多流体热交换时防止窜腔且可监测泄漏的方法及换热器

技术领域

本发明涉及一种多流体热交换时防止窜腔且可监测泄漏的方法及换热器，属于换热器领域。

背景技术

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上介质之间实现热量传递的设备，是使热量由温度较高的载体传递给温度较低的载体，使载体温度达到生产工艺及设备运行规定的指标，以满足工艺条件的需要。换热器涉及工程机械液压系统与动力系统、压力容器、中水处理设备、化工、石油、制药设备等有流体进行热交换的多领域产业，使用范围广，其规模发展未来可期。

目前，国内换热器行业在节能增效、提高传热效率、减少传热面积、降低压降、提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。但是多流体换热器结构复杂，制作难度大，成本高，换热器工作过程中，其每个工作腔体内的流体具有一定压力，在长期工作中换热器流体工作腔焊接或其他密封方式连接的端部极易发生流体介质泄漏，使得不同流体之间发生窜腔。窜腔后造成流体介质相互污染及系统的污染甚至损坏。另外，流体介质窜腔初期不易察觉，往往都是污染严重导致设备出现异常才能发现，现有的换热器如果发生介质泄漏串腔，因没有实时监测介质泄漏串腔装置，故不能及时准确的发现换热器介质泄漏串腔，只有发生大范围严重窜腔或因流体介质串腔导致设备不能正常运转时才能发现换热器损坏，造成较大经济损失。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种多流体热交换时防止工作流体介质窜腔且可监测流体介质泄漏的方法及换热器，可以克服现有技术的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种多流体热交换时防止窜腔且可监测泄漏的方法，其在换热器流体工作腔流体介质容易泄漏的连接部位设置便于引流泄漏流体介质的隔离腔，使相邻两种流体工作通过隔离腔分隔开来，实现多种流体介质热交换过程中，泄漏的流体介质只进入隔离腔，避免不同流体工作腔内流体介质之间相互窜腔；并且在隔离腔内设有可监测泄漏流体介质存在的监测装置。

前述的方法，其采用压差原理使流体工作腔内流体介质只泄漏至隔离腔，防止不同流体工作腔内介质之间相互窜腔。

前述的方法，其使隔离腔压力低于流体工作腔压力，并采用方便收集泄漏流体介质的结构，使泄漏流体介质引流至隔离腔，流体介质聚集在隔离腔最低位置，并通过监测装置监测是否有流体介质存在。

前述的方法，其通过在隔离腔设置排压口，让隔离腔与外界相连通，使隔离腔的压力小于流体工作腔压力，以进行引流泄漏流体介质。

前述的方法，通过在隔离腔内预置传感器，传感器检测隔离腔内是否存在流体介质，并将检测信号传送至远程监控终端实现对流体介质泄漏监测。

一种多流体热交换时防止窜腔且可监测泄漏的换热器，它包括壳体，在壳体内设有换热器芯体，所述换热器芯体包括多个流体工作通道汇集而成的热交换区，每个流体工作腔端部的封头腔通过连接隔板与热交换区分割开；在每个流体工作腔端部的封头腔与热交换区之间的连接隔板处均设有隔离腔，在隔离腔内设有监测装置。

在前述隔离腔上设有排压口，使隔离腔构成压力低于流体工作腔的隔离腔。

前述的隔离腔包括由所述连接隔板和与之对应设置的挡板结构构成的引流腔体，及与引流腔体相连通的、便于收集泄漏流体介质的聚液腔体，所述监测装置设置在聚液腔体最低位置。

前述连接隔板、挡板结构根据换热器的结构为多种结构匹配设置。

前述监测装置包括设置在隔离腔内的用于检测流体介质存在的传感器，其与设置在隔离腔外的远程监控终端电信连接。

与现有技术比较，本发明公开的一种多流体热交换时防止窜腔且可监测泄漏的方法，其对现有的换热器进行改进，可有效防止两种及两种以上流体介质进行热交换时窜腔，具体为在换热器流体工作通道容易发生流体介质泄漏的连接部位设置便于引流泄漏流体介质的隔离腔，使相邻两种流体工作腔通过隔离腔分隔开来，如果发生流体介质泄漏，采用压差原理，实现多种流体热交换过程中泄漏的流体介质只进入隔离腔，避免窜腔；并且在隔离腔内设有监测装置，通过监测装置可以检测隔离腔内是否有泄漏的工作流体介质，及时发现换热器泄漏问题。本发明还公开了一种多流体热交换时防止窜腔且可监测泄漏的换热器，其包括壳体、封头腔，在壳体内设有换热器芯体，所述换热器芯体包括多个流体介质工作通道汇集而成的热交换区，在热交换区流体介质工作通道端部与每个封头腔之间部位处均设有隔离腔，在隔离腔内设有监测装置，所述的隔离腔根据换热器的结构进行匹配设置，便于适用不同结构的换热器；所述监测装置包括用于检测流体介质是否存在的传感器及与之电信连接的远程监控终端，当流体介质泄漏时，流体介质汇集在隔离腔内最低位置处，此时传感器采集到流体介质存在的信号，并传送至远程终端，即可实现对换热器是否泄漏的监测。

