CN101520284A - 壳管逆流式换热器 - Google Patents

Abstract

一种壳管逆流式换热器，包括壳体和上、下封头，上、下封头通过法兰与壳体连接。壳体内有多个管束，管束两端连接有管板。上封头上设置有管程出口和管程进口；壳体上设置有壳程进口和壳程出口；壳体内沿管束方向设置有壳程隔板，将壳体分隔成两个腔体，壳程隔板的底部留有壳程通道口，壳程进口和壳程出口分别设置在壳体被分隔成的两个腔体的上部；上封头内设置有上封头隔板，上封头隔板将上封头分隔成两个腔体，管程出口和管程进口分别设置在上封头被分隔成的两个腔体上。本发明使用时无任何振动，减少了壳程流体阻力，节省了材料。壳体内的管束能整体抽出进行清理、维护，壳程流体通道与管程流体通道形成了逆流式换热结构，提高了换热效率。

Description

壳管逆流式换热器

技术领域

本发明涉及一种壳管换热器，属工业冷凝领域，或者用于日常生活中通过暖气换热获取洗浴热水，特别涉及一种壳管逆流式换热器。

背景技术

壳管换热器有多种结构，其大部分是在壳体流道内增设单双折流板、碟环折流板、栅板支撑管束，使壳程流体阻力增加。

专利号为01215788.0、公告号为CN2482045、名称为“缩放管全逆流双壳程轴流式换热器”的中国实用新型专利，采用的是缩放管栅板式管间纵向栅和横向栅支撑物逆流换热，其结构太复杂、体积大、制造成本高，由于壳体内设管束根数太多，再加上纵、横栅板管间支撑物，使壳程流体阻力太大，存在换热效率低等缺陷。

申请号为200710191219.4、公开号为CN101178289A、发明名称为“壳管换热器”的中国发明专利申请，公开了一种壳管换热器，包括壳管、壳管轴向两端设置有端盖，所述壳管内部设有与壳管轴向平行的多个管束以及与所述管束两端连接的管板，所述端盖上设有管程进口和管程出口，所述管壳上设有壳程进口和壳程出口，其特征在于：所述壳管换热器的各部件采用同一种材料，所述壳管换热器的焊接过程为首先在各部件待焊接处包裹上焊料，然后固定好位置进行整体真空钎焊。该专利申请不能实现逆流换热。

申请号为200710045909.9、公开号为CN101182974A、发明名称为“导流式折流板管壳型换热器”的中国发明专利申请，公开了一种导流式折流板管壳型换热器，包括一个管型壳体两端分别经管板连接封头；其一端的封头顶端有管程进口管，另一端的封头顶端有管程出口管；所述两端的管板上有对应的均布管孔，通过焊接或胀管连接相互平行的传热管束；所述传热管束在所述的管型壳体内由相隔有效距离相互平行而与传热管束相垂直的折流板支承，每相邻的两块折流板有相对侧面处的缺口；所述的管型壳体两端部分分别有壳程进口管和壳程出口管，其特征在于在每块折流板的缺口处，插置一块或多块导流片，导流片上的管孔在传热管束轴线方向具有与折流板相同的孔径。该专利申请也不能实现逆流换热。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、制造成本低、结垢能酸洗、内管束整体抽出清理维护，能够实现逆流式换热的壳管逆流式换热器。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种壳管逆流式换热器，包括：壳体，壳体上、下两端分别设置有上封头和下封头，所述壳体内沿壳体轴向设置有多个管束，管束的上下两端分别连接有上管板和下管板；所述上封头上设置有管程出口和管程进口；所述壳体上设置有壳程进口和壳程出口；其特征是：所述壳体内沿管束方向设置有壳程隔板，将壳体分隔成两个腔体，壳程隔板的底部留有壳程通道口，所述的壳程进口和壳程出口分别设置在壳体被分隔成的两个腔体的上部；所述上封头内设置有上封头隔板，上封头隔板将上封头分隔成两个腔体，所述的管程出口和管程进口分别设置在上封头被分隔成的两个腔体上；壳程流体通道与管程流体通道形成逆流式换热结构。

