超声波抗垢冷凝器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种超声波抗垢冷凝器，包括超声波发生系统，所述超声波发生系统包括超声波电源以及通过线缆与所述超声波电源连接的若干个超声波发射组件，所述超声波发射组件分为径向发射组件和轴向发射组件两种，其中径向发射组件安装在所述第一端盖或第二端盖上，沿所述换热管的布置方向发射超声波，纵向发射组件安装在所述第一管板和第二管板的外侧，沿所述第一管板和第二管板发射超声波。本实用新型提供了一种具有超声波抗垢装置的冷凝器，利用超声波装置针对结垢的壁面(即换热界面)实施在线动态处理，使流体在超声场作用下，产生空化效应、活化效应、剪切效应、抑制效应进行防除垢。
【专利说明】
超声波抗垢冷凝器
技术领域
[0001 ]本实用新型属于换热设备领域，具体涉及一种抗垢冷凝器。
【背景技术】
[0002]在空调、冷冻冷藏、化工等领域，需要使用大量的换热设备，换热设备内的结垢一直是困扰企业的难题。换热设备结垢影响换热效率，降低了产能，增加了能耗，增加了企业生产成本，结垢严重时还会导致设备达不到生产工艺要求;此外，结垢还会导致垢下腐蚀，缩短设备使用寿命，给设备运行带来安全隐患。特别是作为主要换热设备的冷凝器，由于冷凝器的冷却介质一般是水，而且工程上普遍采用开式冷却塔作为冷却水的降温方式，水质受大气环境影响，容易滋生微生物及腐蚀产物，水质会逐渐变差造成换热器结垢;另外在一些热栗领域，冷凝器里需要走较高温度的热水，所以冷凝器较其他换热设备更容易结垢；因此防垢、除垢是冷凝器维护保养的一项重要工作。清洗除垢一般分为在线除垢(清洗)和离线(停车)清洗。在线连续清垢的传统方法有加入阻垢剂，阻垢剂须连续加入，每次用量难以把握，而且水源也有变化，清垢效果时好时坏。离线停车清垢是在全线停车、装置局部停车或各设备切换条件下进行的，采用的传统手段有:高压水喷射(机械清垢法)和化学清洗剂(化学清垢法)等，这种清垢措施影响生产、磨损腐蚀设备、污染区域环境、损害工人健康等，而且这种定期采用的酸洗或高压水枪冲洗等除垢方法的缺点是不能防止结垢，清除完毕后，继续结垢，直到结垢严重到威胁正常生产或安全时，再进行检修除垢，如此重复循环。如何用更方便、更容易、更环保的方式防垢、除垢以成为换热器应用领域一大难题。
[0003]为了解决上述问题，公开号为CN105241266A公开了一种自动除垢冷凝器，具体公开了包括冷凝器本体，还包括超声波发生器、与所述超声波发生器电连接的若干个超声波振子，所述超声波振子位于冷凝器本体的外表面。由该文件的说明书和实施例部分可以看出，通过超声波发生器和超声波振子向冷凝器本体内发射超声波，可定期自动清除冷凝器内部的污垢，不需要停止使用冷凝器，极大地方便了工程应用，且无任何污染。在一定程度上解决了安全除垢的问题，但是仍然不能一劳永逸地解决冷凝器的内部防垢问题，冷凝器在两次除垢的间隔段内仍然会结垢，影响冷凝器的换热效率。另外超声波是指频率在20?106 kHz的声波(波速为1500 m/s，波长为0.01?10 cm )，它的频率高于人耳听觉上限值，并且方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，正是存在上述特性，所以超声波才能被用来对冷凝器的内部除垢，而冷凝器内部的结垢部位，特别是对换热性能影响较大的部位，主要集中在冷凝器本体两端的管板和内部的换热管外壁上，将超声波振子固定在冷凝器本体的外表面上，超声波的发射方向与换热管的布置方向垂直，由于超声波的方向性较强，会导致超声波对冷凝器本体两端的管板和换热管的除垢区域较小，因此，为了得到较好的除垢效果，必然要在冷凝器主体的上下侧同时安装数量较多的超声波振子，从而得到尽可能多的除垢范围，在一般的小型冷凝器上已经至少需要安装10个超声波振子，随着设备体积的增大，超声波振子的需求数量也进一步增加，导致了企业的生产成本和维护成本大幅度的增加，经济性大幅度下降。因此，目前的自动除垢冷凝器仍然需要进一步的改进。
