[发明专利]一种换热器及换热方法

说明书

本发明提供一种换热器及换热方法，包括：形成封闭空间的壳体和封头；设置于壳体内的换热管，换热管的内壁上设置有螺纹。换热介质通过换热介质进料口进入壳体，并从换热介质出料口流出壳体；物料通过物料进料口进入壳体内的换热管，并从物料出料口流出换热管；物料与换热介质通过换热管的管壁实现能量的互换，物料的流速从换热管的中心到内壁逐渐增大，避免换热管内壁结垢。本发明采用螺纹螺旋换热管，物料对管壁冲刷力道大大增加，避免管壁处冷凝结垢；通过对换热管尺寸的优化实现防结垢和节能的平衡；换热管的材质选用包括纳米石墨烯的铝基合金，传热性能高，耐腐蚀，应用范围广，比重小，重量轻。

技术领域

本发明涉及换热器领域，特别是涉及一种换热器及换热方法。

背景技术

换热器(heat exchanger)，是将热媒的部分热量传递给冷媒的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、制药、动力、食品、能源及其它许多工业生产中占有重要地位，在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。

现有技术中的换热器普遍存在一个问题，即物料容易在管壁上结垢，一旦结垢将会严重影响换热器的换热效率。对于结垢问题，物料流速是其中较为重要的因素之一，现有换热器常用的直管和螺旋管都是表面以及内壁光滑的光管，管内物料流速分布状态基本是中心最高，越靠近管壁，流速越小，甚至到壁面附近几乎降为零，这样的流速分布使得管壁处的物料对管壁冲刷力道几乎为零，从而极易结垢。

因此，如何解决结垢问题，提高换热器的换热效率已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种换热器及换热方法，用于解决现有技术中物料在管壁附近流速小，容易造成结垢，影响换热效率的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种换热器，所述换热器至少包括：

壳体，所述壳体上设置有换热介质出料口及换热介质进料口，所述壳体的两端与封头连接形成封闭空间，以容纳换热介质；

换热管，设置于所述壳体内，两端分别与所述壳体上的物料进料口和物料出料口连接，其中，所述换热管的内壁上设置有螺纹，以提高所述物料在所述换热管内壁处的流速。

优选地，所述换热器还包括一底座，所述底座位于所述壳体下方，用于支撑所述换热器。

优选地，所述换热介质出料口与所述物料进料口设置于所述壳体的一端，所述换热介质进料口与所述物料出料口设置于所述壳体的另一端。

优选地，所述换热管与所述壳体同轴设置。

优选地，所述换热管的形状为直线形。

优选地，所述换热管的形状为螺旋形。

更优选地，所述换热管的螺旋直径为所述壳体直径的3/5～4/5。

更优选地，所述换热管的管径与所述换热管的螺旋直径之比为0.15～0.2。

优选地，所述换热管内壁上螺纹的螺距设置为25mm～35mm。

优选地，所述换热管内壁上螺纹的槽深设置为0.8mm～1.0mm。

优选地，所述换热管的材质为铝基合金。

更优选地，所述铝基合金包括铝、纳米石墨烯。

更优选地，所述铝基合金的组分包括：硅0.3％～4％，铜3.0％～5％，锰0.5％～1％，铬0.3％～0.5％，铼1.2％～1.8％，硼1％～1.5％，镁0.038％～0.048％，纳米石墨烯3.5～5％，钛0.015％～0.02％，余量为铝。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种换热方法，所述换热方法至少包括：