一种空气换热装置及其换热方法

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，具体涉及一种空气换热装置及其换热方法。

背景技术

空气换热装置又名散热器或散热排管，是以冷热媒介进行冷却或加热空气的换热装置中的主要设备，通入高温水、蒸汽或高温导热油可以加热空气；通入盐水或低温水冷却空气，因此被广泛用在轻工、建筑、机械、纺织、印染、电子、食品、淀粉、医药、冶金涂装等各种行业中的热风采暖、空调、冷却、冷凝、除湿、烘干等。

管式换热器是目前化工行业应用最多的一类换热器，管式换热器虽然在换热效率、结构紧凑性和单位传热面积的金属消耗量等方面都不如其它新型换热器，但它具有结构坚固、可靠、适应性强、易于制造、能承受较高的操作压力和温度等优点。在高温、高压和大型换热器中，管式换热器仍占绝对优势。

但是，现有的用于化工行业的管式换热器在使用过程中不能根据需要调整换热器的换热量，使得换热器的工作效率收到限制；同时，现有的换热器使用稳定性较差，难以维持长时间的高效运行。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种空气换热装置及其换热方法。

本发明的技术方案为：一种空气换热装置，包括壳体、管道组件和调节组件；壳体下端设置有裙座筒体，裙座筒体底部设置有基础环板，壳体底部设置有进水管，顶部设置有出水管，壳体侧壁靠上位置设置有排气管，侧壁靠下位置设置有进气管；

管道组件包括第一盘管、第二盘管和竖管，第一盘管和第二盘管均设置有两个，两个第一盘管分设置在壳体内部上下两端；两个第二盘管分别一一对应套设在两个第一盘管内部，位于壳体内部下端的第一盘管通过伸缩管与进气管连接；位于壳体内部上端的第一盘管通过伸缩管与排气管连接；竖管设置有数个，各个竖管均匀分布在两个第一盘管和两个第二盘管之间；竖管包括支管和延长管，支管设置有两个，延长管活动套设在两个支管之间，各个延长管分别通过管座与壳体的内壁固定连接，管座上设置有过水孔；位于第一盘管和第二盘管的支管之间通过固定杆连接；

调节组件设置在壳体上，调节组件用于调节同一个竖管上两个支管在延长管上的长度。

进一步地，调节组件包括齿轮箱、微型电机、安装套和驱动杆；安装套设置有两个，两个安装套分别套设在于两个第一盘管连接的各个支管外部，两个安装套的两侧通过螺纹杆活动连接，两个螺纹杆的下端均设置有第一冠状齿轮，齿轮箱套设在壳体的外壁上，齿轮箱内部转动卡接有驱动齿圈，微型电机设置在齿轮箱的外壁上，微型电机为驱动齿圈提供动力，驱动杆设置两个，两个驱动杆分别贯穿壳体，两个驱动杆分别通过第二冠状齿轮与两个第一冠状齿轮啮合连接，分别通过第三冠状齿轮与驱动齿圈啮合连接；使用时，利用微型电机带动驱动齿圈旋转，从而使得驱动杆带动螺纹杆旋转，对支管在延长管上的长度进行调节，从而对实现换热效率的调节。

进一步地，壳体内部竖直设置有立管，立管位于第二盘管内部，立管下端与进水管连接，上端设置有匀水板，通过设置立管和匀水板，有利于提高外部水源的换热效率。

进一步地，壳体外部套设有防护筒，进水管、出水管、排气管和进气管均贯穿防护筒；通过设置防护筒，一方面能够减少壳体内部热量的损失，另一方面能够避免由于壳体温度过高而对外部设施造成安全隐患。

进一步地，还包括PLC控制器，进水管、进气管上均设置有流量计和电磁流量阀，流量计和电磁流量阀分别与PLC控制器电性连接；通过PLC控制器控制各个电磁流量阀的开度，能够实现装置进气量以及进水量的动态调节，有利于提高装置的实用性。

进一步地，壳体内部上下两端均设置有抗震环，位于壳体内部上下两端的各个支管分别一一对应贯穿抗震环，且分别与抗震环固定连接；通过设置抗震环能够避免温度过高时，支管产生热震而损坏。

