技术领域
[0001] 本
发明属于石油化工技术领域，具体的说是一种石油化工用热交换器。
背景技术
[0002] 热交换器是将热
流体的部分热量传递给冷流体的设备，热交换器是化工、石油、动
力及其它许多工业部
门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中热交换器可作为加热器、冷却器、
冷凝器、
蒸发器和
再沸器等，应用十分广泛。现有的热交换器种类繁多，结构差别较大，然而大都存在着热交换效率低，结构复杂等缺点。
[0003]
专利文献1：一种石油化工用热交换器，
申请号：2016204565693
[0004] 上述专利文献1中，通过在
水箱内设置散
热管和矩形隔板来实现热交换，虽然可以实现热交换，但因水箱内的介质相互流动量少，使得进液管和出液管附近的介质得不到很好的流动而变得
温度越来越高，而远离进液管和出液管的介质却保持较低温度，使得该石油化工用热交换器交换效率并没有想象的高，并且，该石油化工用热交换器对待冷却物的冷却并不是十分均匀，使得热交换效果不佳。
发明内容
[0005] 为了弥补
现有技术的不足，本发明提出的一种石油化工用热交换器，本发明的主要目的在于提高石油化工用热交换器的热交换效率。本发明通过伸缩
气缸推动
滑板上下滑动，在滑板下滑时，介质进入腔室内的冷却介质可迅速单向进入滑板上方空间实现冷却介质流动，促进热交换管内的待冷却物冷却；在滑板上滑时，滑板上方空间内的冷却介质被
挤压而单向流到介质流出腔室，使得已经被热交换的冷却介质流出，提高了待冷却物的冷却效率。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种石油化工用热交换器，包括冷却箱、进液管、出液管、热交换管、滑板、伸缩气缸、弹性防水布和隔板，所述进液管位于冷却箱的下部，进液管为待冷却物的进箱口；所述出液管位于冷却箱的下部，出液管为待冷却物的出箱口；所述冷却箱上设置有介质入口和介质出口，且介质入口位于进液管处，冷却箱内装有冷却介质，冷却介质为水或液氮；所述热交换管位于进液管和出液管之间，热交换管连通进液管和出液管，且热交换管的材料为透明的有机玻璃或透明的聚四氟乙烯；所述滑板将冷却箱分隔为上部和下部，滑板与冷却箱内壁以及热交换管外壁为滑动连接，滑板的下端与伸缩气缸上端固连，滑板上设置有流向相反且分立于伸缩气缸两侧的单向
阀一和
单向阀二；所述伸缩气缸位于介质入口和介质出口之间，伸缩气缸用于推动滑板在冷却箱内上下滑动；所述单向阀一位于介质入口的一侧；所述弹性防水布与隔板的上端连接，弹性防水布与隔板一起将冷却箱中滑板以下空间密封隔绝为介质进入腔室和介质流出腔室。工作时，待冷却物从进液管进入，待冷却物通
过热交换管流到出液管并从出液管流出，冷却介质从介质入口进入，在伸缩气缸推动滑板下压过程中，位于介质进入腔室的冷却介质通过单向阀一单向进入滑板上方空间内，在伸缩气缸推动滑板上压的过程中，滑板上方空间内的冷却介质受压而从单向阀二溢出到介质流出腔室内，并从介质流出腔室的介质出口处流出，滑板在冷却箱内上下移动促进了冷却介质的流动和热交换；在冷却介质依次通过介质进入腔室、滑板的上方空间和介质流出腔室的过程中，促进了冷却介质的流动，使得冷却介质受热均匀，也使得待冷却物在通
过冷却介质的过程中被充分冷却，一方面提高待冷却物的冷却效果，另一方面提高了待冷却物的冷却效率。
