CN101929808B - 一种箱式多管程换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种箱式多管程换热器，属于换热器技术领域。该箱式多管程换热器，包括换热管、带有导流腔的管板、端盖、密封垫片及带有折流板的热媒腔，换热管为直管，换热管长1000-1600mm，换热管直径Φ20-45，其两端与管板相连；管板上开有紧固螺栓孔及两列通孔；每个换热管端口焊接于通孔内与管板内侧相连，焊接处与管板外侧端面留有距离；从管板外侧将(横向或纵向相邻的)通孔两两铣槽相连，形成导流腔，铣槽深度不可到达换热管与管板的焊缝处。管板外加端盖，所有的换热管通过侧面密封的导流腔相连；上端盖上部及下端盖下部各设一个接口，作为物料进口和物料出口；热媒腔为安装换热管的箱体外壳与两管板周边焊接形成的封闭腔，设有热媒进口、热媒出口及多个折流板。本发明的有益效果是结构简单、换热系数高、易清洗、体积小，维修使用方便。
Description
技术领域
本发明属于换热器技术领域，涉及一种箱式多管程换热器。
背景技术
高分子生产过程中物料的加热，多采用管壳式(也叫列管式)换热器。在额定流量的前提下，为了增加传热效率，换热器设计时一般采取增加换热器管程的数量的方法，以提高物料在换热器中的流速，获得较高的换热系数。由于结构原因，传统的管壳式换热器管程数量一般为1～6个，壳程为一个；每一管程有数十根管道并行，使物料在换热器中停留时间过长，流速也很慢，一般不足0.1m/s；而壳程(尽管有折流板)的流通截面积也很大，流速也不高。由于聚合反应原料有易受热聚合的特点，如流速过慢，则易在管壁聚合、结垢，时间过长就会发生管道局部堵塞，且不易被冲开，从而影响换热效率和产品质量。在实际应用中采用增加管程的数量和加大换热管管长的方式改善这一缺陷，使得换热器的体积随之过长、过大，发生堵塞后不便维修、疏通。
现有的管箱式换热器结构大多比较复杂、易发生堵塞，且不易清洗。如专利ZL 200720049119.3中所提到的一种管箱式换热器，使用的‘换热管束弯曲成多U形，以顺应各侧流道所组成多U形侧流体通道……’。这种所提及的换热器，虽然可以拆卸盖板清洗箱体及换热管，但U形换热管弯曲结构部分内部将很难清洗干净，且整个换热器的结构比较复杂。
发明内容
本发明提供一种结构简单、换热系数高、易清洗、体积小的箱式多管程换热器。
本发明解决技术问题采用的技术方案如下：
该箱式多管程换热器包括换热管、带有导流腔的管板、端盖、密封垫片及带有折流板的热媒腔。每个换热管为直管，换热管长1000-1600mm，换热管直径Φ20-45，其两端与管板相连。管程使用温度为75-260℃，壳程使用温度为180-300℃。
该箱式多管程换热器的两端各一块管板，管板上开有紧固螺栓孔及两列通孔；每个换热管端口焊接于通孔内与管板内侧相连，焊接处与管板外侧端面留有一定的距离。其中左管板从外侧将最上端的一对通孔横向铣槽相通，铣槽深度不可到达换热管与管板的焊缝处，作为流体流道的起点；左管板最末端的一对通孔也从外侧横向铣槽相连，做为流体流道的终点；其余左管板通孔按顺序由上至下从外侧将相邻两孔依次铣槽，形成导流腔，铣槽深度不可到达换热管与管板的焊缝处；与左管板对应的右管板上也开有数量相同、排列与左管板镜向对称的通孔，右管板上的两列通孔均从管板外侧由上至下将相邻两孔依次铣槽相通，形成导流腔，同样铣槽深度不可到达换热管与管板的焊缝处。
管板外加端盖，端盖与管板之间设有密封垫片，用螺栓将其压紧固定在管板上，使管板密封；所有的换热管通过侧面密封的导流腔相连，形成了在两端管板之间来回折返的两列并联的通道。端盖对应管板流道起点与终点处各开一个接口，作为物料进口和物料出口。管板端盖的数量可以根据换热管数量的多少设置成一块或多块；若为多块端盖时，最上面的端盖对应管板流道的起点处开一个接口，做为物料进口，及最下面的端盖对应流道终点处开一个接口，做为物料出口。
热媒腔为安装换热管的箱体外壳与两管板周边焊接形成的封闭腔，热媒腔上下分别设有热媒进口和热媒出口；热媒腔内部沿换热管方向设有多个折流板。
本发明的有益效果是结构简单、换热系数高、易清洗、体积小，维修使用方便。
附图说明
附图1为本发明箱式多管程换热器结构简图。
