安全高效管壳式换热器的制作方法

1.本实用新型涉及管壳式换热器技术领域，尤其涉及一种安全高效管壳式换热器。


背景技术：

2.管壳式换热器是在各行各业应用最广泛的换热器，发展至今，管壳式换热器仍然存在有结垢和腐蚀两大症结，严重的影响到换热器的换热效率和使用寿命及运行的安全性。
3.世界各国一直在投入大量的人力和物力进行消除污垢，强化传热和减少腐蚀方面的研究，虽然取得一些进展，但目前换热器仍处于结垢-清洗，腐蚀-更换的被动模式中。造成严重的经济损失，具权威机构2001年指出，污垢的影响造成的损失高达国内生产总值(gdp)的0.4％。同时，增加了烟尘、co2、高温气体的排放，破坏了人们生存的良好环境。
4.腐蚀特别是极具破坏性的垢下腐蚀和应力腐蚀，使得换热器的使用寿命缩短到严重时几个月便使换热器管穿孔，漏泄，造成生产事故。
5.石油、化工企业是易燃易爆性生产企业，用于石油、化工的管壳式换热器需要达到石油、化工企业防爆等级的要求。


技术实现要素：

6.为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种安全高效管壳式换热器，实现无垢化和消除应力，使破坏性的垢下腐蚀和应力腐蚀不再发生，适用于石油化工的防爆环境，保证了换热器的设计使用寿命和运行的安全性。
7.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
8.一种安全高效管壳式换热器，包括管束、管壳与管板，管壳上设有冷质出口与热质出口，还包括超声微冲发生器、换能器、托板、负温度系数热敏电阻元件与正温度系数热敏元件；超声微冲发生器固接在托板上，托板固接在管壳上，超声微冲发生器通过电缆与换能器相连，换能器固接在管板上；负温度系数热敏电阻元件安装在冷质出口，正温度系数热敏元件安装在热质出口。
9.所述换能器包括磁致伸缩组合体、变幅杆、绕组、接线板、防爆罩与防爆进出线接头；磁致伸缩组合体固接在变幅杆一端，变幅杆另一端设有外螺纹，绕组缠绕在磁致伸缩组合体上，防爆罩固接在变幅杆上，罩在磁致伸缩组合体外部，接线板固接在防爆罩内，防爆进出线接头固接在防爆罩端部。
10.所述防爆罩包括罩体与上盖，上盖盖在罩体顶部，上盖与罩体通过螺纹连接，连接处通过密封圈密封。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
12.1)本实用新型超声微冲发生器超声微冲发生器固接在托板上，托板固接在管壳上，超声微冲发生器通过电缆与换能器相连，换能器与力导相连，力导固接在管板上。
13.当换能器输出端产生的超音频微冲力通过管板在管束的每一根管子上传播时，在
管子的两侧壁面产生同频率的微冲力，使得与管壁接触的液态介质产生高速漩涡式搅动，排斥结垢物质的接近和附着，同时微冲力的作用使管板和管束产生压应力，消除残余应力。
14.2)本实用新型设有防爆罩，防爆方式为隔爆型，适用于石油化工的防爆环境。
附图说明
15.图1是本实用新型结构示意主视图；
16.图2是图1的a向剖视图；
17.图3是图1的b向剖视图；
18.图4是图1的c向剖视图；
19.图5是本实用新型超声微冲发生器结构示意及工作原理图；
20.图6是本实用新型换能器结构示意图；
21.图7是本实用新型负温度系数热敏元件安装示意图；
22.图8是本实用新型正温度系数热敏元件安装示意图；
23.图9是本实用新型电气原理图。
24.图中：
①
超声微冲发生器、
②
换能器、
③
电缆、
④
管壳、
⑤
管板、
⑥
管束、
⑦
托板、
⑧
负温度系数热敏电阻元件rn、
⑨
正温度系数热敏电阻元件rp、
⑩
冷质出口、热质出口、汽凝胶毡、夹紧卡箍、
①‑
1功率电路、
①‑
2振荡电路、
①‑
3控制电路、
①‑
4触发电路、
②‑
1磁致伸缩组合体、
②‑
2变幅杆、
②‑
3绕组、
②‑
4接线板、
②‑
5防爆罩、
②‑
6防爆进出线接头
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
26.如图1～4所示，安全高效管壳式换热器，包括管束
⑥
、管壳
④
与管板
⑤
，管壳
④
上设有冷质出口
⑩