[0007] 所述热交换管包括螺旋向相同的螺旋流道一和螺旋流道二；所述螺旋流道二与螺旋流道一同回转线，螺旋流道二套设于螺旋流道一外侧，螺旋流道二与螺旋流道一之间布置有多个通孔。工作时，待冷却物从进液管进入，待冷却物通过热交换管流到出液管并从出液管流出，冷却介质从介质入口进入，待冷却物在热交换管内流动的过程中，待冷却物分别从螺旋流道一和螺旋流道二的一端进入而从螺旋流道一和螺旋流道二的另一端流出，螺旋流道一和螺旋流道二延长了待冷却物的流动路径以及待冷却物和冷却介质间接
接触的面积，有利于提高待冷却物被冷却的效果，同时，因螺旋流道二位于螺旋流道一外侧，使得螺旋流道二与热交换管的表面距离接近，而螺旋流道二的总路径又长于螺旋流道一的总路径，使得螺旋流道二内的待冷却物温度低于螺旋流道一内的待冷却物的温度，螺旋流道一和螺旋流道二之间设置有通孔，有利于促进螺旋流道一和螺旋流道二内的待冷却物温度均衡，在螺旋流道一和螺旋流道二内的待冷却物共同交汇于出液管，将再次促进螺旋流道一和螺旋流道二内的待冷却物温度均衡，有利于提高待冷却物被冷却的效果。
[0008] 所述热交换管的外壁上均布有多个与热交换管外壁紧固贴合的弹性气囊一；所述弹性气囊一为半椭圆形，弹性气囊一上设置有多个气孔；所述滑板与热交换管连接处的孔为两端大中间小的光滑
瓶颈状，光滑瓶颈状的孔有利于滑板挤压弹性气囊一。工作时，部分冷却介质流入到弹性气囊一内，伸缩气缸推动滑板在热交换管上来回滑动，滑板将来回挤压弹性气囊一，使弹性气囊一不断的吸入新的冷却介质再不断将已经受热的冷却介质挤压出，促进了冷却介质的流动，使得热交换管内的待冷却物更好的被冷却，有利于提高待冷却物的冷却效率。
[0009] 所述进液管上设置有充气模
块，且充气模块位于冷却箱外；所述充气模块利用进液管上流过的待冷却物散发的热量来间接的压缩空气，使被压缩的空气向伸缩气缸供气。工作时，充气模块利用进液管上流过的待冷却物散发的热量来间接的压缩空气，使被压缩的空气向伸缩气缸供气，使得待冷却物带来的热量部分被有效利用，使得石油化工用热交换器上的伸缩气缸运动的
能量自给自足，有利于减少石油化工用热交换器对
能源的消耗。
[0010] 所述充气模块包括缸体、
弹簧、
活塞杆、弹性气囊二和
挡板，所述
活塞杆与进液管垂直固连，活塞杆的端部布置有活塞，且活塞位于缸体内，活塞杆为塑料材料；所述弹簧布置在缸体的内壁和活塞之间的活塞杆上；所述挡板固定于冷却箱外壁上，且挡板位于缸体移动方向的后部；所述弹性气囊二固定于挡板上，弹性气囊二位于缸体和挡板之间，弹性气囊二与伸缩气缸之间连通有气管；所述缸体内装有易于热胀冷缩的膨胀液且膨胀液位于活塞和缸体的末端之间，缸体的前端与进液管的曲面相适配，缸体的材料为
铝合金或紫
铜；所述膨胀液受活塞杆的导热而热胀，使缸体被推送向弹性气囊二而压缩弹性气囊二，膨胀液为水
银或酒精。工作时，在膨胀液未受热时，缸体的端部与进液管的管外表面贴合，在进液管内通入温度较高的待冷却物后，在待冷却物流到缸体处时，进液管内的待冷却物通过进液管的管壁和缸体将热量传递给膨胀液使膨胀液受
热膨胀，膨胀液受热膨胀后将挤压缸体，使缸体压缩弹性气囊二，同时，弹簧被压缩，使得缸体脱离进液管，经过一段时间后，缸体、膨胀液均冷却，膨胀液收缩，弹簧恢复使得缸体又与进液管的外壁贴合，从而使得膨胀液再次受热膨胀，弹性气囊二再次被压缩而向伸缩气缸供气。
[0011] 所述冷却箱内设置有介质
