CN101900500B - 一种换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种换热器，涉及管壳式换热器，为避免局部的强烈热交换、并提高换热效率的问题而发明。该换热器，包括壳体，在所述壳体上设有热流入口和热流出口，在所述热流入口和热流出口之间并排布设有至少两条内管，在所述壳体上还设有冷流入口和冷流出口，在所述各内管上与所述冷流入口相对的管段部分外侧套设有中间套管，在所述内管的剩余管段部分外侧套设有外管；热流从热流入口进入所述内管，并从热流出口排出；冷流从冷流入口进入所述壳体，经过所述中间套管的外表面，流入所述外管与所述内管之间的环形间隙，并从所述冷流出口流出。本发明适用于对流体的热交换。
Description
技术领域
本发明涉及换热器，特别涉及管壳式换热器。
背景技术
传统的管壳式换热器，如图1所示，由一个大的外壳200和许多管子300组成。一种流体(如烟气)在管内流动，另一种流体(如冷却空气)在管外流动。为提高换热效果，在外壳内常装有折流挡板400。其中，100、900为管板；600为隔板；700为热流出口；800为热流体进口；1000为冷流出口。这种换热器的一个缺点是即便设置了挡板，也很难保证管外的冷热流体对管子进行有效冲刷，造成换热效率较低；另一个缺点是冷、热流体在冷流进口500处，仅通过单层管子隔开，换热强烈，容易造成局部烟气达到酸露点以下，以致结露腐蚀、堵塞设备。当烟气中含有腐蚀性气体时，尤其严重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种换热器，能够避免局部的强烈热交换、并具有较高的换热效率。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：
一种换热器，包括壳体，在所述壳体上设有热流入口和热流出口，在所述热流入口和热流出口之间并排布设有至少两条内管，在所述壳体上还设有冷流入口和冷流出口，在所述各内管上与所述冷流入口相对的管段部分外侧套设有中间套管，在所述内管的剩余管段部分外侧套设有外管；
热流从热流入口进入所述内管，并从热流出口排出；冷流从冷流入口进入所述壳体，经过所述中间套管的外表面，流入所述外管与所述内管之间的环形间隙，并从所述冷流出口流出。
进一步地，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和第二壳体并排串联连接；
在所述每个壳体内沿壳体的长度方向顺序设置有第一管板、第二管板、第三管板和第四管板；
所述热流入口设在所述第一壳体的端部，所述热流出口设在所述第二壳体的端部；
所述冷流入口设在所述第一壳体的侧壁上、且位于所述第一壳体内的所述第一管板和第二管板之间，所述冷流出口设在所述第二壳体的侧壁上、且位于所述第二壳体内的所述第一管板和第二管板之间；
所述内管的两端分别穿设在所述第一管板上和所述第四管板上，在所述内管的剩余管段部分外侧局部套设有外管，所述外管的两端分别穿设在所述第二管板上和所述第三管板上，所述中间套管的一端设在所述第一管板上，另一端伸入所述外管内；
所述第一壳体的第三管板和第四管板之间的空腔与所述第二壳体的第三管板和第四管板之间的空腔通过中间接管相连通；
所述第一壳体远离热流入口的端部与所述第二壳体远离热流出口的端部通过底部接管相连通。
进一步地，所述第一壳体和/或所述第二壳体在所述第二管板和第三管板之间断开，并在该断开处用软连接密封。
进一步地，所述第一壳体和/或所述第二壳体在所述第三管板和所述第四管板之间断开，并在该断开处用软连接密封。
优选地，在所述第一壳体和/或所述第二壳体的所述第二管板和第三管板之间、靠近所述第二管板的位置处设有测温装置。
进一步地，在所述第一壳体和/或所述第二壳体的所述第一管板和第四管板的相对侧设有保温层。
与现有技术相比，本发明换热器由于在所述各内管上与所述冷流入口相对的管段部分外侧套设有中间套管，并在所述管路的剩余管段部分外侧套设有外管。这样，从冷流入口进入的冷流并不直接冲刷内管，避免了在冷流入口处的局部强烈热交换，从而避免热流，如烟气，因局部快速冷却而结露腐蚀堵塞设备；此外，冷流进入内管与外管之间的环形间隙，在内管周围形成一个冷却空间，有利于提高热交换的效率。