与热质出口还包括超声微冲发生器
①
、换能器
②
、托板
⑦
、负温度系数热敏电阻元件rn⑧
与正温度系数热敏元件r
p
⑨
。
27.超声微冲发生器
①
固接在托板
⑦
上，与托板
⑦
为螺纹连接，托板
⑦
焊接在管壳
④
侧壁上。超声微冲发生器
①
通过电缆
③
与换能器
②
相连，换能器
②
固接在管板上
⑤
。负温度系数热敏电阻元件rn
⑧
安装在冷质出口
⑩
，正温度系数热敏元件rp
⑨
安装在热质出口
28.如图5所示，超声微冲发生器
①
是由振荡电路
①‑
2、控制电路
①‑
3、触发电路
①‑
4和功率电路
①‑
1组成。
29.超声微冲发生器
①
的功率电路
①‑
1的电源是采用电容cj降压、整流、滤波系统，振荡电路
①‑
2产生8-12khz(可调)连续波，经过控制电路
①‑
3，调制成脉冲周期40-80ms(可调)，脉冲宽度1-6ms(可调)的脉冲式内含8-12khz的电脉冲波，经过触发电路
①‑
4去触发功率电路
①‑
1的可控硅k1、k2，每当8-12khz的每个波的上半周触发可控硅k1，k1导通，电流经换能器
②
绕组h1后给电容cc充电，换能器
②
随电流变化伸缩变化，当波的下半周时，可控硅k1关闭，触发可控硅k2导通，电容cc经换能器
②
的h2绕组放电，磁致伸缩组合体的另一侧随之放电电流的变化产生伸缩变化。
30.因此，在换能器的输出端产生倍频即16-24khz的脉冲式超音频机械振动，在换能器
②
的输出端产生同频率的微冲力。
31.如图6所示，换能器
②
包括磁致伸缩组合体
②‑
1、变幅杆
②‑
2、绕组
②‑
3、接线板
②‑
4、防爆罩
②‑
5与防爆进出线接头
②‑
6；磁致伸缩组合体
②‑
1固接在变幅杆
②‑
2顶端，变幅杆
②‑
2底端设有外螺纹，绕组
②‑
3缠绕在磁致伸缩组合体
②‑
1上，防爆罩
②‑
5固接在变幅杆
②‑
2上，罩在磁致伸缩组合体
②‑
1外部，接线板
②‑
4固接在防爆罩
②‑
5内，防爆进出线接头
②‑
6固接在防爆罩
②‑
5顶端。防爆罩
②‑
5包括罩体与上盖，上盖盖在罩体顶部，上盖与罩体通过螺纹连接，连接处通过密封圈密封。本实用新型设有防爆罩
②‑
5，防爆方式为隔爆型，适用于石油化工的防爆环境。
32.磁致伸缩组合体
②‑
1是由具有磁致伸缩性能的铁钴钒合金片叠合而成，中间有单窗孔，磁致伸缩组合体
②‑
1与变幅杆
②‑
2，采用以阻抗匹配的银铜焊料为基面的钎焊方式焊接为一体。变幅杆
②
将磁致伸缩组合体
②‑
1产生的伸缩变化进行放大和聚能后从端头输出微冲力。
33.换能器
②
变幅杆
②‑
2底端设有外螺纹，换能器
②
采用螺纹连接方式紧固在管板
⑤
径向螺纹孔内，形成换能器
②
输出端与管板
⑤
刚性接触。
34.换能器
②
输出端产生的超音频微冲力通过管板
⑤
在管束
⑥
的每一根管子上传播时，在管子
⑥
的两侧壁面产生同频率的微冲力，使得与管壁接触的液态介质产生高速漩涡式搅动，排斥结垢物质的接近和附着，同时微冲力的作用使管板
⑤
和管束
⑥
产生压应力，消除残余应力。
35.如图7-9所示，在换热器的冷质出口
⑩
、热质出口的外管壁面分别安装负温度系数热敏电阻元件rn
⑧
和正温度系数热敏电阻元件r
p
⑨
。
36.为使热敏电阻元件高灵敏度的接收温度的信息变化和避免外界环境的干扰，在热敏电阻元件安装时，要先将出口管安装点处进行清洁处理，保证接合面紧密接触，采用高质量的汽凝胶毡保温材料通过夹紧环箍将其压紧。
37.如图9所示，rn随着热质出口温度增加而增加r
p
随着冷质出口温度减小而增加，电流变送器xtr105管脚6接收到的电压信号变小，经过xtr105反向运算输出的电流信号变大，此信号送到超声微冲发生器
①
的控制电路
①‑
3，控制电路
①‑
3识别到电压变大，调整触发信号频率加大，从而使换能器
②
输出功率加大。反之，换能器
②
的输出功率自动变小。
38.本实用新型实现无垢化和消除应力，使破坏性的垢下腐蚀和应力腐蚀不再发生，保证了换热器的设计使用寿命和运行的安全性，而且适用于石油化工的防爆环境。
39.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。