搅拌机构；所述介质搅拌机构包括
叶轮一、叶轮二和
涡轮蜗杆传动机构，所述叶轮二位于冷却箱上部，叶轮二与叶轮一之间通过涡轮蜗杆传动机构连接传动；所述叶轮一位于介质流出腔室内，且叶轮一位于单向阀二出口处，叶轮一受单向阀二处流出的液体冲击而转动。工作时，在伸缩气缸的作用下，滑板向上运动挤压滑板上方空间内的冷却介质，使冷却介质受压而从单向阀二处快速流出，在单向阀二处快速流出的冷却介质冲击在叶轮一上，使得叶轮一转动，转动的叶轮一通过涡轮蜗杆传动机构将动力传递给叶轮二，使得叶轮二对滑板上方空间内的冷却介质推动搅拌，使得滑板上方空间内的冷却介质产生内循环，有利于促进冷却介质温度的均衡，避免热交换管处的局部冷却介质温度过高，有利于待降温物的冷却，提高待降温物的冷却效率。
[0012] 本发明的有益效果如下：
[0013] 1.本发明通过伸缩气缸推动滑板上下滑动，在滑板下滑时，介质进入腔室内的冷却介质可迅速单向进入滑板上方空间实现冷却介质流动，促进热交换管内的待冷却物冷却；在滑板上滑时，滑板上方空间内的冷却介质被挤压而单向流到介质流出腔室，使得已经被热交换的冷却介质流出，提高了待冷却物的冷却效率。
[0014] 2.本发明通螺旋流道一和螺旋流道二延长了待冷却物的流动路径以及待冷却物和冷却介质间接接触的面积，有利于提高待冷却物被冷却的效果；通过在螺旋流道一和螺旋流道二之间设置有通孔，使得螺旋流道一和螺旋流道二内的待冷却物温度均衡，有利于待冷却物的冷却效果提高。
[0015] 3.本发明通过伸缩气缸推动滑板在热交换管上来回滑动，滑板来回挤压弹性气囊一，使弹性气囊一不断的吸入新的冷却介质再不断将已经受热的冷却介质挤压出，促进了冷却介质的流动，使得热交换管内的待冷却物更好的被冷却，有利于提高待冷却物的冷却效率。
[0016] 4.本发明通过充气模块内的膨胀液热胀冷缩的特性，使得缸体间歇挤压弹性气囊，使得弹性气囊不断为伸缩气缸供气，解决了伸缩气缸需要外界供气的麻烦，有利于提高石油化工用热交换器对能量的利用率。
附图说明
[0017] 图1是本发明的石油化工用热交换器结构示意图；
[0018] 图中：冷却箱1、进液管11、出液管12、介质入口13、介质出口14、介质进入腔室15、介质流出腔室16、热交换管2、螺旋流道一21、螺旋流道二22、通孔23、弹性气囊一24、滑板3、单向阀一31、单向阀二32、伸缩气缸33、弹性防水布34、隔板35、充气模块4、缸体41、膨胀液411、弹簧42、活塞杆43、弹性气囊二44、挡板45、介质搅拌机构5、叶轮一51、叶轮二52、涡轮蜗杆传动机构53。
具体实施方式
[0019] 使用图1对本发明一实施方式的一种石油化工用热交换器进行如下说明。
[0020] 如图1所示，本发明所述的一种石油化工用热交换器，包括冷却箱1、进液管11、出液管12、热交换管2、滑板3、伸缩气缸33、弹性防水布34和隔板35，所述进液管11位于冷却箱1的下部，进液管11为待冷却物的进箱口；所述出液管12位于冷却箱1的下部，出液管12为待冷却物的出箱口；所述冷却箱1上设置有介质入口13和介质出口14，且介质入口13位于进液管11处，冷却箱1内装有冷却介质，冷却介质为水或液氮；所述热交换管2位于进液管11和出液管12之间，热交换管2连通进液管11和出液管12，且热交换管2的材料为透明的有机玻璃或透明的聚四氟乙烯；所述滑板3将冷却箱1分隔为上部和