壳管换热器防冻的方法与壳管换热器荣誉表彰

2020年7月14日，《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》获得第二十一届中国专利奖优秀奖 。2100433B

需要说明的是，在不冲突的情况下，该申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》。

图1是根据《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》实施例中的壳管换热器防冻的方法流程图。

如图1所示，通过步骤S102至步骤S106来实现壳管换热器防冻，具体说明如下：

步骤S102：检测壳管换热器的温度。可以采用电阻温度传感器来进行温度检测。

步骤S104：判断壳管换热器的温度是否小于设定的防冻温度。这里的防冻温度意义是，如果壳管换热器的温度小于防冻温度，则有可能引起壳管换热器内部的水冻结。在该步骤中，如图中所示，在壳管换热器的温度小于防冻温度的情况下，转入步骤S106，否则转入步骤S108。

步骤S106：开启安装在壳管上的电加热器。该实施例中，在2009年的壳管换热器上安装电加热器，以便在需要的情况下将其开启以加热壳管换热器。

步骤S108：保持壳管换热器当前状态。也就是不开启安装在壳管换热器上的电加热器。

在一些情况下，壳管换热器内可能没有水，此时即使壳管温度低于防冻温度也无需对其进行加热，但是在这种情况下，可以看出根据图1所示的步骤，有可能在壳管换热器内没有水但其温度低于防冻温度时启动电加热器，从而造成对壳管换热器的“干烧”。为了避免这种情况的发生，该实施例中采用图2所示的步骤。

图2是根据《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》实施例中的壳管换热器防冻的另一种方法流程图。

在图2中，从步骤S106之后进入步骤S202，在图1流程的基础上作了进一步处理。

步骤S202：判断壳管换热器内是否有水。在该步骤中，壳管换热器内如果有水，则转入步骤S204，否则转入步骤S206。

步骤S204：保持安装在壳管换热器上的电加热器的开启状态。因为在步骤S106中开启了安装在壳管换热器上的电加热器，所以在步骤S204中保持该电加热器的开启状态。在该步骤中还可以开启水泵，以增强壳管换热器内部水的循环，以达到水的较快整体受热以及防止冻结的效果。

步骤S206：关闭安装在壳管换热器上的电加热器。显然如果壳管换热器中没有水就无需再对其进行加热，所以在该步骤中关闭电加热器以免造成“干烧”。

在有些情况下使用电加热可能还不足以使壳管换热器中的水温升高至防冻温度以上，此时需采取进一步措施，具体步骤如图3所示。

图3是根据《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》实施例中的壳管换热器防冻的第三种方法流程图。

在图3中，从步骤S204之后进入步骤S302，在图2流程的基础上作了进一步处理。

步骤S302：判断壳管换热器内水的温度是否低于防冻温度，若是，则转入步骤S304，否则转入步骤S206，即关闭安装在壳管换热器上的电加热器。

步骤S304：判断壳管换热器内水的温度是否继续降低，若否，则进入步骤S204，即保持电加热器的开启，若是，则进入步骤S306。

步骤S306：将壳管换热器所在的机组的运行状态设置为制热运行。在该步骤中，还可以保持电加热器的开启以及水泵的开启。

步骤S308：判断壳管换热器内水的温度是否继续降低。若是，则进入步骤S312，即保持机组运行状态，还可以保持电加热器的开启以及水泵的开启；否则进入S310。

步骤S310：机组退出制热运行。在该步骤中，根据壳管换热器内水的温度，也可以在一段时间后按实际情况关闭电加热器。对于壳管换热器内水的温度的检测是持续进行，在步骤S310之后还可以根据该温度的检测结果，选择图1、图2以及图3中的步骤进行处理。例如在机组制热运行一段时间后，壳管换热器内水的温度达到防冻温度以上，此时可以使机组退出制热运行并且关闭电加热器。在一段时间后，根据壳管换热器内水的温度检测结果，从步骤S104开始执行各个步骤。所以步骤S310之后可以进入步骤S104，如图3中所示。

在步骤S202中，对壳管换热器内是否有水进行了判断。在实现中，对于壳管换热器内是否有水，可以有多种判断方法，在该实施例中，在电加热器开启之后，如果壳管换热器的温度升高的速率大于设定值，则说明其中并没有水，否则会由于水的比热较大而使得温度升高得较慢。所以如果壳管换热器某一处的温度升高的速率小于设定值，则说明壳管内有水。如果对壳管换热器的多个位置进行温度检测，这些位置的温度升高速率均小于设定值，则说明壳管换热器内有水，以检测壳管换热器3个位置为例，图4示出了判断壳管换热器内是否有水的流程，从该流程可以看出，对壳管换热器的多个位置进行温度检测，能够使得当壳管内的水较少时并不开启电加热器，而在水较多时才开启电加热器。

