一种溴化锂机组用溶液热交换器的制作方法

1.本实用新型涉及一种溶液热交换器，特别是一种溴化锂机组用溶液热交换器。


背景技术：

2.溴化锂吸收式冷（温）水机组和溴化锂吸收式热泵机组都需要溶液热交换器。
3.如图1所示：单效型机组一般需要一个热交换器，从再生器到吸收器的热浓溶液与从吸收器回到发生器的冷稀溶液产生热交换，回收热量和降低散热负荷。
4.如图2所示：双效型机组一般需要两个热交换器，包括低温热交换器和高温热交换器，用于回收热量和降低散热负荷。一个是从低温再生器到吸收器的热浓溶液与从吸收器回到低温再生器的冷稀溶液产生热交换；另一个是从高温再生器到吸收器的热浓溶液与从吸收器回到高温再生器的冷稀溶液产生热交换。
5.现有的溶液热交换器通常分为管壳式热交换器和板式热交换器。其中，管壳式热交换器，其管程通常采用铜管制作。为了提高换热效率，一般采用内螺纹外瓷片的高效换热铜管，并且在壳体采用折流板强化换热。而板式热交换器则采用铜钎焊不锈钢板制作。
6.由于溶液热交换器处在高温、高流速、具有腐蚀性的溴化锂溶液中运行；溶液的温度接近沸点，且产生波动，极易出现汽蚀；且长期运行后的溴化锂溶液中往往含有铁锈颗粒物等渣滓。铜在这种环境会出现化学腐蚀、汽蚀和磨损，严重时可导致泄漏，热交换器串流，严重影响换热效率，甚至使浓溶液和稀溶液混合。翅片管缝隙容易出现氧化物和污垢夹杂，降低换热效率；而板式热交换器则在溶液流速较低的位置出现颗粒物沉降，严重降低换热效率。
7.再者，铜腐蚀后成为铜离子，随溶液流向机组钢铁部件。由于铜的电位远高于铁，铜离子与钢铁部件产生置换反应。
8.cu
2+
+fe===cu(沉淀)+fe
2+
9.置换反应导致钢铁继发性腐蚀、严重时甚至可导致穿孔。
10.置换反应产生的金属铜松散容易脱落，成为碎片，随溶液流动堵塞热交换器、滤网和喷咀，严重影响溴化锂机组制冷。