【发明内容】
[0004]发明目的:本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用超声波技术防垢、除垢一体的冷凝器，同时还可以提高换热效率，实现节约能源、保护环境的目的。
[0005]技术方案:本实用新型所述超声波抗垢冷凝器，包括冷凝器本体，所述冷凝器本体包括壳体，固定在所述壳体两端的第一端盖和第二端盖，以及分别设置在第一端盖、第二端盖和壳体之间，封闭壳体的第一管板和第二管板，壳体上设置有制冷剂气体进口和制冷剂液体出口，壳体内设置有若干根换热管，各换热管的两端穿过第一管板和第二管板，连通第一端盖和第二端盖的内腔，所述第一端盖上设置有冷却水进口和冷却水出口；
[0006]还包括超声波发生系统，所述超声波发生系统包括超声波电源以及通过线缆与所述超声波电源连接的若干个超声波发射组件，所述超声波发射组件分为径向发射组件和轴向发射组件两种，其中径向发射组件安装在所述第一端盖或第二端盖上，沿所述换热管的布置方向发射超声波，纵向发射组件安装在所述第一管板和第二管板的外侧，沿所述第一管板和第二管板发射超声波，发射方向与所述换热管的布置方向垂直。
[0007]本实用新型进一步优选地技术方案为，所述超声波发生系统至少设置有一组径向发射组件和两组轴向发射组件。
[0008]优选地，所述径向发射组件包括固定在所述第一端盖或第二端盖上的插入式接头座和插入式超声波换能器，所述插入式接头座为内螺纹套管，所述第一端盖或第二端盖上开有通孔，所述插入式接头座穿过开孔位置与所述第一端盖或第二端盖焊接固定，所述插入式超声波换能器的中部设置有外螺纹，所述插入式超声波换能器通过内、外螺纹配合固定在所述插入式接头座上，所述插入式超声波换能器的端部伸入所述第一端盖或第二端盖内，与冷却水流体接触。
[0009 ]优选地，所述径向发射组件设置在所述第二端盖上。
[0010]优选地，所述第一管板和第二管板上至少分别设置有一组轴向发射组件，所述轴向发射组件包括外置式接头座和外置式超声波换能器，所述外置式接头座为内螺纹套管，与所述第一管板和第二管板焊接固定，所述外置式超声波换能器端部设置有外螺纹，通过内、外螺纹配合与所述外置式接头座固定。
[0011]优选地，所述第一管板和第二管板上分别设置有两组以上轴向发射组件，各轴向发射组件圆周均匀分布在所述第一管板或第二管板上。
[00?2 ] 优选地，所述超声波电源包括电源单元、主控单元、参数调测单元、显示单元、功放单元、遥控单元。
[0013]本实用新型的超声波抗垢冷凝器的抗垢原理是利用超声波强声场处理流体，使流体在超声场作用下，产生空化效应、活化效应、剪切效应、抑制效应:空化效应产生的空穴和气泡冲击垢层;剪切效应形成的剪切力作用于垢层，使之松散、松脱，而不易附着管壁，不能形成垢层;活化效应提高了溶垢能力，微小晶核的大量、快速生成，抑制了管壁结垢速度。
[0014]超声波的作用既能防止积垢，又能破坏已有积垢，具体来说，超声波对于硬垢(碳酸盐垢、化学物质结晶等)的清除原理是:当超声脉冲振荡波在金属(管板、换热管)中传播时，壁面振动会带动其上的垢层一起振动，由于金属及与之直接接触的垢层的传播物理性状不同，壁面和垢层之间产生微冲性的剪切力和推斥力，对于已有垢层，剪切力和推斥力会使其疲劳、裂纹、疏松、破碎而脱落;对于即将黏附的污垢成分，刚一接触壁面即被排开，无法稳定停留在壁面上;无论哪种情况，污垢都会随着介质的流动被带走，这是剪切应力效应起到了除垢作用。