进一步地，壳体与抗震环连接处设置有缓冲槽，缓冲槽内部且位于抗震环的上下两端均设置有弹性块，通过设置缓冲槽和弹性块，有利于提高装置运行时的稳定性，提高装置的可靠性。

进一步地，出水管内部设置有温度传感器，出水管与进水管之间设置有循环管，循环管上设置有切换阀，通过设置循环管，便于根据需要进行二次换热。

进一步地，壳体侧壁上设置有吊耳，利用吊耳便于对装置进行组装以及运输。

本发明还提供了一种空气换热方法，包括以下步骤：

S1、将进气管与外部热源连接，将进水管外部水源连接；

S2、外部热源依次进通过第一盘管、第二盘管和竖管，并最终经过排气管排出壳体进行收集；

S3、进入壳体内部的水源与第一盘管、第二盘管和竖管的热源换热后温度变高，并最终经过出水管排出壳体，供下游设备使用；

S4、装置运行过程中，根据下游设备对于水温的需求，利用调节组件调节支管在延长管上的长度，实现第一盘管、21-第二盘管和竖管与外部水源热交换量的调节。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几点：

第一、本发明的装置结构设计合理，通过在壳体内部设置有两组套设在一起的竖管，极大的提高了装置的换热效率，从而提高了化工行业的生产效率以及经济效益；

第二、本发明利用调节组件对竖管的高度进行调节，从而使得本发明能够根据化工生产对于出水管出水温度的需求，对竖管的换热面积进行动态调节，提高了本发明的实用性；

第三、本发明通过在壳体外部设置防护筒，一方面能够减少壳体内部热量的损失，提高换热效率，另一方面能够避免由于壳体温度过高而对外部设施造成安全隐患，提高了装置的安全性。

附图说明

图1是本发明的纵剖图；

图2是本发明的调节组件与壳体的连接示意图；

图3是本发明的主视图；

图4是本发明的图1中A处的局部示意图；

图5是本发明的第一盘管和第二盘管的连接示意图；

图6是本发明的延长管与壳体的连接示意图；

图7是本发明图2中B处的局部示意图；

其中，1-壳体、10-裙座筒体、11-基础环板、12-进水管、13-出水管、14-排气管、15-进气管、16-缓冲槽、160-弹性块、17-循环管、18-吊耳、2-管道组件、20-第一盘管、21-第二盘管、22-竖管、220-支管、221-延长管、222-管座、223-过水孔、3-调节组件、30-齿轮箱、31-微型电机、32-安装套、33-驱动杆、330-过第二冠状齿轮、331-第三冠状齿轮、34-螺纹杆、340-第一冠状齿轮、35-驱动齿圈、4-立管、40-匀水板、5-防护筒、6-抗震环。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的一种空气换热装置，包括壳体1、管道组件2和调节组件3；壳体1下端设置有裙座筒体10，裙座筒体10底部设置有基础环板11，壳体1底部设置有进水管12，顶部设置有出水管13，壳体1侧壁靠上位置设置有排气管14，侧壁靠下位置设置有进气管15；

如图1、2、5、6所示，管道组件2包括第一盘管20、第二盘管21和竖管22，第一盘管20和第二盘管21均设置有两个，两个第一盘管20分设置在壳体1内部上下两端；两个第二盘管21分别一一对应套设在两个第一盘管20内部，且相互导通；位于壳体1内部下端的第一盘管20通过伸缩管与进气管15连接；位于壳体1内部上端的第一盘管20通过伸缩管与排气管14连接；竖管22设置有数个，各个竖管22均匀分布在两个第一盘管20和两个第二盘管21之间；竖管22包括支管220和延长管221，支管220设置有两个，延长管221活动套设在两个支管220之间，各个延长管221分别通过管座222与壳体1的内壁固定连接，管座222上设置有过水孔223；位于第一盘管20和第二盘管21的支管220之间通过固定杆连接；

如图2、7所示，调节组件3包括齿轮箱30、微型电机31、安装套32和驱动杆33；安装套32设置有两个，两个安装套32分别套设在于两个第一盘管20连接的各个支管220外部，两个安装套32的两侧通过螺纹杆34活动连接，两个螺纹杆34的下端均设置有第一冠状齿轮340，齿轮箱30套设在壳体1的外壁上，齿轮箱30内部转动卡接有驱动齿圈35，微型电机31设置在齿轮箱30的外壁上，微型电机31为驱动齿圈35提供动力，驱动杆33设置两个，两个驱动杆33分别贯穿壳体1，两个驱动杆33分别通过第二冠状齿轮330与两个第一冠状齿轮340啮合连接，分别通过第三冠状齿轮331与驱动齿圈35啮合连接，微型电机31为市售产品。