所述的壳管逆流式换热器，其特征是：所述的上封头带有法兰，所述的下封头带有封头法兰底托；所述的壳体的上端带有法兰，所述的壳体的下端带有法兰；上封头、下封头分别通过法兰与壳体的两端连接。

所述的壳管逆流式换热器，其特征是：所述的上管板带有外缘边，外缘边连接在上封头的法兰和壳体上端的法兰之间。

所述的壳管逆流式换热器，其特征是：所述的壳体、上封头、下封头、多个管束、壳程隔板、上封头隔板、上管板和下管板均采用不锈钢制成。

所述的壳管逆流式换热器，其特征是：所述的多个管束采用不锈钢螺纹管制成。

本发明去掉了原有壳管换热器中壳程流道内的导流折板及管束支撑栅板，使用时并无任何振动，且不影响实用，但提高了换热效率，节约能耗、降低金属耗量、减少了壳程流体阻力，安装使用方便。壳体内装的管束能整体抽出进行清理、维护、更换管、除垢，设备结垢后能方便清洗，节省材料、降低成本，提高了换热、冷凝效率，延长了使用寿命。壳程流体通道与管程流体通道形成了无阻力壳管逆流式换热结构，提高了换热效率。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本发明实施例2的结构示意图。

图4为图3的B-B剖视图。

附图中：1、壳体；2、管束；3、壳程隔板；4、壳程进口；5、上管板；6、上封头；7、管程出口；8、上封头隔板；9、管程进口；10、壳程出口；11、下封头；12、下管板；13、壳程通道口；14、法兰；15、法兰；16、封头法兰底托；17、法兰。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

本发明实施例1如图1、图2所示，一种壳管逆流式换热器，包括：壳体1，壳体1上、下两端分别设置有上封头6和下封头11，所述壳体1内沿壳体轴向设置有多个管束2，管束2的上下两端分别固定连接有上管板5和下管板12；所述上封头6上设置有管程出口7和管程进口9；所述壳体1上设置有壳程进口4和壳程出口10；其特征是：所述壳体1内沿管束2方向设置有壳程隔板3，将壳体1分隔成两个腔体，壳程隔板3的底部留有壳程通道口13，所述的壳程进口4和壳程出口10分别设置在壳体1被分隔成的两个腔体的上部；所述上封头6内设置有上封头隔板8，上封头隔板8将上封头6分隔成两个腔体，所述的管程出口7和管程进口9分别设置在上封头6被分隔成的两个腔体上；壳程流体通道与管程流体通道形成逆流式换热结构。

本发明的壳体1、上封头6、下封头11、多个管束2、壳程隔板3、上封头隔板8、上管板5和下管板12均可采用不锈钢制成，也可采用其他材料，如铜，但优选不锈钢，因为采用不锈钢材料制成可进行酸洗。

本发明中多个管束2可优选采用不锈钢螺纹管(已有技术)制成，是为了减少管束壁面结垢，不锈钢螺纹管表面凸凹不平，水垢不易吸附着金属面上。

本发明实施例2如图3、图4所示，上封头6带有法兰15，下封头11带有封头法兰底托16；壳体1的上端带有法兰14，壳体1的下端带有法兰17；上封头6、下封头11分别通过法兰与壳体1的两端连接。上管板5带有外缘边，外缘边连接在上封头6的法兰15和壳体1上端的法兰14之间。下封头11带有的封头法兰底托16用于托住下管板12，并且封头法兰底托16与下管板12之间可密封，使壳程流体不能流入下封头11的腔内。

本发明壳管逆流式换热器的部件可全部选用304材质不锈钢材，省钱、实用、耐腐蚀、耐酸碱、耐氧化，比传统的铜材内管束节省了2倍的成本。本发明用于工业领域时，可制作成封头法兰连接式，内装管束可整体抽出清垢维护。

本发明用于日常生活中通过暖气换热获取洗浴热水时，可制作小体(Φ200mm×700mm)，可制作成封头焊接式，管束可胀接、焊接。

本发明壳管逆流式换热器工作原理：

(1)壳程流体从壳程进口4进入壳体的左空腔，与左空腔管束2内的向管程出口7方向运动的管程流体作低温交换；左空腔内的壳程流体流经壳程隔板下部的壳程通道口13进入右空腔，与右空腔管束内的向管程进口9方向运动的流体作高温交换。