本发明的有益效果是：

（1）本发明结构简单，成本低廉，使用便捷性高，采用压差原理，在换热器流体工作腔流体介质容易泄漏的连接部处设置便于引流泄漏流体介质的隔离腔，使流体工作腔内泄漏的流体介质引流至隔离腔内，有效解决了多种流体热交换时防止泄漏流体介质的窜腔问题；可以避免多种流体热交换时因介质泄漏串腔，导致流体介质相互污染及对系统的污染，甚至损坏系统带来的经济损失；

（2）通过隔离腔可以聚集泄漏流体介质，同时增加监测装置进行实时监测，及时发现换热器泄漏，避免造成严重的经济损失。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的结构示意图（实施例一）。

图2为本发明的结构示意图（实施例二）。

图3为图2的立体结构示意图。

图4为本发明的结构示意图（实施例三）。

图5为图4中A-A截面结构示意图。

图6为图5中I部分局部放大结构示意图。

图7为图4中B-B结构示意图。

图8为图4的内部立体结构示意图。

图9为图8中H部分局部放大结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1-图9所示，一种多流体热交换时防止窜腔且可监测泄漏的方法，它可以防止两种及两种以上流体介质进行热交换时不窜腔，其在换热器流体工作腔流体介质容易泄漏的连接部位设置便于引流泄漏流体介质的隔离腔，使相邻两种流体工作腔道分隔开来，采用压差原理实现多种流体介质热交换过程中，泄漏的流体介质只进入隔离腔，避免不同流体工作腔因泄漏导致流体介质相互窜腔；并且在隔离腔内设有可监测泄漏流体介质存在的装置，实现对换热器流体介质泄漏的监控。

多种流体进行热交换时，不同流体介质沿其对应的流体通道流动进行换热，在换热器流体工作腔流体介质容易泄漏的连接部增加隔离腔，且隔离腔的压力低于流体工作腔，当流道端部焊缝或其他连接方式的密封部位损坏时，通过压差原理，使流体工作腔内泄漏的流体介质只进入隔离腔，而不会进入与之相邻的工作腔。同时通过隔离腔内监测装置采集流体介质存在的信号，传送至远程监控终端，实现对流体介质泄漏的监测。

采用压差原理使流体工作腔内流体介质泄漏至隔离腔，防止不同流体工作腔内流体介质之间相互窜腔。具体地，可以通过在隔离腔设置排压口，让隔离腔与外界相连通，使隔离腔的压力小于流体工作腔压力，利于泄漏流体介质的引流。

使隔离腔压力低于流体工作腔压力，并采用方便收集泄漏流体介质的结构，使泄漏流体介质引流至隔离腔，流体介质聚集在隔离腔最低位置，并在最低位置装有监测装置，即可通过监测装置检测到有泄漏流体介质存在的信息。

通过在隔离腔内预置传感器，采用传感器检测隔离腔内是否存在流体介质，并将检测信号传送至报警器实现流体介质的泄漏监测。具体地，当隔离腔内存在流体介质时，传感器检测到介质存在的信号，将信号传送至隔离腔外的报警器实现流体泄漏监测。

见图1，基于上述方法的一种多流体热交换时防止窜腔且可监测泄漏的换热器，它包括壳体，在壳体内设有换热器芯体，所述换热器芯体包括多个流体工作通道汇集而成的热交换区1，每个流体工作腔端部的封头腔2通过连接隔板1-1与热交换区1分割开，在封头腔2与热交换区1之间的连接隔板1-1处均设有隔离腔3，在隔离腔3内设有监测装置4。

所述的隔离腔3包括由所述连接隔板1-1和与之对应设置的挡板结构1-2构成的引流腔体301，及与引流腔体301相连通的便于收集泄漏流体介质的聚液腔体302，所述监测装置4设置在聚液腔体302内。通过设置聚液腔体302，便于泄漏流体介质的收集，同时便于监测装置4采集流体介质存在的信号，进行传输及报警。