附图说明
图1为现有技术中管壳式换热器的结构示意图；
图2为本发明换热器实施例1的结构主视图；
图3为本发明换热器实施例2的结构主视图；
图4为图3所示本发明换热器实施例2的左视图。
具体实施方式
本发明旨在提供一种能够避免局部的强烈热交换、并具有较高换热效率的换热器。下面结合附图对本发明实施例作具体说明。
实施例1
如图2所示，本发明实施例换热器，包括横截面呈方形的壳体100，在所述壳体100上设有热流入口101和热流出口102，在所述热流入口101和热流出口102之间并排布设有至少两条内管103，在所述壳体上还设有冷流入口104和冷流出口105，在所述各内管103上与所述冷流入口相对的管段部分外侧套设有中间套管106，在所述内管103的剩余管段部分外侧套设有外管107；内管的下端伸入所述外管内；
热流从热流入口进入所述内管，并从热流出口排出；冷流从冷流入口进入所述壳体，经过所述中间套管的外表面，流入所述外管与所述内管之间的环形间隙，并从所述冷流出口流出。
本实施例换热器由于在所述各内管上与所述冷流入口相对的管段部分外侧套设有中间套管，并在所述管路的剩余管段部分外侧套设有外管。这样，从冷流入口进入的冷流并不直接冲刷内管，避免了在冷流入口处的局部强烈热交换，从而避免热流，如热烟气，因局部快速冷却而结露腐蚀堵塞设备；此外，冷流进入内管与外管之间的环形间隙，在内管周围形成一个冷却空间，有利于提高热交换的效率。
实施例2
如图3、图4所示，本实施例换热器，包括横截面呈圆形的壳体，在所述壳体上设有热流入口1和热流出口18，在所述热流入口1和热流出口18之间并排布设有至少两条内管11，在所述壳体上还设有冷流入口3和冷流出口19，在所述各内管上与所述冷流入口相对的管段部分外侧套设有中间套管4，在所述内管的剩余管段部分外侧套设有外管8；其中，所述壳体包括第一壳体I和第二壳体II，所述第一壳体和第二壳体并排串联连接；在所述每个壳体内沿壳体的长度方向顺序设置有第一管板2、第二管板6、第三管板10和第四管板14；
所述热流入口设在所述第一壳体的端部，所述热流出口设在所述第二壳体的端部；
所述冷流入口设在所述第一壳体的侧壁上、且位于所述第一壳体内的所述第一管板和第二管板之间，所述冷流出口设在所述第二壳体的侧壁上、且位于所述第二壳体内的所述第一管板和第二管板之间；
所述内管的两端分别穿设在所述第一管板上和所述第四管板上，在所述内管的剩余管段部分外侧局部套设有外管，所述外管的两端分别穿设在所述第二管板上和所述第三管板上，所述中间套管的一端设在所述第一管板上，另一端伸入所述外管内；
所述第一壳体的第三管板和第四管板之间的空腔与所述第二壳体的第三管板和第四管板之间的空腔通过中间接管12相连通；
所述第一壳体远离热流入口的端部与所述第二壳体远离热流出口的端部通过底部接管15相连通。
本实施例换热器由于在所述各内管上与所述冷流入口相对的管段部分外侧套设有中间套管，并在所述管路的剩余管段部分外侧局部套设有外管。这样，从冷流入口进入的冷流并不直接冲刷内管，避免了在冷流入口处的局部强烈热交换，从而避免热流，如热烟气，因局部快速冷却而结露腐蚀堵塞设备；此外冷流还能够在第一管板和第二管板之间的空间内预热，利于后面热交换更加平稳的进行；进一步地，冷流进入内管与外管之间的环形间隙，在内管外部形成一个冷却空间，有利于提高热交换的效率。
本实施例中两壳体采用并排串联结构，以减小换热器的高度。
下面以对热烟气的冷却为例，对本实施例换热器的工作原理进行说明：热烟气由热流入口1进入进气第一壳体后进入内管11，向下经底部接管15进入第二壳体的内管，并经热流出口18排出；冷空气由冷流入口3进入第一壳体，在第一壳体的第一管板2和第二管板管板6之间，由于有中间套管4的保护，冷空气并不直接冲刷内管，避免了热烟气因局部快速冷却而结露腐蚀堵塞设备，冷空气还可以在第一管板2和第二管板管板6之间的空间内预热，利于后面热交换更加平稳的进行；冷空气向下进入内管与外管之间的环形间隙，并经中间接管12进入第二壳体的外管，最后由冷冷流出口19排出。