技术实现要素：

11.本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种换热效率高，耐腐蚀性好的溴化锂机组用溶液热交换器。
12.本实用新型的技术方案是：一种溴化锂机组用溶液热交换器，所述溶液热交换器为管壳式热交换器，所述管壳式热交换器的管程为螺旋扁管。
13.进一步，所述螺旋扁管的材质为不锈钢或钛。
14.进一步，所述管壳式热交换器的壳体的材质为碳钢、低合金钢或不锈钢。
15.进一步，所述螺旋扁管换热段为螺旋结构，其截面形状为椭圆或扁圆；所述螺旋扁管的端部截面形状为正圆。
16.进一步，所述螺旋扁管的换热段的长轴a的尺寸为20-50mm，短轴b的尺寸为5-20mm；所述螺旋扁管的换热段的导程st为20-120mm。
17.进一步，所述螺旋扁管的总长度l1为300-7000mm；所述螺旋扁管的光管长度l0为20-80mm；所述螺旋扁管的壁厚为0.3-3.0mm。
18.进一步，所述管壳式热交换器的两端设有管板，所述管板上设有管孔，所述管孔的孔径比螺旋扁管端部的管径大0.1-0.3mm。
19.进一步，所述管孔的内壁设有至少一个槽体。
20.进一步，所述槽体的深度为0.05-0.5mm，宽度为0.5-5mm，所述槽体的数量为1-3个。
21.进一步，所述管壳式热交换器的壳体内设有多个折流板，折流板材料与壳体材料相同，折流板的间距为500-2000mm。
22.本实用新型的有益效果：一方面，通过采用螺旋扁管作为溶液热交换器的换热管，既能使管程和壳体流体同时处于螺旋运动，促湍流程度增强，且不易结垢；还可避免溶液中的杂质沉降在管壁内或者外部，且通过设置螺旋扁管的相关参数，能够保证螺旋扁管用于溶液热交换器后的性能达到更优；另一方面，螺旋扁管采用钛或者不锈钢材料，能够避免溴化锂溶液的化学腐蚀，从而有利于机组长期稳定运行。另外，通过将螺旋扁管的端部12设计成正圆，能够便于胀管以及增强与管孔间的密封。
附图说明
23.图1是现有的单效型吸收式制冷机组的循环原理图；
24.图2是现有的双效型吸收式制冷机组的循环原理图；
25.图3是本实用新型实施例螺旋扁管的结构示意图；
26.图4是图3所示实施例的a-a向剖视图。
具体实施方式
27.以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
28.如图3和图4所示：一种溴化锂机组用溶液热交换器，所述溶液热交换器为管壳式热交换器，所述管壳式热交换器的管程为螺旋扁管1。
29.通过采用螺旋扁管作为管壳式热交换器的管程，具有以下优点：（1）螺旋扁管独特的结构能使管程和壳体流体同时处于螺旋运动，促湍流程度增强，不易结垢；（2）螺旋扁管的内外壁为光洁面，与翅片管等比较不易结垢；（3）可避免溴化锂溶液中颗粒物杂质带来的磨损。
30.本实施例中，螺旋扁管1的材质为不锈钢或钛，本实施例优选采用不锈钢螺旋扁管，由于换热效率提高以及很好的阻垢性能，采用不锈钢螺旋扁管的溶液换热器长期工作后的换热效率高于铜管管壳式溶液换热器和铜钎焊不锈钢板式换热器，可完全不采用铜材料。而不采用铜材料不仅可以大幅度降低成本，还避免了铜材在高温、高流速溴化锂溶液中的化学腐蚀，以及溴化锂溶液中颗粒物杂质带来的磨损。不锈钢管对溴化锂溶液中可能产生的汽蚀的抵抗能力也远高于铜，使得溶液换热器的使用寿命得以延长。因为没有铜的腐蚀问题，也不会带来继发性的钢铁与铜离子的置换反应导致的钢铁部件腐蚀，以及镀铜层
脱落带来的堵塞问题，有利于机组长期稳定运行。
31.本实施例中，管壳式热交换器的壳体的材质为碳钢、低合金钢或不锈钢，优选为不锈钢从而避免溴化锂溶液的化学腐蚀。
32.本实施例中，螺旋扁管的换热段11的截面形状为椭圆或者扁圆（即非正规椭圆），而螺旋扁管的两个端部12的截面形状为正圆，以使螺旋扁管与管板的管孔连接时便于胀管以及增强与管孔间的密封。
33.本实施例中，螺旋扁管1的总长度l1为300-7000mm。可根据管壳式热交换器的换热量要求和空间位置进行选择，优选为600-6000mm，进一步优选为1000-4000mm。螺旋扁管1的换热段11的长轴a的尺寸为20-50mm，短轴b的尺寸为5-20mm；即长轴a和短轴b所针对的是截面为椭圆形的那部分。其中，长轴a优选为30mm，短轴b优选为10mm。螺旋扁管的长轴和短轴的尺寸范围能够保证促湍流程度增强，且防止溶液中的杂质沉降板结在管壁，若尺寸太小，则易被溶液中较大的异物，尺寸太大，则促湍流程度较弱。螺旋扁管的光管长度l0为20-80mm，优选为40-60mm。螺旋扁管1的光管长度l0的尺寸范围能够保证有一定的接管和胀管长度。螺旋扁管的换热段的导程st为20-120mm，优选为40-70mm，通过设置换热段导程st的范围，能够提高促湍流程度。本实施例中，螺旋扁管的厚度为0.3-3mm，优选为0.4-2.0mm，进一步优选为0.5-1.2mm，通过增加壁厚可以提高耐磨性。
34.本实施例中，管壳式热交换器的外型可为长方体、圆柱体、三棱柱、六棱柱，适应安装在溴化锂吸收式冷（温）水机组和溴化锂吸收式热泵机组大型部件的空隙位置。管壳式热交换器的两端管板加工有圆形的管孔，孔径略大于管径（通常为0.1-0.3mm），以便于穿管和胀管。管孔的内壁开设有槽体，深度为0.05-0.5mm；宽度为0.5-5mm，槽体的数量优选为1-3个，以增加密封性和防止胀管长期运行后松脱。
35.本实施例中，管孔的排布可为正三角形排列和正方形排列。管孔的间距以列管相互不接触为准，避免缝隙腐蚀，但尽可能接近。根据换热量要求和空间位置的限制，管壳式热交换器可设计成单流程或多流程，流程数为1-5。管壳式热交换器的长度为300-7000mm。本实施例可以将现有管壳式热交换器的普通换热管直接替换为螺旋扁管，管板和管孔结构保持不变。
36.本实施例中，壳体内可设置折流板，以增加溶液换热效率，并且固定换热管。折流板间距优选为400-1000mm。
37.综上所述，本实用新型一方面，通过采用螺旋扁管作为溶液热交换器的换热管，既能使管程和壳体流体同时处于螺旋运动，促湍流程度增强，且不易结垢；还可避免溶液中的杂质沉降在管壁内或者外部，且通过设置螺旋扁管的相关参数，能够保证螺旋扁管用于溶液热交换器后的性能达到更优；另一方面，螺旋扁管采用钛及钛合金或者不锈钢材料，能够避免溴化锂溶液的化学腐蚀，从而有利于机组长期稳定运行。另外，通过将螺旋扁管的端部12设计成正圆，能够便于胀管以及增强与管孔间的密封。