[0015]对于软垢(泥垢、生物垢、化学物质的黏结物等)的清除原理是:当超声脉冲振荡波在金属(管板、换热管)中传播时，使与金属直接接触的垢层松化脱落，由于超声波频率很高，在管、板壁传播时形成很高的加速度，作用于与管、板壁直接接触的流体介质时，会出现一个微小的真空区域，真空区域刚一形成，附近介质在压力的作用下就会迅速涌向这一区域来填补真空，形成许多微小的涡流，对壁面形成不问断的冲刷，同时与垢层接触的水产生的高速微涡对垢层进行冲刷和清理，高速微涡效应相当于介质随时都在对壁面进行清洗，可有效防止污垢的黏附，具有防垢与除垢双重作用。
[0016]另外，除了防垢与除垢作用外，在没有污垢的情况下，超声波始终会起到强化传热的有益效果，原理是:介质在流动时，由于与金属壁面有摩擦力，会在近壁区域形成滞流层(边界层)，这一区域的传热过程为滞流介质的导热过程而不是对流换热过程，而介质的导热系数较对流换热系数要低得多，因此滞流层的存在会降低传热系数，当有超声波作用时，超声波引起的高速微涡可有效破坏滞流层，起到强化传热的作用，从而提高换热效率。
[0017]有益效果:(I)本实用新型提供了一种具有超声波抗垢装置的冷凝器，利用超声波装置针对结垢的壁面(即换热界面)实施在线动态处理，使流体在超声场作用下，产生空化效应、活化效应、剪切效应、抑制效应进行防除垢，而不是对换热介质液进行处理。无论换热介质中含垢质的成分、性质、含量如何，它均能阻碍垢层附着在换热壁面，达到防垢、除垢的目的；同时超声波引起的高速微涡还可有效破坏滞流层，破坏介质的隔热层，使传热过程由滞流介质的导热过程变为对流换热过程，提高了传热效果，节约了能源；
[0018](2)本实用新型超声波抗垢冷凝器，设置了径向发射组件和轴向发射组件两种超声波发射方式，除垢、防垢同步进行，有垢除垢，无垢防垢，低功耗，运行费用低，单台设备抗垢装置功率仅需I?2 kW，电源输出峰值功率连续可调，日常维护工作量小；除垢、防垢全过程中无须使用任何化学药剂，无腐蚀、无干扰、无辐射，对环境无污染，对操作人员及换热设备无损害，具有在线连续工作、自动化程度高、工作性能可靠等特点；
[0019](3)本实用新型的超声波抗垢冷凝器由于方向性的变化，以及设置位置的变化，对超声波换能器数量要求较少，即使在大型换热设备上，也无需大量增加超声波换能器，节约成本和能源，间接提高企业的竞争力。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型所述超声波抗垢冷凝器的结构示意图；
[0021]其中1-第一端盖、2-第一管板、3-壳体、4-换热管、5-第二管板、6_第二端盖、7-插入式接头座、8-插入式超声波换能器、9-外置式接头座、10-外置式超声波换能器、11-超声波电源。
【具体实施方式】
[0022]下面通过附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
[0023]实施例:一种超声波抗垢冷凝器，如图1所示，包括冷凝器本体，冷凝器本体包括壳体3，固定在壳体两端的第一端盖I和第二端盖6，以及分别设置在第一端盖1、第二端盖6和壳体3之间，封闭壳体3的第一管板2和第二管板5，壳体3上设置有制冷剂气体进口和制冷剂液体出口，壳体3内设置有若干根换热管4，各换热管4的两端穿过第一管板2和第二管板5，连通第一端盖I和第二端盖6的内腔，第一端盖I上设置有冷却水进口和冷却水出口。
[0024]还包括超声波发生系统，超声波发生系统包括超声波电源11以及通过线缆与超声波电源11连接的两组径向超声波发射组件和四组轴向超声波发射组件，其中径向发射组件安装在第二端盖6上，沿换热管4的布置方向发射超声波，纵向发射组件分别安装在第一管板2和第二管板5的外侧，沿第一管板2和第二管板5发射超声波，发射方向与换热管4的布置方向垂直;超声波电源11包括电源单元、主控单元、参数调测单元、显示单元、功放单元、遥控单元。
