[发明专利]一种调整脉动换热量的多管束蓄热系统

说明书

本发明提供了一种脉动管束蓄热系统，包括蓄热罐、脉动发生装置、脉动管束，所述脉动管束设置在蓄热罐内，并且与脉动发生装置连接；脉动发生装置通过入口管路连接脉动管束的入口，脉动管束的出口通过出口管路连接脉动发生装置，所述脉动管束设置为多个，其特征在于，所述系统还包括控制器，所述控制器检测每个脉动管束的换热量，然后计算出多个脉动管束的平均换热量，根据平均换热量自动调整每个脉动管束的脉动流流量。本发明提出了一种新式结构的管脉动管束蓄热系统，通过自动控制单个脉动管束的脉动量，从而控制换热量，使得整体换热达到换热均匀。

技术领域

本发明换热器技术领域，尤其涉及一种脉动管束及其熔融盐蓄热罐。

背景技术

管壳式换热器在能源动力、石油化工等工业领域有着十分广泛的应用，换热器的强化换热技术对节能降耗具有重要意义。其中被动强化换热技术由于不需要外界高品质能量输入而达到强化换热的目的，是当前重要的研究方向。

利用流体诱导传热元件振动实现强化换热是被动强化换热的一种形式，可将换热器内对流体振动诱导的严格防止转变为对振动的有效利用，使传动元件在低流速下的对流换热系数大幅度的提高，并利用振动抑制传热元件表面污垢，减低污垢热阻，实现复合强化传热。

换热器及其相关技术经过近几十年的迅速发展，取得了令人鼓舞的进步，然而一些长期未能解决的问题更加凸现出来。换热器内流体诱导振动和传热表面积垢，是世界公认的亟待解决的突出问题。流体诱导振动会导致剧烈的噪声与传热管束的损坏，传热管束表面积垢会造成巨大的能量与资源损失。在换热器内完全防止管束振动是不可能的，而通过增加传热管束的强度来防止振动从而避免管束的损坏与噪声，并不总是有效的。利用流体诱导传热管束的振动实现强化换热是无源强化换热的一种形式，通过对振动的有效利用，可在实现强化换热的同时抑制传热表面积垢，降低污垢热阻，实现复合强化换热。

CN101738129B公开的“用于弹性管束换热器强化传热的振动诱导装置”，在进水管上设置与弹性管束浮动质量块一一对应的脉动管，并在脉动管内部安装扰流体，通过流体绕流扰流体生成具有一定强度和频率的脉动流，冲击弹性管束的质量块，诱导弹性管束振动。然而，由于这种装置的顶部密封结构，导致内部流场存在流动“死区”，流体流入各分支脉动管的流量和流动的稳定性较差，部分脉动管出口处不能生成脉动流，且生成脉动流的强度和频率不一致，无法实现强化换热所需的预期振动。以诱导换热器内六排弹性管束振动的六分支振动诱导装置为例，当入口流体介质为水且流速为0.4m/s时，通过改变各部分的结构参数，至少有1个脉动流管内不能生成脉动流，且其余脉动流管内生成脉动流强度(通过设立监测点，检测流体速度，以流速变化的幅值表征脉动流的强度。)的最大相对误差高于14.5％，脉动流频率最大相对误差高于5.0％。此外，通过管道阀门调节进入脉动管的流体流量，不能解决上述问题。

CN105135931A公开的换热器内弹性管束振动诱导的均布式脉动流发生装置，采用下述技术方案：该装置，包括竖管、分支弯管、导流管、脉动流管、扰流体和壳程进水管；竖管上分布有间距一致的分支弯管，每个分支弯管上连接有导流管，导流管上连接脉动流管，脉动流管上设置有扰流体；壳程进水管设置在竖管的底端。使用时，将上述均布式脉动流发生装置的一端固定在换热器的上封头上，一端悬置于换热器底部。通过控制进入竖管的流体流量，可以在各脉动流管出口生成均匀一致的且具有一定频率和强度的脉动流。当脉动流的频率接近弹性管束的某阶固有频率时，可以诱导弹性管束按该阶固有频率所对应的阵型振动。当流速较低时，生成脉动流的频率和强度较低，可以诱导弹性管束以低阶固有频率及其所对应的阵型振动；当流速较高时，生成脉动流的频率和强度较高，可以诱导弹性管束以高阶固有频率及其所对应的阵型振动。此外，在上述均布式脉动流发生装置的制造过程中，可根据换热器的实际使用情况，改变某个分支弯管、导流管和/或脉动流管的内径，或改变相应扰流体的尺寸和/或形状，可以控制该分支出口生成脉动流的频率和强度，从而控制所对应弹性管束的振动。