(2)管程流体从管程进口9进入右空腔管束与右空腔内向壳程出口10方向运动的壳程流体作高温交换；管程流体进入下封头11内转流向左空腔管束与左空腔壳程进口4运动的流体作低温交换，管程流体从管程出口7输出管网。

(3)壳程流体通道与管程流体通道形成了逆流式换热结构。优点是：管程流体阻力小，流速快，逆流式换热(冷凝)效率高，节约原材料，节省热媒介质。

本发明因由受壁间传热的影响，管程管圆心内的热量不能够完全充分被壳程流体所吸收，使能量流失，本发明设计管程流体在封头处释放进入下一流程使能量进一步传导。壳程流体在隔板转流混合处能够再充分吸收交换或降温等，使交换效率再次提高。

经过实践证明传统壳管程换热器存在很大缺陷，在壳体内管束中设置许多壳程导流板、折流板、栅板支撑板来固定管束，其目的是减少振动，使壳程流体波折式的流动，但是增加了壳程流体阻力，使两流体于金属接触壁面的走向位置、导热未变，管圆中心内的能量被流失掉，降低了效率，增加了制造成本、增大了体积、使设备无法维护、保养、清除污垢。

本发明试验证明采用不锈钢材质制作壳管逆流式换热器，用于蒸汽交换热水采暖或者供暖热水换热水洗澡、冷水冷凝酒精等，交换无污染质量高。试验产品规格直径为350×2000mm，板厚2～5mm，内设置管束直径为22mm不锈钢管38支(直径为8～22毫米若干支密布)，立式安装接头向上，下端部设2排污口。卧式安装冷流体接头进口向下，另一端下部设2排污口最佳，经实践证明效果非常好，去掉了壳体内管束支撑栅板及导折流板等，无有任何振动和响声，且不影响实用。本发明节省原材料及劳动工时，减少流体阻力，逆流式交换效率高，采用不锈钢材质与铜材比节约了2倍的成本，但效果基本相等。产品使用寿命比铜材质增长了2倍多。产生水垢非常好灌酸清洗，并能整体抽出管束维护保养，本发明具有创造性。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1、一种壳管逆流式换热器，包括：壳体(1)，壳体(1)上、下两端分别设置有上封头(6)和下封头(11)，所述壳体(1)内沿壳体轴向设置有多个管束(2)，管束(2)的上下两端分别连接有上管板(5)和下管板(12)；所述上封头(6)上设置有管程出口(7)和管程进口(9)；所述壳体(1)上设置有壳程进口(4)和壳程出口(10)；其特征是：所述壳体(1)内沿管束(2)方向设置有壳程隔板(3)，将壳体(1)分隔成两个腔体，壳程隔板(3)的底部留有壳程通道口(13)，所述的壳程进口(4)和壳程出口(10)分别设置在壳体(1)被分隔成的两个腔体的上部；所述上封头(6)内设置有上封头隔板(8)，上封头隔板(8)将上封头(6)分隔成两个腔体，所述的管程出口(7)和管程进口(9)分别设置在上封头(6)被分隔成的两个腔体上；壳程流体通道与管程流体通道形成逆流式换热结构。

2、根据权利要求1所述的壳管逆流式换热器，其特征是：所述的上封头(6)带有法兰(15)，所述的下封头(11)带有封头法兰底托(16)；所述的壳体(1)的上端带有法兰(14)，所述的壳体(1)的下端带有法兰(17)；上封头(6)、下封头(11)分别通过法兰与壳体(1)的两端连接。

3、根据权利要求2所述的壳管逆流式换热器，其特征是：所述的上管板(5)带有外缘边，外缘边连接在上封头(6)的法兰(15)和壳体(1)上端的法兰(14)之间。

4、根据权利要求1所述的壳管逆流式换热器，其特征是：所述的壳体(1)、上封头(6)、下封头(11)、多个管束(2)、壳程隔板(3)、上封头隔板(8)、上管板(5)和下管板(12)均采用不锈钢制成。

5、根据权利要求1所述的壳管逆流式换热器，其特征是：所述的多个管束(2)采用不锈钢螺纹管制成。

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