换热器可以为管壳式换热器、板翅式换热器或其它结构的换热器。所述的连接隔板1-1、挡板结构1-2根据换热器的结构为多种结构匹配设置。

见图2-图3，针对管壳式换热器，包括管壳5，在管壳5上设有连通壳程工作腔5-1的第一进口501、第一出口502，在壳程工作腔5-1内设有管束6，所述管束6构成管程工作腔6-1，所述壳程工作腔5-1与管程工作腔6-1构成热交换区；管壳5两端设有与管程工作腔6-1连通的第一封头腔6-2，第一封头腔6-2上设有与管程工作腔6-1连通的第二进口601、第二出口602。在管壳式换热器的热交换区与第一封头腔6-2之间设置隔离腔3；针对管壳式换热器，所述的隔离腔3包括壳程工作腔端部的第一挡板8、管程工作腔端部的第一隔板7，在两者间留有的间隙构成隔离腔。

所述壳程工作腔端部的第一挡板8、管程工作腔端部的第一隔板7均为与管壳5端面尺寸适配的孔板，在孔板上开设有与管束6适配的通孔。装配时，管束6穿过壳程工作腔5-1及第一隔板7、第一挡板8上的通孔，其两端与管壳5两端通过第一隔板7、第一挡板8隔开，在第一隔板7、第一挡板8之间留有间隙，最后采用焊接方式或其他密封连接方式，实现孔板与管程、壳程端部密封连接，第一隔板7、第一挡板8之间留有的间隙构成隔离腔。当管壳式换热器损坏时，通常是管束6外壁与第一挡板8或管束6外壁与第一隔板7的密封连接部位发生泄漏，此时无论是壳程工作腔5-1内流体介质泄漏，还是管程工作腔6-1内的流体介质泄漏，泄漏的流体介质仅从管束6的外壁泄漏至隔离腔，而不会导致管程工作腔6-1与壳程工作腔5-1内流体介质相互串腔，从而避免系统被污染甚至损坏。

见图4-图9，针对板翅式换热器，包括外壳9，在板翅式换热器外壳9内设有多组分层排布的介质流道结构组合而成的芯体10，所述芯体10即为板翅式换热器的热交换区，所述芯体10的四端设置与流道对应连通的第二封头腔9-1，第二封头腔9-1上设有与对应流道连通的介质进口、介质出口，在板翅式换热器的热交换区与第二封头腔9-1之间设置隔离腔3；其中，每组流道形状结构由上垫板1001、下垫板1002及设置在二者之间的流道翅片1003叠装组成，每组流道翅片形状结构即为一个通道；针对板翅式换热器，所述的隔离腔3包括设置在流道翅片1003端部的第二隔板11及设置在第二隔板11侧部的第二挡板12，二者上下侧分别与上垫板1001、下垫板1002密封连接，在第二隔板11和第二挡板12之间的间隙，即可构成隔离腔的引流腔体301；并且在板翅式外壳9四角处设有与引流腔体301连通的聚液腔体302，所述监测装置4设置在聚液腔体302内。

所述第二挡板12与第二隔板11的厚度相同，装配时，第二挡板12设置在上垫板1001、下垫板1002之间，且与第二隔板11之间留有间隙，采用焊接方式或其他密封连接方式实现第二挡板12与上垫板1001、下垫板1002密封连接，第二挡板12与第二隔板11之间构成引流腔体301。当板翅式换热器损坏时，通常是上垫板1001、下垫板1002与第二隔板11的密封连接部位发生泄漏，此时工作腔内流体介质泄漏至隔离腔3，而不会流窜至介质工作通道内，避免流体介质相互污染及系统污染。

所述第二隔板11、第二挡板12一侧均为锥形结构，第二挡板12锥形尖顶在第二隔板11平面一侧上，并采用焊接方式或其他密封连接方式与上垫板1001、下垫板1002密封连接，使第二挡板12与第二隔板11之间构的三角形区域构成隔离腔的引流腔体301。

所述监测装置4包括设置在聚液腔体302内的用于检测流体介质存在的传感器，其与设置在隔离腔3外的远程监控终端电信连接；当隔离腔的聚液腔体302内存在泄漏流体介质时，通过传感器将检测信号发送至报警器，可以及时发现换热器泄漏，以及时进行维修、更换，避免造成经济损失。其中，所述的传感器可以为液位传感器或其他能监测有流体介质存在的传感器，所述远程监控终端可以为设置在隔离腔3外的报警器，通过传感器将检测到有流体介质存在的信号发送至报警器，即可直观地实现对介质泄漏的监测，其结构简单，成本低廉。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明结构具体数量作任何形式保密的限制，任何未脱离本发明技术方案方法的内容、依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。