下部，滑板3与冷却箱1内壁以及热交换管2外壁为滑动连接，滑板3的下端与伸缩气缸33上端固连，滑板3上设置有流向相反且分立于伸缩气缸33两侧的单向阀一31和单向阀二32；所述伸缩气缸33位于介质入口13和介质出口14之间，伸缩气缸33用于推动滑板3在冷却箱1内上下滑动；所述单向阀一31位于介质入口13的一侧；所述弹性防水布34与隔板35的上端连接，弹性防水布34与隔板35一起将冷却箱1中滑板3以下空间密封隔绝为介质进入腔室15和介质流出腔室16。工作时，待冷却物从进液管11进入，待冷却物通过热交换管2流到出液管12并从出液管12流出，冷却介质从介质入口13进入，在伸缩气缸33推动滑板3下压过程中，位于介质进入腔室15的冷却介质通过单向阀一31单向进入滑板3上方空间内，在伸缩气缸33推动滑板3上压的过程中，滑板3上方空间内的冷却介质受压而从单向阀二32溢出到介质流出腔室16内，并从介质流出腔室
16的介质出口14处流出，滑板3在冷却箱1内上下移动促进了冷却介质的流动和热交换；在冷却介质依次通过介质进入腔室15、滑板3的上方空间和介质流出腔室16的过程中，促进了冷却介质的流动，使得冷却介质受热均匀，也使得待冷却物在通过冷却介质的过程中被充分冷却，一方面提高待冷却物的冷却效果，另一方面提高了待冷却物的冷却效率。
[0021] 如图1所示，所述热交换管2包括螺旋向相同的螺旋流道一21和螺旋流道二22；所述螺旋流道二22与螺旋流道一21同回转线，螺旋流道二22套设于螺旋流道一21外侧，螺旋流道二22与螺旋流道一21之间布置有多个通孔23。工作时，待冷却物从进液管11进入，待冷却物通过热交换管2流到出液管12并从出液管12流出，冷却介质从介质入口13进入，待冷却物在热交换管2内流动的过程中，待冷却物分别从螺旋流道一21和螺旋流道二22的一端进入而从螺旋流道一21和螺旋流道二22的另一端流出，螺旋流道一21和螺旋流道二22延长了待冷却物的流动路径以及待冷却物和冷却介质间接接触的面积，有利于提高待冷却物被冷却的效果，同时，因螺旋流道二22位于螺旋流道一21外侧，使得螺旋流道二22与热交换管2的表面距离接近，而螺旋流道二22的总路径又长于螺旋流道一21的总路径，使得螺旋流道二22内的待冷却物温度低于螺旋流道一21内的待冷却物的温度，螺旋流道一21和螺旋流道二22之间设置有通孔23，有利于促进螺旋流道一21和螺旋流道二22内的待冷却物温度均衡，在螺旋流道一21和螺旋流道二22内的待冷却物共同交汇于出液管12，将再次促进螺旋流道一21和螺旋流道二22内的待冷却物温度均衡，有利于提高待冷却物被冷却的效果。
[0022] 如图1所示，所述热交换管2的外壁上均布有多个与热交换管2外壁紧固贴合的弹性气囊一24；所述弹性气囊一24为半椭圆形，弹性气囊一24上设置有多个气孔；所述滑板3与热交换管2连接处的孔为两端大中间小的光滑瓶颈状，光滑瓶颈状的孔有利于滑板3挤压弹性气囊一24。工作时，部分冷却介质流入到弹性气囊一24内，伸缩气缸33推动滑板3在热交换管2上来回滑动，滑板3将来回挤压弹性气囊一24，使弹性气囊一24不断的吸入新的冷却介质再不断将已经受热的冷却介质挤压出，促进了冷却介质的流动，使得热交换管2内的待冷却物更好的被冷却，有利于提高待冷却物的冷却效率。
