一种PAG水溶性淬火介质空气换热系统的制作方法

本实用新型涉及一种换热系统，尤其涉及一种PAG水溶性淬火介质空气换热系统。

背景技术：

实现国民经济可持续、和谐、科学发展，节能减排是一项十分重要的工作。热处理行业是机械制造业中耗能和废弃物排放大户，目前可采用环保型原料配制成PAG水溶性淬火介质代替淬火油，应用于中低碳钢、中低合金钢等金属热处理调质工艺中。PAG水溶性淬火液是一种珠光体转变速度类似盐水和碱水，而马氏体转变速度类似于油，可代替水淬、油冷的新型淬火液。PAG水溶性淬火介质采用多种聚合物原料经特殊工艺调配而成，加热状态的金属工件进入设定的PAG水溶性淬火介质中，金属工件表面形成聚合物膜，降低工件的冷却速率，通过调整介质的温度、浓度等工艺参数，满足热处理工艺的要求。每吨JX-1103环保型PAG水溶性淬火介质可以代替10吨淬火油，节能90％，节省成本70％以上，同时排放时可做到无油烟，不损害热处理工作人员身体健康，不易燃，减少火灾隐患。

PAG水溶性淬火介质应用在热处理行业中，预计到2020年使用量为5.4万吨，将代替48.73万吨淬火油，减排碳量14.48万吨，节能减排效果显著。PAG淬火液在使用过程中，其液温的高低对淬火工件的机械性能影响很大。液温升高，PAG水溶性淬火液的高温冷速和特性温度大幅度地降低，钢件在淬火液中冷却的能力逐渐下降；液温过低，奥氏体易发生分解，对钢件的淬火硬度、显微组织、淬硬层深度影响很大，降低了热处理工件的使用性能，所以PAG水溶性淬火液的温度需严格控制在最小的波动范围内(要求为30±10℃)，这对稳定淬火质量和保证最终的热处理质量将起到关键的作用。

目前的换热系统，如自来水冷却装置存在体积庞大、成本高、使用寿命短等缺陷，不利于换热的实施。由于上述问题的存在，本发明人对现有的换热技术进行研究和改进，以期研制出结构紧凑、造价低、运行稳定、可有效调节PAG水溶性淬火介质的换热系统。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型采用PAG水溶性淬火介质空气换热系统，通过使PAG水溶性淬火介质在有限空间内与空气流体逆流换热，达到节水、节电、安全、有效换热的目的。

本实用新型目的在于提供一种PAG水溶性淬火介质空气换热系统，该空气换热系统包括空气换热器1、喷淋装置、淬火槽2、储液槽3和输送管道4，所述空气换热器1包括壳体、空气入口、空气出口，以及位于空气换热器1内部的换热管12；

所述淬火槽2与空气换热器1和储液槽3连通，所述储液槽3与空气换热器1连通，各工作装置(淬火槽2、空气换热器1和储液槽3)通过输送管道4构成封闭循环系统。

根据本实用新型提供的PAG水溶性淬火介质空气换热系统，具有如下有益效果：

(1)与原用自来水冷却的二次换热方式相比，空气冷却器具有节水、节电、易维护、运行安全、占地面积小和使用寿命长等特点；

(2)带有喷淋装置的空气冷却器可稳定地将液温控制在≤45℃，在炎热夏季(通常室温为≥35℃)，仍能满足热处理淬火工艺的使用要求，确保工件的质量；

(3)本实用新型中传热管外壁设有鳍片结构或翅片结构，增大了传热面积，使换热系数提高40％～60％；

(4)本实用新型中换热管内壁径向设有扭曲插入件，使流体在管内流过时形成湍流，强化对流换热，同时避免管内热流体在壁面分离，热流体传热能力比光滑内壁提高30％～60％；

(5)鳍片结构或翅片结构与换热管由高频感应焊接在一起，再经浸锌处理，可使管体与鳍片结构或翅片结构之间的热阻消失，使其传热性能大大改善，同时浸锌处理可增强换热管的抗腐能力。

附图说明

图1示出根据本实用新型一种优选实施方式的PAG水溶性淬火介质空气换热系统的结构示意图；

图2示出本实用新型中卧式空气换热器示意图；

图3示出本实用新型中立式空气换热器示意图；

图4示出本实用新型中换热管的翅片结构轴向示意图；

图5示出本实用新型中换热管的翅片结构径向示意图；

图6示出本实用新型中换热管管内沟槽结构示意图；

图7示出本实用新型中换热管管内金属网结构示意图。

附图标号说明：

1-空气换热器；

12-换热管；

121-翅片结构；

122-沟槽结构；

123-金属网；

13-风机；

2-淬火槽；

3-储液槽；

4-输送管道；

5-喷雾管件；

51-水箱；

52-喷雾泵；

6-管道泵；

7-压力表。

具体实施方式

下面通过对本实用新型进行详细说明，本实用新型的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于本实用新型工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型公开的是一种PAG水溶性淬火介质空气换热系统，在根据本实用新型的一个优选实施方式中，如图1中所示，该空气换热系统包括空气换热器1、喷淋装置、淬火槽2、储液槽3和输送管道4。

