一種低溫高通量管重沸器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種低溫高通量管重沸器，為解決現有重沸器低溫工況下工作不穩定，占地面積大等問題而設計。本實用新型低溫高通量管重沸器包括罐體以及罐體內的換熱管，所述換熱管通過管板固定于所述罐體的腔體內，所述換熱管為低溫高通量管，所述低溫高通量管包括低溫鋼管以及設置于所述低溫鋼管外壁的高通量換熱層；所述高通量換熱層為金屬多孔涂層，其通過火焰噴涂或燒結方式涂裝于所述低溫鋼管的外壁上。本實用新型低溫高通量管重沸器在低溫工況下工作穩定，換熱效率高，且占地面積小。
【專利說明】一種低溫高通量管重沸器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及換熱器領域，具體的，涉及一種低溫高通量管重沸器。
【背景技術】
[0002]隨著低溫技術的發展，低溫換熱器的應用日趨廣泛。在石油、化工、食品等行業中，低溫壓力容器的使用已經占有一定的比例。在低溫工況下使用換熱器存在以下問題:
[0003]首先，對于低溫工況的換熱器，由于換熱器受所處環境低溫或介質低溫的影響，隨著使用溫度的降低，容器用鋼材及其連接焊縫會由延性狀態轉變為脆性狀態，當換熱器中存在缺陷時，在低于材料的脆變溫度時，換熱器可能會發生脆性破壞。脆性破壞前換熱器結構不出現或只有局部的極小塑性變形，而在結構的大范圍內沒有宏觀的整體屈服跡象或其他明顯征兆，在日常生產中不易察覺，于是這種脆性破壞會造成出其不意的極大危害。因此，低溫換熱器對換熱管的要求更高，要求換熱管的材料無論在常溫或低溫下使用，都應具有一致的韌性要求。
[0004]此外，為了降低能耗，發揮規模效應的優勢，生產設備的產能越來越大，隨之帶來的是設備大型化的問題，在需要使用換熱器的設備中，由于換熱量的增大，使得如果采用普通換熱器，則會需要非常大的換熱面積，占地面積很大，給裝置設備的布置帶來很大的不便，而且從節能、節約材料和節約投資的角度來說也不經濟。
實用新型內容
[0005]本實用新型的一個目的是提出一種能在低溫工況下穩定使用的低溫高通量管重沸器；
[0006]本實用新型的再一個目的是提出一種換熱效率高、占用面積小的低溫高通量管重沸器。
[0007]為達此目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0008]一種低溫高通量管重沸器，包括罐體以及罐體內的換熱管，所述換熱管通過管板固定于所述罐體的腔體內，所述換熱管為低溫高通量管，所述低溫高通量管包括低溫鋼管以及設置于所述低溫鋼管外壁的高通量換熱層；所述高通量換熱層為金屬多孔涂層，其通過火焰噴涂或燒結方式涂裝于所述低溫鋼管的外壁上。
[0009]進一步的，所述腔體內設置有至少一個用于支撐低溫高通量管的支撐板，所述支撐板套設于所述低溫高通量管上。
[0010]進一步的，所述至少一個支撐板將所述腔體分隔成至少兩個換熱腔，所述支撐板上設置有至少一個通流口，所述換熱腔通過所述通流口相連通。
[0011]進一步的，所述腔體內還設置有定距管，所述定距管穿過所述支撐板并螺接于支撐板上。
[0012]進一步的，所述金屬多孔涂層的平均孔徑為20-150 μ m，孔隙率為30%_45%，所述金屬多孔涂層的平均厚度為0.3-0.6mm。[0013]優選的，所述低溫光管為09MnD低溫鋼管或奧氏體不銹鋼管。
[0014]優選的，所述低溫鋼管為波紋管、縱槽管、螺紋管或光管。
[0015]優選的，所述強化傳熱層材質為不銹鋼或鋁。
[0016]本實用新型的有益效果為:
[0017](I)本實用新型的低溫高通量管重沸器，其換熱管在基管表面設置有金屬多孔涂層，能夠有效提高換熱器的換熱效率，其沸騰放熱系數為光管的3-5倍，能夠在0.8°C的小溫差下沸騰，大大減少了傳熱的不可逆損失，節約能耗；
