润滑科技信息平台

专利摘要

本发明涉及一种适用于扩散焊接混合式换热器的自动清洗装置，换热器的冷热流体的进出口状态参数监测模块包括翅片通道的烟气热流体物性参数的监测装置和刻蚀通道的S‑CO2冷流体物性参数的监测装置；分析控制模块包括换热器的效能分析模块和机械清洗装置的机械清洗控制模块；进出口状态参数监测模块的各传感器将测量的信号传送给效能分析模块进行处理，效能分析模块根据运行状态参数评估换热器的运行效能，进而判断换热器是否需要清洗；机械清洗控制模块根据效能分析模块的指令，控制机械清洗装置完成自动清洗。本发明可根据换热器的运行状态判断是否进行清洗，且换热器的清洗在换热器的封头内完成，不需要拆卸换热器。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202110953848.6
申请日期:
2021-08-19
专利申请人:
武汉理工大学
分类号:
F28G9/00 ; F28G15/00 ; F28G15/02
发明/设计人:
严新平，王佳伟，孙玉伟，卢明剑，丁传茂
权利要求: 1.一种适用于扩散焊接混合式换热器的自动清洗装置，所述扩散焊接混合式换热器的换热流道包括翅片通道和刻蚀通道，其特征在于，所述自动清洗装置包括换热器的冷热流体的进出口状态参数监测模块、主控电脑的分析控制模块、混合式换热器的机械清洗装置；所述进出口状态参数监测模块包括翅片通道的烟气热流体物性参数的监测装置和刻蚀通道的S-CO2冷流体物性参数的监测装置；所述分析控制模块包括换热器的效能分析模块和对于机械清洗装置的机械清洗控制模块；所述机械清洗装置包括位于换热器封头内部的清洗机、升降装置、翅片定位装置、局部密封装置，以及位于换热器封头外部的清洗液循环器；所述清洗机、升降装置、翅片定位装置、局部密封装置在翅片通道的进出口封头内各设置一套，其中，所述升降装置沿竖向安装于换热器的上端侧板与下端侧板之间，所述清洗机安装于所述升降装置上，并能沿升降装置上下移动，所述局部密封装置安装于所述清洗机上，局部密封装置与单个翅片通道的截面适配设计，所述翅片定位装置安装于所述清洗机上；所述清洗液循环器的出液口与回液口分别通过管路与翅片通道两端封头内的清洗机连通，清洗液从清洗液循环器通过封头进入清洗机，清洗完成后再从另一侧清洗机流出封头，循环往复清理；所述进出口状态参数监测模块的各传感器均与所述分析控制模块的效能分析模块连接，将测量的信号传送给所述效能分析模块进行处理，效能分析模块根据运行状态参数评估换热器的运行效能，进而判断换热器是否需要清洗；所述机械清洗装置与所述机械清洗控制模块连接，所述机械清洗控制模块根据效能分析模块的指令，控制机械清洗装置完成自动清洗。2.根据权利要求1所述的适用于扩散焊接混合式换热器的自动清洗装置，其特征在于，所述清洗机包括内部储液箱和清洗液喷口，所述内部储液箱通过管路与所述清洗液循环器连通，内部储液箱中的清洗液通过所述清洗液喷口喷射至翅片通道，在翅片流道清洗后，通过另一侧清洗机，回到清洗液循环器中。3.根据权利要求1所述的适用于扩散焊接混合式换热器的自动清洗装置，其特征在于，所述升降装置包括分别设置于所述清洗机两侧的两组传动机构，每组传动机构包括安装于换热器下端侧板的支架、安装于所述支架上的下端链轮及其驱动电机、安装于换热器上端侧板的上端链轮以及安装于两个链轮之间的传动链条；所述清洗机的两侧为与所述传动链条适配的齿轮结构，在传动链条的带动下实现整体的升降运动；所述翅片通道两侧清洗机的相对位置始终保持一致。4.根据权利要求1所述的适用于扩散焊接混合式换热器的自动清洗装置，其特征在于，所述翅片定位装置为电驱动定位器，每一层翅片通道上均设置两个定位点，当所述电驱动定位器移动至所述定位点处时，所述机械清洗控制模块根据电驱动定位器的信号控制所述升降装置停止运行，使得清洗机固定在待清洗的翅片通道进口处。5.