本实施例中，是以热烟气的流向与冷却气流的流向相同为例进行说明的。当然，热烟气的流向与冷却气流的流向也可以相反。
支座5设在第一壳体和第二壳体的上部。
所述第一壳体和/或所述第二壳体在所述第二管板6和第三管板10之间断开，并在该断开处用软连接9密封。这样第二管板和第三管板之间壳体能够自由伸缩，以消除外管和壳体因热膨胀不同所带来的不利影响。
所述第一壳体和/或所述第二壳体在所述第三管板10和所述第四管板14之间断开，并在该断开处用软连接13密封。这样第三管板和第四管板之间壳体能够自由伸缩，以消除内管和壳体因热膨胀不同所带来的不利影响。
考虑到鼓入过量的冷空气，也可能造成第一壳体中的热烟气在开始段过冷，因此在冷空气进口的下方，即在所述第一壳体和/或所述第二壳体的所述第二管板和第三管板之间、靠近所述第二管板的位置处，装有若干测温装置7、21，若烟气温度低于设定温度，则测温装置7、21向中控发出信号，由中控控制装在冷风管道上的阀门开度，以调节鼓入的冷风量，使内管内的烟气温度保持在给定的范围内。同样装在另一壳体上的测温装置则可以保证烟气出口温度在合适的范围内。
进一步地，为了进一步避免热烟气局部过冷，在所述第一壳体和/或所述第二壳体的所述第一管板和第四管板的相对侧设有保温层2、14、17、20。
应当理解的是，上述实施例中，壳体的横截面形状是以方形或圆形为例进行说明的，但本发明并不限于此，壳体的横截面形状也可以是长方体形，五边形、六边形等形状。
以上所述，仅为本发明的较佳实例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种换热器，包括壳体，在所述壳体上设有热流入口和热流出口，在所述热流入口和热流出口之间并排布设有至少两条内管，在所述壳体上还设有冷流入口和冷流出口，其特征在于：在所述各内管上与所述冷流入口相对的管段部分外侧套设有中间套管，在所述内管的剩余管段部分外侧套设有外管；
热流从热流入口进入所述内管，并从热流出口排出；冷流从冷流入口进入所述壳体，经过所述中间套管的外表面，流入所述外管与所述内管之间的环形间隙，并从所述冷流出口流出。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和第二壳体并排串联连接；
在所述每个壳体内沿壳体的长度方向顺序设置有第一管板、第二管板、第三管板和第四管板；
所述热流入口设在所述第一壳体的端部，所述热流出口设在所述第二壳体的端部；
所述冷流入口设在所述第一壳体的侧壁上、且位于所述第一壳体内的所述第一管板和第二管板之间，所述冷流出口设在所述第二壳体的侧壁上、且位于所述第二壳体内的所述第一管板和第二管板之间；
所述内管的两端分别穿设在所述第一管板上和所述第四管板上，在所述内管的剩余管段部分外侧局部套设有外管，所述外管的两端分别穿设在所述第二管板上和所述第三管板上，所述中间套管的一端设在所述第一管板上，另一端伸入所述外管内；
所述第一壳体的第三管板和第四管板之间的空腔与所述第二壳体的第三管板和第四管板之间的空腔通过中间接管相连通；
所述第一壳体远离热流入口的端部与所述第二壳体远离热流出口的端部通过底部接管相连通。
3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于：所述第一壳体和/或所述第二壳体在所述第二管板和第三管板之间断开，并在该断开处用软连接密封。
4.根据权利要求2或3所述的换热器，其特征在于：所述第一壳体和/或所述第二壳体在所述第三管板和所述第四管板之间断开，并在该断开处用软连接密封。
5.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于：在所述第一壳体和/或所述第二壳体的所述第二管板和第三管板之间、靠近所述第二管板的位置处设有测温装置。
6.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于：在所述第一壳体和/或所述第二壳体的所述第一管板和第四管板的相对侧设有保温层。
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