实施例2

本实施例记载的是实施例1的一种空气换装置的换热方法。包括以下步骤：

S1、将进气管15与外部热源连接，将进水管12外部水源连接；

S2、外部热源依次进通过第一盘管20、第二盘管21和竖管22，并最终经过排气管14排出壳体1进行收集；

S3、进入壳体1内部的水源与第一盘管20、第二盘管21和竖管22的热源换热后温度变高，并最终经过出水管13排出壳体1，供下游设备使用；

S4、将微型电机31与外部电源连接，装置运行过程中，根据下游设备对于水温的需求，利用微型电机31带动驱动齿圈35旋转，从而使得驱动杆33带动螺纹杆34旋转，对支管220在延长管221上的长度进行调节，实现第一盘管20、21-第二盘管21和竖管22与外部水源热交换量的调节。

实施例3

如图1所示，一种空气换热装置，包括壳体1、管道组件2、调节组件3和PLC控制器；壳体1下端设置有裙座筒体10，裙座筒体10底部设置有基础环板11，壳体1底部设置有进水管12，顶部设置有出水管13，壳体1侧壁靠上位置设置有排气管14，侧壁靠下位置设置有进气管15；壳体1内部竖直设置有立管4，立管4位于第二盘管21内部，立管4下端与进水管12连接，上端设置有匀水板40；壳体1外部套设有防护筒5；进水管12、进气管15上均设置有流量计和电磁流量阀，

如图1、2、5、6所示，管道组件2包括第一盘管20、第二盘管21和竖管22，第一盘管20和第二盘管21均设置有两个，两个第一盘管20分设置在壳体1内部上下两端；两个第二盘管21分别一一对应套设在两个第一盘管20内部，且相互导通；位于壳体1内部下端的第一盘管20通过伸缩管与进气管15连接；位于壳体1内部上端的第一盘管20通过伸缩管与排气管14连接；竖管22设置有数个，各个竖管22均匀分布在两个第一盘管20和两个第二盘管21之间；竖管22包括支管220和延长管221，支管220设置有两个，延长管221活动套设在两个支管220之间，各个延长管221分别通过管座222与壳体1的内壁固定连接，管座222上设置有过水孔223；位于第一盘管20和第二盘管21的支管220之间通过固定杆连接；

如图2、7所示，调节组件3包括齿轮箱30、微型电机31、安装套32和驱动杆33；安装套32设置有两个，两个安装套32分别套设在于两个第一盘管20连接的各个支管220外部，两个安装套32的两侧通过螺纹杆34活动连接，两个螺纹杆34的下端均设置有第一冠状齿轮340，齿轮箱30套设在壳体1的外壁上，齿轮箱30内部转动卡接有驱动齿圈35，微型电机31设置在齿轮箱30的外壁上，微型电机31为驱动齿圈35提供动力，驱动杆33设置两个，两个驱动杆33分别贯穿壳体1，两个驱动杆33分别通过第二冠状齿轮330与两个第一冠状齿轮340啮合连接，分别通过第三冠状齿轮331与驱动齿圈35啮合连接；

PLC控制器分别与微型电机31、流量计和电磁流量阀电性连接，PLC控制器、微型电机31、流量计和电磁流量阀均为市售产品。

实施例4

本实施例记载的是实施例3的一种空气换热装置的换热方法，包括以下步骤：

S1、将进气管15与外部热源连接，将进水管12外部水源连接；

S2、外部热源依次进通过第一盘管20、第二盘管21和竖管22，并最终经过排气管14排出壳体1进行收集；

S3、进入壳体1内部的水源与第一盘管20、第二盘管21和竖管22的热源换热后温度变高，并最终经过出水管13排出壳体1，供下游设备使用；

S4、装置运行过程中，根据下游设备对于水温的需求，利用PLC控制器控制电磁流量阀的开度，同时控制微型电机31启动，利用微型电机31带动驱动齿圈35旋转，从而使得驱动杆33带动螺纹杆34旋转，对支管220在延长管221上的长度进行调节，实现第一盘管20、21-第二盘管21和竖管22与外部水源热交换量的调节。