根据权利要求1所述的适用于扩散焊接混合式换热器的自动清洗装置，其特征在于，所述局部密封装置为移动式动密封装置，当清洗机在翅片通道处定位，移动式动密封装置开始密封，清洗结束后，密封停止。6.根据权利要求1所述的适用于扩散焊接混合式换热器的自动清洗装置，其特征在于，所述烟气热流体物性参数的监测装置包括分别安装于混合式换热器烟气进口、烟气出口的两组流量传感器、温度传感器、压力传感器，对热流体的进出口的流量、温度、压力进行监测；所述S-CO2冷流体物性参数的监测装置包括分别安装于混合式换热器S-CO2进口、S-CO2出口的两组流量传感器、温度传感器、压力传感器，对冷流体的进出口的流量、温度、压力进行监测。7.一种适用于扩散焊接混合式换热器的自动清洗方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的装置进行清洗，包括以下步骤：S1、通过所述进出口状态参数监测模块监测翅片通道的烟气热流体物性参数和刻蚀通道的S-CO2冷流体物性参数，所述物性参数包括流体的流量、温度、压力；S2、所述效能分析模块将传感器的信号处理成所需的数据，通过分析换热器冷热流体的进口流量、温度、压力状态，得出换热器的理论传热系数；然后分析换热器的冷热流体的进出口状态，得到换热器实际传热系数，进而得出换热器的实际效能；当换热器实际效能低于预设效能时，停止换热器的烟气热流体的进入，通过所述机械清洗控制模块控制所述机械清洗装置开展清洗工作；S3、所述机械清洗装置接到清洗指令后，首先通过所述升降装置和翅片定位装置找到需要清洗的翅片的位置，并进行密封，将需要清洗的翅片通道外界环境隔离开；然后清洗液从进口端清洗机的喷口喷出，通过翅片通道并进行清洗，清洗完成后清洗液回到出口端清洗机中，再通过清洗机进行吹空；S4、通过所述升降装置和翅片定位装置将清洗机调节至下一组翅片通道位置，并按照S3中的步骤对该翅片通道进行清洗；直至完成所有翅片通道的清洗；在清洗过程中通过所述机械清洗控制模块调节清洗与吹空时间，确保清洗效果。8.根据权利要求7所述的适用于扩散焊接混合式换热器的自动清洗方法，其特征在于，步骤S2中，混合式换热器的理论传热系数由以下公式计算得到：其中，K1为混合式换热器的理论传热系数，以翅片侧为基准，h1为翅片通道的对流换热系数，h2为刻蚀通道的对流换热系数，A1为翅片通道的换热面积，A2为刻蚀通道的换热面积，δ为金属壁厚，λ为金属的导热系数；式(1)中，h1和h2均通过下式计算：其中，h为对流换热系数，Nu为努塞尔数，K为静止流体的导热系数，D为水力直径；式(2)中，Nu通过以下公式计算：Nu＝aRebPrc (3)其中，Re为雷诺数，可以由流体的进口状态以及流道的结构计算得到；Pr为普朗特数，可以根据流体状态查到；系数a、b、c为定值，可以查找传热关系式得到。9.根据权利要求8所述的适用于扩散焊接混合式换热器的自动清洗方法，其特征在于，步骤S2中，混合式换热器的实际传热系数的计算方法如下：1)混合式换热器的实际的传热量Q1＝m1(h1,i-h1,o)Q2＝m2(h2,o-h2,i)其中，Q1为翅片内流体的放热量，Q2为刻蚀板内流体的吸热量，Qave为冷热流体的传热量，m1为翅片通道内流体的质量流量，m2为刻蚀通道内流体的质量流量，h1,i、h1,o分别为翅片通道流体的进口和出口焓值，h2,i、h2,o分别为刻蚀通道流体的进口和出口焓值；2)混合式换热器的实际传热系数其中，K0为混合式换热器的实际总传热系数；A1为翅片通道的换热面积；ΔTLMTD为对数平均温差，采用下式计算：其中，Th,i为翅片侧进口温度，Th,o为翅片侧出口温度，Tc,i为刻蚀板侧进口温度，Tc,o为刻蚀板侧出口温度。10.根据权利要求9所述的适用于扩散焊接混合式换热器的自动清洗方法，其特征在于，步骤S2中，混合式换热器的实际效能采用下式计算：其中当0≤η≤0.8时，判断换热器需要清洗；当0.8<η≤1时，判断换热器不需要清洗。