图5是该实施例中的壳管换热器的结构示意图。

如图5所示，该实施例中的壳管换热器50包含有感温包51和电加热器52，感温包51和电加热器52可以是多只，图中示出了二者各为3只的情形。感温包51用于检测壳管换热器50的温度，电加热器用于加热壳管换热器50。在实现中可以显示出壳管换热器50的温度，由人工参照该实施例的方法来进行电加热器的开启和关闭、水泵的开启和关闭以及壳管换热器所在机组制热运行等操作，也可以利用2009年的逻辑控制元件来制作控制器来实现对电加热器及其所在机组以及水泵的控制。

控制器可以判断感温包51检测得到的温度是否小于设定的防冻温度，以及在该温度小于防冻温度的情况下开启电加热器52。防冻温度的设定值可以保存在控制器内的存储元件中。

控制器也可以判断感温包51检测到的温度值的升高速率是否小于设定值，在该速率不小于设定值的情况下关闭电加热器52。

如果壳管换热器50包含有多个感温包51，那么控制器还可以判断多个感温包51检测到的温度值的升高速率是否都小于设定值，若是，则开启电加热器52并且判断多个感温包51检测到的温度值是否继续降低，若继续降低则控制壳管换热器50所在的机组进入制热运行状态。

从以上的描述中可以看出，应用该实施例的技术方案，检测壳管换热器的温度，并在该温度小于设定的防冻温度的情况下，开启安装在壳管换热器上的电加热器，从而避免壳管换热器被冻裂。另外，为了避免壳管换热器内没有水时造成“干烧”，该实施例中还对壳管换热器内是否有水进行了判断，在无水时不进行电加热，从而保证设备安全并节约能源。

显然，该领域的技术人员应该明白，上述的《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》的优选实施例而已，并不用于限制《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》，对于该领域的技术人员来说，《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》可以有各种更改和变化。凡在《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》的保护范围之内 。

1.一种壳管换热器防冻的方法，其特征在于，包括：检测壳管换热器的温度；在所述温度小于设定的防冻温度的情况下，开启安装在壳管换热器上的电加热器。其中，所述开启安装在壳管换热器上的电加热器之后还包括：判断所述壳管换热器内是否有水；在所述壳管换热器内有水的情况下，判断所述壳管换热器内水的温度是否继续降低；在所述壳管换热器的温度继续降低的情况下，将所述壳管换热器所在机组的运行状态设置为制热运行，其中，所述判断所述壳管换热器内是否有水包括：判断壳管换热器上任一位置的温度的升高速率是否小于设定值；在所述速率小于设定值的情况下，判定壳管换热器内有水，否则判定壳管换热器内无水。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述壳管换热器内没有水的情况下，关闭所述电加热器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述壳管换热器内是否有水包括：判断壳管换热器上的多个位置的温度的升高速率是否都小于设定值；在所述多个位置的温度的升高速率都小于设定值的情况下，判定壳管换热器内有水，否则判定壳管换热器内无水。

4.一种壳管换热器，其特征在于，所述壳管换热器包含有感温包和电加热器，其中：感温包，用于检测壳管换热器的温度；电加热器，用于加热所述壳管换热器。控制器，用于判断所述感温包检测得到的温度是否小于设定的防冻温度，以及在所述温度小于所述防冻温度的情况下开启所述电加热器，其中，所述控制器还用于：判断所述感温包检测到的温度值的升高速率是否大于设定值；在所述速率大于设定值的情况下，关闭所述电加热器。

5.根据权利要求4所述的壳管换热器，其特征在于，所述壳管换热器具有多个所述感温包；并且所述控制器还用于判断所述多个感温包检测到的温度值的升高速率是否都小于设定值，若是，则开启所述电加热器并且判断多个感温包检测到的温度值是否继续降低，若继续降低则控制所述壳管换热器所在的机组进入制热运行状态 。

《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》涉及机械技术领域，具体而言，涉及一种壳管换热器防冻的方法与壳管换热器 。

此处所说明的附图用来提供对《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》的进一步理解，构成该申请的一部分，《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》的示意性实施例及其说明用于解释《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》，并不构成对《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》的不当限定。在附图中：

图1是根据《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》实施例中的壳管换热器防冻的方法流程图；

图2是根据《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》实施例中的壳管换热器防冻的另一种方法流程图；