附图2为左管板外侧结构简图。
附图3为右管板外侧结构图。
附图4为箱体剖面图。
附图5为附图1中I处的放大示意图。
附图6为附图1导流腔的放大图。
图中：1热媒出口；2螺栓；3物料进口；4左端盖；5密封垫；6导流腔；7换热管；8物料出口；9左管板；10热媒进口；11箱体外壳；12折流板；13热媒腔；14右管板；15右端盖；16通孔。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
如附图所示，包括热媒出口1、螺栓2、物料进口3、左端盖4、密封垫5、导流腔6、换热管7、物料出口8、左管板9、热媒进口10、箱体外壳11、折流板12、热媒腔13、右管板14、右端盖15和通孔16。
被加热的物料经过物料进口从换热管一端进入，流向换热管另一端，并通过导流腔进入下一排换热管。物料依次通过由换热管-导流腔-换热管......，从物料出口流出。
热媒由热媒进口通过若干个与箱体焊接的折流板导流，热交换后的热媒通过热媒出口流出。
由于换热器管程流道数量少，在额定流量下其流速相对较高(≥0.5m/s)，可以有效地防止管道淤堵现象发生。如果已经出现管道淤堵现象(通常为非正常原因造成)，则换热器管程流速及差压将会有较大幅度提升，进而将淤堵物冲开，达到自洁。即使换热器发生淤塞堵死现象(通常为非正常原因造成)，则可拆卸下换热器两端的端盖，很方便地将直短管中的淤塞物清除，恢复生产。
壳程的多个沿换热管方向排布的折流板，尽可能地缩小了热媒的流通截面积，加大了热媒的流速和壳程的长度，使换热效率得到提高。
锦纶6聚合生产过程中作为其原料己内酰胺预热器使用：
下表为同一工厂中，传统20m2管壳式换热器及本发明的10m2换热器进行热媒换热的比较实例：
| 项目 | 传统管壳换热器 | 本发明箱式多管程换热器 |
| 热交换面积 | 20m2 | 10m2 |
| 处理能力 | 1012kg/h | 1845kg/h |
| 物料热交换后温度变化 | 从85℃升至187℃ | 从102℃升至179℃ |
| 热媒热交换后温度变化 | 从245℃降至210℃ | 从250℃降至203℃ |
| 热媒调节阀开度 | 93％ | 16％ |
| 传热系数(KJ/h.m2.℃) | 56.4 | 201.6 |
表中可以看出：传统管壳式换热器传热系数很低，从调节阀的开度上可以看出它已没有多少提高产量空间；本发明相比传统换热器具有很大的优势。
Claims (1)
1.一种箱式多管程换热器，包括换热管、带有导流腔的管板、端盖、密封垫片及带有折流板的热媒腔，其特征在于，每个换热管(7)为直管，换热管长1000-1600mm，换热管直径Φ20-45，其两端与管板相连；
该箱式多管程换热器的两端各一块管板：左管板(9)和右管板(14)，两块管板上开有紧固螺栓孔和两列通孔(16)；每个换热管端口焊接于通孔内与管板内侧相连，焊接处与管板外侧端面留有距离；左管板(9)从外侧将最上端的一对通孔横向铣槽相通，铣槽深度不可到达换热管与管板的焊缝处，作为流体流道的起点；左管板(9)最末端的一对通孔也从外侧横向铣槽相连，做为流体流道的终点；其余左管板(9)通孔从管板外侧按顺序由上至下将相邻两孔依次铣槽，形成导流腔(6)，铣槽深度不可到达换热管与管板的焊缝处；与左管板(9)对应的右管板(14)上开有数量相同、排列与左管板(9)镜向对称的通孔，右管板(14)上的两排通孔均从管板外侧由上至下将相邻两孔依次铣槽相通，同样铣槽深度不可到达换热管与管板的焊缝处；
左管板(9)和右管板(14)外加端盖(4、15)，端盖与管板之间设有密封垫(5)，用螺栓(2)将其压紧固定在管板上，使管板密封；所有的换热管通过侧面密封的导流腔相连，形成了在两端管板之间来回折返的两排并联的通道；端盖(4)对应管板流道起点与终点处各开一个接口，做为物料进口(3)和物料出口(8)；每侧端盖的数量根据换热管数量的多少设置一块或多块；
热媒腔为安装换热管的箱体外壳(11)与两管板周边焊接形成的封闭腔，热媒腔(13)上下分别设有热媒进口(10)和热媒出口；热媒腔内部沿换热管方向设有多个折流板(12)。
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