[0025]径向发射组件包括固定在第二端盖6上的插入式接头座7和插入式超声波换能器8，插入式接头座7为内螺纹套管，第二端盖6上开有通孔，插入式接头座7穿过开孔位置与第二端盖6焊接固定，插入式超声波换能器8的中部设置有外螺纹，插入式超声波换能器8通过内、外螺纹配合固定在插入式接头座7上，插入式超声波换能器8的端部伸入第二端盖6内，与冷却水流体接触。
[0026]第一管板2和第二管板5上分别圆周均匀分布两组轴向发射组件，轴向发射组件包括外置式接头座9和外置式超声波换能器10，外置式接头座9为内螺纹套管，与第一管板2和第二管板5焊接固定，外置式超声波换能器10端部设置有外螺纹，通过内、外螺纹配合与外置式接头座9固定。
[0027]如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
【主权项】
1.超声波抗垢冷凝器，包括冷凝器本体，所述冷凝器本体包括壳体，固定在所述壳体两端的第一端盖和第二端盖，以及分别设置在第一端盖、第二端盖和壳体之间，封闭壳体的第一管板和第二管板，壳体上设置有制冷剂气体进口和制冷剂液体出口，壳体内设置有若干根换热管，各换热管的两端穿过第一管板和第二管板，连通第一端盖和第二端盖的内腔，所述第一端盖上设置有冷却水进口和冷却水出口 ；其特征在于: 还包括超声波发生系统，所述超声波发生系统包括超声波电源以及通过线缆与所述超声波电源连接的若干个超声波发射组件，所述超声波发射组件分为径向发射组件和轴向发射组件两种，其中径向发射组件安装在所述第一端盖或第二端盖上，沿所述换热管的布置方向发射超声波，纵向发射组件安装在所述第一管板和第二管板的外侧，沿所述第一管板和第二管板发射超声波，发射方向与所述换热管的布置方向垂直。2.根据权利要求1所述的超声波抗垢冷凝器，其特征在于，所述超声波发生系统至少设置有一组径向发射组件和两组轴向发射组件。3.根据权利要求2所述的超声波抗垢冷凝器，其特征在于，所述径向发射组件包括固定在所述第一端盖或第二端盖上的插入式接头座和插入式超声波换能器，所述插入式接头座为内螺纹套管，所述第一端盖或第二端盖上开有通孔，所述插入式接头座穿过开孔位置与所述第一端盖或第二端盖焊接固定，所述插入式超声波换能器的中部设置有外螺纹，所述插入式超声波换能器通过内、外螺纹配合固定在所述插入式接头座上，所述插入式超声波换能器的端部伸入所述第一端盖或第二端盖内，与冷却水流体接触。4.根据权利要求3所述的超声波抗垢冷凝器，其特征在于，所述径向发射组件设置在所述第二端盖上。5.根据权利要求2所述的超声波抗垢冷凝器，其特征在于，所述第一管板和第二管板上至少分别设置有一组轴向发射组件，所述轴向发射组件包括外置式接头座和外置式超声波换能器，所述外置式接头座为内螺纹套管，与所述第一管板和第二管板焊接固定，所述外置式超声波换能器端部设置有外螺纹，通过内、外螺纹配合与所述外置式接头座固定。6.根据权利要求5所述的超声波抗垢冷凝器，其特征在于，所述第一管板和第二管板上分别设置有两组以上轴向发射组件，各轴向发射组件圆周均匀分布在所述第一管板或第二管板上。7.根据权利要求1?6任意一项所述的超声波抗垢冷凝器，其特征在于，所述超声波电源包括电源单元、主控单元、参数调测单元、显示单元、功放单元、遥控单元。
【文档编号】F28F13/06GK205718650SQ201620619059
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】王雪峰, 赵丰荣, 赵鹏, 王兴琴
【申请人】南京冷德节能科技有限公司