[0023] 如图1所示，所述进液管11上设置有充气模块4，且充气模块4位于冷却箱1外；所述充气模块4利用进液管11上流过的待冷却物散发的热量来间接的压缩空气，使被压缩的空气向伸缩气缸33供气。工作时，充气模块4利用进液管11上流过的待冷却物散发的热量来间接的压缩空气，使被压缩的空气向伸缩气缸33供气，使得待冷却物带来的热量部分被有效利用，使得石油化工用热交换器上的伸缩气缸33运动的能量自给自足，有利于减少石油化工用热交换器对能源的消耗。
[0024] 如图1所示，所述充气模块4包括缸体41、弹簧42、活塞杆43、弹性气囊二44和挡板45，所述活塞杆43与进液管11垂直固连，活塞杆43的端部布置有活塞，且活塞位于缸体41内，活塞杆43为塑料材料；所述弹簧42布置在缸体41的内壁和活塞之间的活塞杆43上；所述挡板45固定于冷却箱1外壁上，且挡板45位于缸体41移动方向的后部；所述弹性气囊二44固定于挡板45上，弹性气囊二44位于缸体41和挡板45之间，弹性气囊二44与伸缩气缸33之间连通有气管；所述缸体41内装有易于热胀冷缩的膨胀液411且膨胀液411位于活塞和缸体41的末端之间，缸体41的前端与进液管11的曲面相适配，缸体41的材料为
铝合金或紫铜；所述膨胀液411受活塞杆43的导热而热胀，使缸体41被推送向弹性气囊二44而压缩弹性气囊二
44，膨胀液411为水银或酒精。工作时，在膨胀液411未受热时，缸体41的端部与进液管11的管外表面贴合，在进液管11内通入温度较高的待冷却物后，在待冷却物流到缸体41处时，进液管11内的待冷却物通过进液管11的管壁和缸体41将热量传递给膨胀液411使膨胀液411受热膨胀，膨胀液411受热膨胀后将挤压缸体41，使缸体41压缩弹性气囊二44，同时，弹簧42被压缩，使得缸体41脱离进液管11，经过一段时间后，缸体41、膨胀液411均冷却，膨胀液411收缩，弹簧42恢复使得缸体41又与进液管11的外壁贴合，从而使得膨胀液411再次受热膨胀，弹性气囊二44再次被压缩而向伸缩气缸33供气。
[0025] 如图1所示，所述冷却箱1内设置有介质搅拌机构5；所述介质搅拌机构5包括叶轮一51、叶轮二52和涡轮蜗杆传动机构53，所述叶轮二52位于冷却箱1上部，叶轮二52与叶轮一51之间通过涡轮蜗杆传动机构53连接传动；所述叶轮一51位于介质流出腔室16内，且叶轮一51位于单向阀二32出口处，叶轮一51受单向阀二32处流出的液体冲击而转动。工作时，在伸缩气缸33的作用下，滑板3向上运动挤压滑板3上方空间内的冷却介质，使冷却介质受压而从单向阀二32处快速流出，在单向阀二32处快速流出的冷却介质冲击在叶轮一51上，使得叶轮一51转动，转动的叶轮一51通过涡轮蜗杆传动机构53将动力传递给叶轮二52，使得叶轮二52对滑板3上方空间内的冷却介质推动搅拌，使得滑板3上方空间内的冷却介质产生内循环，有利于促进冷却介质温度的均衡，避免热交换管2处的局部冷却介质温度过高，有利于待降温物的冷却，提高待降温物的冷却效率。具体工作流程如下：