[0018](2)金屬多孔層表面具有毛細管特性，能夠保證壁面足夠潤濕，防止由于熱斑或局部干燥引起結垢或聚合物沉積，同時，沸騰液體在多孔表面的孔隙中循環速度快，使得換熱管具有較強的抗污能力；
[0019](3)基管為低溫鋼管，保證換熱器能夠在_40°C至_196°C的低溫工況下穩定工作；
[0020](4)金屬多孔涂層通過火焰噴涂或燒結方式涂裝于低溫鋼管表面上，方法簡單可靠,產品機械性能好、抗腐蝕性能高,并且大大降低了生產成本；
[0021 ] ( 5 )由于低溫高通量換熱管的換熱效率高，在同等換熱量需求下，能夠有效減小換熱管的體積，從而減小整個換熱器的體積，占地面積小，節約材料。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是實施例一低溫高通量管的結構示意圖；
[0023]圖2是圖1的局部放大視圖；
[0024]圖3是實施例一低溫高通量管重沸器的結構示意圖。
[0025]圖中:
[0026]1、罐體；2、管程進口 ；3、管程出口 ；4、殼程進口 ；5、殼程出口 ；6、低溫高通量管；6U09MnD低溫鋼管；62、鐵鎳合金多孔表面層；7、管板；8、腔體；9、支撐板；10、定距管；11、換熱腔；12、通流口。
[0027]實施方式
[0028]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本實用新型的技術方案。
[0029]本實用新型提出了一種低溫高通量管重沸器，其換熱管包括低溫鋼管以及設置于低溫鋼管表面的強化傳熱層。其中，低溫鋼管可以為波紋管、縱槽管、螺紋管或光管，其能夠保證換熱器在_40°C至_196°C的低溫工況下穩定工作；強化傳熱層為平均厚度0.3-0.6mm的金屬多孔涂層，可通過火焰噴涂或燒結方式涂裝于基管表面，金屬多孔涂層的平均孔徑為20-150 μ m,孔隙率為30%-45%，金屬多孔涂層能夠有效提高換熱器的換熱效率，傳熱系數大于5000Kcal/m2.h.°C，為高通量換熱層。
[0030]實施例一:
[0031]圖3給出了本實施例低溫高通量管重沸器的結構示意圖。如圖所示，本實施例提出的低溫高通量管重沸器包括罐體1，設置于罐體I上的管程進口 2、管程出口 3、殼程進口4和殼程出口 5，以及罐體I內的低溫高通量管6，所述低溫高通量管6通過管板7固定于罐體I的腔體8內。由于罐體I較長，為保證低溫高通量管6的剛度和強度，腔體8內設置有8個用于支撐低溫高通量管6的支撐板9，支撐板9套設于低溫高通量管6上；腔體8內還設置有定距管10，所述定距管10穿過所述支撐板9并螺接于支撐板9上。[0032]支撐板9將腔體8劃分為9個換熱腔11，支撐板9下端開有通流口 12，使得換熱腔11可通過通流口 12相連通，由于罐體I較長，該設置使得換熱介質首先分別在各個換熱腔11內進行熱交換，再通過通流口 12相流通，這樣就大大提高了整個重沸器的換熱效率。
[0033]如圖1和2所示，低溫高通量管包括09MnD低溫鋼管61以及設置于09MnD低溫鋼管61外表面上的鐵鎳合金多孔表面層62,鐵鎳合金多孔表面層62通過燒結方式涂裝于09MnD低溫鋼管61外表面上。09MnD低溫鋼管61有足夠的斷裂韌性以防止低溫使用時發生脆性斷裂，且其具有強度高、綜合性能好、使用壽命長、應用范圍廣、比較經濟等優點，在保證換熱管在低溫工況下穩定工作的同時大大節約了生產成本。
[0034]其能夠提高換熱效率的主要原理是多孔表面層的顆粒間構成孔隙，成為泡核沸騰中心，使得光管的膜狀沸騰變為多孔表面管的泡核沸騰，從而提高沸騰傳熱系數。具體的:
[0035](I)氣泡內的壓力1^與氣泡周圍介質的壓力P介的壓力差ΛΡ的計算公式為:ΛΡ=P內-P介=2 O R，其中，O為液體的表面張力，R為氣泡的曲率半徑，ΛΡ由液體的過熱度來提供。由上式可知，當介質相同的時候，壓力差只與氣泡的曲率半徑R有關，R越大，所需的壁面過熱度越小。
[0036]普通的光管表面粗糙度較小，因此產生的氣泡曲率半徑也很小，因此需要在較高的過熱度下才能生成氣泡；而本實施例的多孔表面管，如圖所示，在多孔層中存在有大量的相互連通的內凹孔穴，這些微孔和通道為沸騰換熱提供了大量的汽化核心。一個微孔中產生的氣泡可激發相鄰的微孔，且小氣泡相互連通，易于長大，因此極大降低了沸騰所需的過熱度，從而實現低溫差下的穩定沸騰。
[0037](2)由于周圍液膜的蒸發，氣泡逐漸長大并迅速脫離，氣泡脫離后，空隙或通道內壓力下降，體積收縮，外 部液體則在壓差和毛細力的作用下被吸入空隙或通道內再汽化，氣泡再長大并脫離，使液體在空隙和通道內被吸入再蒸發的快速循環不斷進行，保持了結構中較高的再流通率，從而強化沸騰傳熱。
[0038](3)多孔表面眾多空隙形成的微觀不規則表面可極大增加光管的傳熱面積，進一步強化沸騰傳熱。
[0039]低溫高通量管的設置方式不局限于上述實施例，也可以采用火焰噴涂法在奧氏體不銹鋼基管表面上制造不銹鋼金屬多孔表面層或采用火焰噴涂法在09MnD基管上制造鋁多孔表面層。
[0040]以上僅以實施例對本實用新型進行了說明，但本實用新型并不限于上述尺寸和外觀例證，更不應構成本實用新型的任何限制。只要對本實用新型所做的任何改進或者變型均屬于本實用新型權利要求主張的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種低溫高通量管重沸器，包括罐體(I)以及罐體(I)內的換熱管，所述換熱管通過管板(7)固定于所述罐體(I)的腔體(8)內，其特征在于: 所述換熱管為低溫高通量管(6)，所述低溫高通量管(6)包括低溫鋼管以及設置于所述低溫鋼管外壁的高通量換熱層； 所述高通量換熱層為金屬多孔涂層，其通過火焰噴涂或燒結方式涂裝于所述低溫鋼管的外壁上。
2.根據權利要求1所述的一種低溫高通量管重沸器，其特征在于:所述腔體(8)內設置有至少一個用于支撐低溫高通量管(6 )的支撐板(9 )，所述支撐板(9 )套設于所述低溫高通量管(6)上。
3.根據權利要求2所述的一種低溫高通量管重沸器，其特征在于:所述至少一個支撐板(9)將所述腔體(8)分隔成至少兩個換熱腔(11)，所述支撐板(9)上設置有至少一個通流口( 12 )，所述換熱腔(11)通過所述通流口( 12 )相連通。
4.根據權利要求2所述的一種低溫高通量管重沸器，其特征在于:所述腔體(8)內還設置有定距管(10 )，所述定距管(10 )穿過所述支撐板(9 )并螺接于支撐板(9 )上。
5.根據權利要求1所述的一種低溫高通量管重沸器，其特征在于: 所述金屬多孔涂層的平均孔徑為20-150 μ m, 孔隙率為30%-45%， 所述金屬多孔涂層的平均厚度為0.3-0.6mm。
6.根據權利要求1所述的一種低溫高通量管重沸器，其特征在于:所述低溫鋼管為09MnD低溫鋼管(61)或奧氏體不銹鋼管。
7.根據權利要求1所述的一種低溫高通量管重沸器，其特征在于:所述低溫鋼管為波紋管、縱槽管、螺紋管或光管。
8.根據權利要求1所述的一種低溫高通量管重沸器，其特征在于:所述強化傳熱層材質為不銹鋼或鋁。
【文檔編號】F28F21/08GK203657552SQ201320732128
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年11月18日 優先權日:2013年11月18日
【發明者】韓軍, 王微, 劉永超, 王振, 程婭楠 申請人:廊坊廣廈新源石化設備制造有限公司