如图2、图3所示，所述空气换热器1以立式或卧式形式布置，包括壳体、空气入口、空气出口，以及位于空气换热器1内部的换热管12；

所述淬火槽2与空气换热器1和储液槽3连通，所述储液槽3与空气换热器1连通，各工作装置(淬火槽2、空气换热器1和储液槽3)通过输送管道4构成封闭循环系统。

本实用新型中，卧式空气换热器1中空气出口位于壳体上方，空气入口位于壳体下方；立式空气换热器1中空气出口和空气入口在壳体左右相对设置。

本实用新型中，空气换热器1空气出口处设置风机13，优选为低噪声轴流风机，风机13的风量通过变频器调节，在合适的风量下将吸收PAG水溶性淬火介质热量后的热空气强行吸出，强化传热效果。

本实用新型中，如图4、图5所示，所述换热管12的材质可为碳钢，外壁设有鳍片结构或翅片结构121，此结构可使换热管12外表面扩展10倍以上，鳍片或翅片结构121应用于小温差换热器传热管扩展面的结构形式，可使换热系数提高40％～60％。

如图6、图7所示，换热管12内壁径向设有扭曲插入件，所述扭曲插入件为螺旋折流板、沟槽结构122、锯齿结构或者金属网123(单层或多层)中任意一种，所述扭曲插入件沿管壁四周均匀分布，径向取向交替变化，使流体在管内流过时形成湍流，强化对流换热，同时避免管内热流体在壁面分离，故热流体传热能力比光滑内壁提高30％～60％。

在一个优选的实施方式中，鳍片结构或翅片结构121与换热管12外壁通过高频感应焊接在一起，消除了换热管12与鳍片结构或翅片结构121之间的热阻，这样就使气流从层流区过渡到湍流区，避免了气流在管外表面流动不稳定而使传热因子降低。

在进一步优选的实施方式中，换热管12经浸锌处理，外表面镀锌，可以使管体与鳍片结构或翅片结构121之间的热阻消失，使其传热性能大大改善，同时使换热管12抗腐能力得到增强。

在一个优选的实施方式中，PAG水溶性淬火介质空气换热器1的基本结构为：螺旋槽翅片管材质为碳钢，直径φ32×3mm，管间横向节距为72mm，纵向节距为72mm，翅片螺距为6mm。

本实用新型中，所述换热管12采取正三角形、正方形或圆形管束排列，优选为正三角形管束排列。通过此布局，使空气流道畅通，外掠分离点后移，旋涡压变小，增强传热效果，因而所述空气换热器1能够把PAG水溶性淬火介质的温度控制在更规范合理的范围内，且降低了风机13的电功率，随之减少电耗，达到了节能的目的。

在一个优选的实施方式中，所述空气换热器1内部设置声波除尘器或冲击波吹灰器，用于清除空气中带来的灰尘等颗粒物，避免颗粒物在换热管12外壁沉积，降低换热效果。

本实用新型中，所述喷淋装置作用于换热管12，包括设于空气出口下方换热管12上方的喷雾管件5、水箱51和将水箱51中水输送至喷雾管件5的喷雾泵52；所述喷雾管件5个数为一个或多个，喷雾管件5上设有一个或多个喷雾口，喷淋水与空气发生热交换，用于提高PAG水溶性淬火介质与空气的温差。

采用卧式空气换热器1时，水箱51位于空气换热器1下方，便于回收喷淋在换热管12上的水；采用立式空气换热器1时，水箱51位于空气换热器1一侧，通过连接立式空气换热器1底部和水箱51的管路回收喷淋水；

所述水箱51内设置控温系统，所述控温系统用于调节水箱51内水温，对水箱51中水进行适当加热或降温，促进PAG水溶性淬火介质传热。

本实用新型中，所述输送管道4上设有管道泵6和压力表7，储液槽3中PAG水溶性淬火介质在管道泵6带动下进入空气换热器1中换热管12；所述压力表7用于实时监控输送管道4中PAG水溶性淬火介质流量。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本实用新型进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本实用新型的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本实用新型精神和范围的情况下，可以对本实用新型技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本实用新型的范围内。本实用新型的保护范围以所附权利要求为准。