图3是根据《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》实施例中的壳管换热器防冻的第三种方法流程图；

图4是根据《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》实施例中的判断壳管换热器内是否有水的流程图；

图5是根据《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》实施例中的壳管换热器的结构示意图 。

壳管换热器防冻的方法与壳管换热器专利目的

《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》的目的在于给出一种壳管换热器防冻的方法和壳管换热器，以解决2009年技术中壳管换热器在温度较低的环境下运行或者冷媒换热过大的情况下运行时可能被冻裂的问题 。

壳管换热器防冻的方法与壳管换热器技术方案

为解决上述技术问题，根据《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》的一个方面，提出了一种壳管换热器防冻的方法

《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》的壳管换热器防冻的方法包括：检测壳管换热器的温度；在所述温度小于设定的防冻温度的情况下，开启安装在壳管换热器上的电加热器。

优选地，所述开启安装在壳管换热器上的电加热器之后还包括：判断所述壳管换热器内是否有水；在所述壳管换热器内有水的情况下，判断所述壳管换热器内水的温度是否继续降低；在所述壳管换热器的温度继续降低的情况下，将所述壳管换热器所在机组的运行状态设置为制热运行。

优选地，在所述壳管换热器内没有水的情况下，关闭所述电加热器。

优选地，所述判断所述壳管换热器内是否有水包括：判断壳管换热器上任一位置的温度的升高速率是否小于设定值；在所述速率小于设定值的情况下，判定壳管换热器内有水，否则判定壳管换热器内无水。

优选地，所述判断所述壳管换热器内是否有水包括：判断壳管换热器上的多个位置的温度的升高速率是否都小于设定值；在所述多个位置的温度的升高速率都小于设定值的情况下，判定壳管换热器内有水，否则判定壳管换热器内无水。

为解决上述技术问题，根据《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》的另一方面，提出了一种壳管换热器。

《壳管换热器防冻的方法与壳管换热器》的壳管换热器包含有感温包和电加热器，其中，感温包用于检测壳管换热器的温度；电加热器用于加热所述壳管换热器。

优选地，所述壳管换还包括控制器，所述控制器用于判断所述感温包检测得到的温度是否小于设定的防冻温度，以及在所述温度小于所述防冻温度的情况下开启所述电加热器。

优选地，所述控制器还用于：判断所述感温包检测到的温度值的升高速率是否小于设定值；在所述速率不小于设定值的情况下，关闭所述电加热器。

优选地，所述壳管换热器具有多个所述感温包；并且所述控制器还用于判断所述多个感温包检测到的温度值的升高速率是否都小于设定值，若是，则开启所述电加热器并且判断多个感温包检测到的温度值是否继续降低，若继续降低则控制所述壳管换热器所在的机组进入制热运行状态 。

壳管换热器防冻的方法与壳管换热器改善方案

应用该实施例的技术方案，检测壳管换热器的温度，并在该温度小于设定的防冻温度的情况下，开启安装在壳管换热器上的电加热器，从而避免壳管换热器被冻裂。另外，为了避免壳管换热器内没有水时造成“干烧”，该实施例中还对壳管换热器内是否有水进行了判断，在无水时不进行电加热，从而保证设备安全并节约能源 。

2009年前的空调机组的换热器多采用壳管换热器，这种换热器在温度较低的环境下例如在冬季运行时如果没有及时将其中的水排出，则可能被冻裂。另外，如果冷媒换热过大，使冷冻水的温度过低，也有可能导致壳管换热器被冻裂。

针对技术中的壳管换热器在温度较低的环境下运行或者冷媒换热过大的情况下运行时可能被冻裂的问题，尚未提出有效的解决方案 。

热量由热流体通过圆柱形壳内的管子壁面传递给冷流体的管式换热器。是一种占主导地位的通用标准换热器。

本书内容包括：纵流壳程换热器结构，换热器中流体流动的型态分布以及纵流壳程换热器的流体阻力计算，换热器的传热方式、传热计算，纵流换热器元件强度计算，纵流壳程换热器的制造特点、组件的制造与装配，纵流壳程换热器优化的原理、方法和计算，纵流壳程换热器CAD系统的开发设计，以及纵流壳程换热器的流体流动和传热的仿真模拟。

本书可供传热设备设计、制造工程技术人员和传热强化研究人员参考，可以指导相关企业进行新型纵流壳程换热器的开发利用，帮助其提高市场竞争力。也可作为高等院校本科生、研究生的教材或参考资料。