装置，很容易在交换时形成短路流经，即：介质尚未与盘管形成充分的逆向行程交换就由进口直接流向出口了，从而影响了换热效果；

③.水侧盘管内因是光管，没有螺旋通径状，所以很容易导致水流形成不了螺旋冲刷力，也是该壳管式换热器易结水垢的根源之一。

发明内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种壳管式换热器，该壳管式换热器通过在盘管外套接导流管，迫使介质流体类似螺旋状的流动，使得介质流与水侧盘管产生充分的传热交换效果，该壳管式换热器卧式使用也不会影响使用能效；另外，通过设置阳极镁棒和电加热结构，即可以延长电加热的使用寿命，也可以降低传统电加热的安装成本。

本发明采用的具体技术方案为：

一种壳管式换热器，包括承压钢壳，设置在承压钢壳内的盘管，所述的盘管上端连接出水管，下端连接进水管，围绕所述的盘管外侧套接导流管，所述的导流管与所述的盘管之间设置介质通道，所述的介质通道上端连接介质入口管，所述的介质通道下端连接介质出口管，所述的介质入口管与所述的质出口管分别设置在所述的承压钢壳上端和下端的外侧，所述的承压钢壳内部形成介质储罐。

所述的介质储罐下端连接有介质回流管。

所述的承压钢壳底端设置有固定脚。

所述的进水管一端连接盘管下端，另一端连接阳极镁棒安装管，所述阳极镁棒安装管的另一端设置进水口；所述的出水管一端连接盘管的上端，另一端连接电加热装置安装管，所述的电加热装置安装管的另外一端设置出水口。

所述的盘管为一根螺旋波纹管或多根圆形盘管。

所述的盘管外套接的导流管可以为一种金属导管或一种可耐高温的工程型复合管，可以引导介质必须顺着导管流，迫使介质流体类似螺旋状的流动-即受迫紊流，这可使得介质流与水侧螺旋波纹管或圆管产生充分的传热交换效果，尤其是对粘性浓度高的交换介质更为明显。

所述的阳极镁棒安装管内部设置阳极镁棒，阳极镁棒安装管上设置有阳极镁棒安装口，所述的阳极镁棒安装口与进水管连接。

所述的阳极镁棒可以用来软化水质和消除带电离子(即牺牲阳极)的功能，主要是用来保护电加热不被水中的电离子所腐蚀。

所述的电加热装置安装管内部设置电加热装置，电加热装置安装管上设置有电加热装置安装口，所述的电加热装置安装口与出水管连接。

所述的电加热装置的作用是当热泵(机组)在冬季能效低时和热泵(机组)故障时电加热装置均可独立或辅助运行，从而达到应急和辅助的作用。

所述的导流管上端与所述的盘管为密封连接，所述的导流管下端与所述的盘管之间设置为开口结构。

所述的出水管上安装有出水传感器安装盲管。