实施例5

如图1、3、4所示的一种空气换热装置，包括壳体1、管道组件2、调节组件3和PLC控制器；壳体1下端设置有裙座筒体10，裙座筒体10底部设置有基础环板11，壳体1底部设置有进水管12，顶部设置有出水管13，壳体1侧壁靠上位置设置有排气管14，侧壁靠下位置设置有进气管15；壳体1内部竖直设置有立管4，立管4位于第二盘管21内部，立管4下端与进水管12连接，上端设置有匀水板40；壳体1外部套设有防护筒5；进水管12、进气管15上均设置有流量计和电磁流量阀，壳体1内部上下两端均设置有抗震环6，位于壳体1内部上下两端的各个支管220分别一一对应贯穿抗震环6，且分别与抗震环6固定连接；壳体1与抗震环6连接处设置有缓冲槽16，缓冲槽16内部且位于抗震环6的上下两端均设置有弹性块160；出水管13内部设置有温度传感器，出水管13与进水管12之间设置有循环管17，循环管17上设置有切换阀；壳体1侧壁上设置有吊耳18；

如图1、2、5、6所示，管道组件2包括第一盘管20、第二盘管21和竖管22，第一盘管20和第二盘管21均设置有两个，两个第一盘管20分设置在壳体1内部上下两端；两个第二盘管21分别一一对应套设在两个第一盘管20内部，且相互导通；位于壳体1内部下端的第一盘管20通过伸缩管与进气管15连接；位于壳体1内部上端的第一盘管20通过伸缩管与排气管14连接；竖管22设置有数个，各个竖管22均匀分布在两个第一盘管20和两个第二盘管21之间；竖管22包括支管220和延长管221，支管220设置有两个，延长管221活动套设在两个支管220之间，各个延长管221分别通过管座222与壳体1的内壁固定连接，管座222上设置有过水孔223；位于第一盘管20和第二盘管21的支管220之间通过固定杆连接；

如图2、7所示，调节组件3包括齿轮箱30、微型电机31、安装套32和驱动杆33；安装套32设置有两个，两个安装套32分别套设在于两个第一盘管20连接的各个支管220外部，两个安装套32的两侧通过螺纹杆34活动连接，两个螺纹杆34的下端均设置有第一冠状齿轮340，齿轮箱30套设在壳体1的外壁上，齿轮箱30内部转动卡接有驱动齿圈35，微型电机31设置在齿轮箱30的外壁上，微型电机31为驱动齿圈35提供动力，驱动杆33设置两个，两个驱动杆33分别贯穿壳体1，两个驱动杆33分别通过第二冠状齿轮330与两个第一冠状齿轮340啮合连接，分别通过第三冠状齿轮331与驱动齿圈35啮合连接；

PLC控制器分别与微型电机31、流量计、电磁流量阀、温度传感器和切换阀电性连接，PLC控制器、微型电机31、流量计、电磁流量阀、温度传感器和切换阀均为市售产品。

实施例6

本实施例记载的是实施例5的一种空气换热装置的换热方法，包括以下步骤：

S1、将进气管15与外部热源连接，将进水管12外部水源连接；

S2、外部热源依次进通过第一盘管20、第二盘管21和竖管22，并最终经过排气管14排出壳体1进行收集；

S3、进入壳体1内部的水源与第一盘管20、第二盘管21和竖管22的热源换热后温度变高，并最终经过出水管13排出壳体1，供下游设备使用；

S4、装置运行过程中，根据下游设备对于水温的需求，利用PLC控制器控制电磁流量阀的开度，同时控制微型电机31启动，利用微型电机31带动驱动齿圈35旋转，从而使得驱动杆33带动螺纹杆34旋转，对支管220在延长管221上的长度进行调节，实现第一盘管20、21-第二盘管21和竖管22与外部水源热交换量的调节；

S5、当出水管13内温度传感器监测到出水温度未达到设定值时，通过PLC控制器控制切换阀开启，实现出水管13、循环管17和进水管12之间的导通，对外部水源进行二次换热。