[0026] 工作时，在膨胀液411未受热时，缸体41的端部与进液管11的管外表面贴合，待冷却物从进液管11进入后，待冷却物通过热交换管2流到出液管12并从出液管12流出，冷却介质从介质入口13进入，在进液管11内通入温度较高的待冷却物过程中，在待冷却物流到缸体41处时，进液管11内的待冷却物通过进液管11的管壁和缸体41将热量传递给膨胀液411使膨胀液411受热膨胀，膨胀液411受热膨胀后将挤压缸体41，使缸体41压缩弹性气囊二44，同时，弹簧42被压缩，使得缸体41脱离进液管11，经过一段时间后，缸体41、膨胀液411均冷却，膨胀液411收缩，弹簧42恢复使得缸体41又与进液管11的外壁贴合，从而使得膨胀液411再次受热膨胀，弹性气囊二44再次被压缩而向伸缩气缸33供气；在待冷却物在热交换管2内流动的过程中，待冷却物分别从螺旋流道一21和螺旋流道二22的一端进入而从螺旋流道一21和螺旋流道二22的另一端流出，螺旋流道一21和螺旋流道二22延长了待冷却物的流动路径以及待冷却物和冷却介质间接接触的面积，有利于提高待冷却物被冷却的效果，同时，因螺旋流道二22位于螺旋流道一21外侧，使得螺旋流道二22与热交换管2的表面距离接近，而螺旋流道二22的总路径又长于螺旋流道一21的总路径，使得螺旋流道二22内的待冷却物温度低于螺旋流道一21内的待冷却物的温度，螺旋流道一21和螺旋流道二22之间设置有通孔
23，有利于促进螺旋流道一21和螺旋流道二22内的待冷却物温度均衡，在螺旋流道一21和螺旋流道二22内的待冷却物共同交汇于出液管12，将再次促进螺旋流道一21和螺旋流道二
22内的待冷却物温度均衡，有利于提高待冷却物被冷却的效果；
[0027] 在伸缩气缸33推动滑板3下压过程中，位于介质进入腔室15的冷却介质通过单向阀一31单向进入滑板3上方空间内，在伸缩气缸33推动滑板3上压的过程中，滑板3上方空间内的冷却介质受压而从单向阀二32溢出到介质流出腔室16内，并从介质流出腔室16处的介质出口14处流出，滑板3在冷却箱1内上下移动促进了冷却介质的流动和热交换，其中，部分冷却介质流入到弹性气囊一24内，伸缩气缸33推动滑板3在热交换管2上来回滑动，滑板3将来回挤压弹性气囊一24，使弹性气囊一24不断的吸入新的冷却介质再不断将已经受热的冷却介质挤压出，促进了冷却介质的流动，使得热交换管2内的待冷却物更好的被冷却，有利于提高待冷却物的冷却效率；同时，在滑板3向上运动挤压滑板3上方空间内的冷却介质，使冷却介质受压而从单向阀二32处快速流出的过程中，在单向阀二32处快速流出的冷却介质冲击在叶轮一51上，使得叶轮一51转动，转动的叶轮一51通过涡轮蜗杆传动机构53将动力传递给叶轮二52，使得叶轮二52对滑板3上方空间内的冷却介质推动搅拌，使得滑板3上方空间内的冷却介质产生内循环，有利于促进冷却介质温度的均衡，避免热交换管2处的局部冷却介质温度过高，有利于待降温物的冷却，提高待降温物的冷却效率。
[0028] 以上，关于本发明的一实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内能够进行各种变更。
[0029] (A)在上述实施方式中，热交换管的材料为透明的有机玻璃或透明的聚四氟乙烯，但不限于此，热交换管的材料也可以为导热效果比较好的铝合金或紫铜等。
[0030] (B)在上述实施方式中，螺旋流道一和螺旋流道二的旋向相同，但不限于此，螺旋流道一和螺旋流道二的旋向也可以相反。
[0032] 根据本发明，通过伸缩气缸推动滑板上下滑动，在滑板下滑时，介质进入腔室内的冷却介质可迅速单向进入滑板上方空间实现冷却介质流动，促进热交换管内的待冷却物冷却；在滑板上滑时，滑板上方空间内的冷却介质被挤压而单向流到介质流出腔室，使得已经被热交换的冷却介质流出，提高了待冷却物的冷却效率；因此该石油化工用热交换器在石油化工技术领域是有用的。
