CN101975521A

CN101975521A - 直管间壁式换热器

Info

Publication number: CN101975521A
Application number: CN 201010533885
Authority: CN
Inventors: 申哲民; 孔海南; 董宇; 马晶; 刘婷婷
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2010-11-07
Filing date: 2010-11-07
Publication date: 2011-02-16

Abstract

一种石油生产技术领域的直管间壁式换热器，包括：内管、外壳、刺孔翅片、进气孔和出气孔，内管与外壳同轴设置且内外套接，刺孔翅片置于内管与外壳之间的环形空间内并将环形空间分别分隔成若干个通道，进气孔和出气孔分别固定在外壳的外壁上。刺孔翅片为圆形结构，该刺孔翅片上设有6～8个通气孔。本发明具有结构简单、单位体积传热面积大、换热效率高、传热性能好、流动阻力小的优点，可处理粘度系数较大的流体，并可提供不同流量和温度的热工质。由于是直管型，清理方便。它解决了用钢材料多、换热效果差的问题；解决了由于提高换热性能而造成的结构紧凑、结构复杂、制造工艺要求高、运检费用大等不利缺点。

Description

直管间壁式换热器

技术领域

本发明涉及的是一种石油生产技术领域的换热装置，具体是一种直管间壁式换热器。

背景技术

换热器是化工中通用的典型设备之一。一般地说，换热器占化工装置设备总重的30～40％，在化工厂建设中，换热器约占总投资的11％，在炼油厂一些装置中，换热器要占到总投资20％。换热器是石油化工生产装置中极其重要的组成部分，也是食品、染料、医药、动力、纺织等工业中广泛应用的通用设备。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101012095公开了一种逆流管排式间壁式换热器，在热流体管和冷流体管内填充有绕流子，在每一个换热单元之间及其连接处设有隔热密封垫，首尾换热单元分别与设在两端的冷热流体分合器连通；进一步检索发现，中国专利文献号CN2357303公开了一种加热或冷却粉粒状固体物料的间壁式换热器，它由换热主体、进料装置、卸料装置和控制系统四部分组成。换热主体由若干束波面传热板组成，加热或冷却介质在波面换热板内流动，而粉粒状物料靠自身重力自上而下呈固体流从各块波面传热板间通过换热。设备传热系数高，不需除尘和大型转动设备，动力消耗极少，维护费用低，流程操作简单。适于各种粉粒体物料的加热或冷却。

但是这些仪器设备对于处理粘度系数较大的流体如污泥等，还存在缺陷，流体会残留在弯管处，且弯道传输阻力大，换热性能较差。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种直管间壁式换热器，具有结构简单、单位体积传热面积大、换热效率高、传热性能好、流动阻力小的优点，可处理粘度系数较大的流体，并可提供不同流量和温度的热工质。由于是直管型，清理方便。它解决了用钢材料多、换热效果差的问题；解决了由于提高换热性能而造成的结构紧凑、结构复杂、制造工艺要求高、运检费用大等不利缺点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：内管、外壳、刺孔翅片、进气孔和出气孔，其中：内管与外壳同轴设置且内外套接，刺孔翅片置于内管与外壳之间的环形空间内并将环形空间分别分隔成若干个通道，进气孔和出气孔分别固定在外壳的外壁上。

所述的刺孔翅片为圆形结构，该刺孔翅片上设有6～8个通气孔，该通气孔为圆形且平均分布于刺孔翅片的同心圆环上，其圆心到刺孔翅片圆心的距离为刺孔翅片半径的2/3。

所述的内管的外径尺寸与刺孔翅片的直径尺寸比例为1∶4～1∶5。

所述的内管为空心直管式圆柱体。

所述的外壳的两端端口封闭。

所述的内管内设有空气或液体作为加热工质。

本发明包括以下优点：通过直管型设计，流体可以为粘度系数较大的，不易堵塞，流通阻力小，可以很好的达到换热的效果；冷工质流速可以提高，增大冷热源的温差，热量交换效率更高；在内管与外壳之间增加了若干个刺孔翅片体，进一步提高了传热效果；通过改变内管和翅片体直径，翅片体个数以实现不同容量的换热量，配套范围十分广泛；被加热工质的进入及流出热交换室结构对热废气进出热交换室无任何影响，大大降低了热流体流通阻力。

附图说明

图1为本发明的立体剖视结构示意图；

图2为本发明外壳内部立体剖视结构示意图；

图3为本发明侧面平面剖视结构示意图；

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1、2和3所示，本实施例包括：内管1、圆管状的外壳2、进气孔3、出气孔4和刺孔翅片5，其中：内管1与外壳2同轴设置且内外套接，刺孔翅片5置于内管1与外壳2之间的环形空间内并将环形空间分别分隔成若干个通道6，进气孔3和出气孔4分别固定在外壳2的外壁上。

所述的内管1的外径尺寸与刺孔翅片5的直径尺寸比例为1∶4～1∶5。

所述的内管1为空心直管式圆柱体，与弯管式相比，减小了流体的流动阻力，便于清理。

所述的内管1内设有空气或液体作为加热工质。

所述的外壳2的两端端口封闭，便于流体在外壳与内管所形成的空间内通过。

所述的刺孔翅片5为圆形结构，该刺孔翅片5上设有6个通气孔7，该通气孔7为圆形且平均分布于刺孔翅片5的同心圆环上，其圆心到刺孔翅片5的圆心的距离为刺孔翅片5半径的2/3，可让流体顺利通过，既起到限制流速的作用，又有导热传热的性能。

上述实施方式中，可根据流体的性能及实际应用情况决定内管1与外壳2之间的翅片5分隔数量，以实现提高换热效率的目的。

本装置热废气热量传递过程为：热流体向金属壳进行对流换热，热金属壳由热端面向冷端面进行导热传递，冷端面被加热后再向冷工质对流传递。以此完成一个热量传递过程。决定此热传递强度性能有以下因素：温差、换热面积、金属导热面的厚度、金属热导系数及冷热工质的流动状态。该换热器结构充分考虑以上条件，特别是大大提高了粘度系数较大的流体的处理。

本装置特点是冷、热两流体被固体壁面隔开，不相混合，通过间壁进行热量的交换。间壁式换热器作为热量回收装置中的一种，为气体-空气或气体-液体热回收方式，目的在于达到能源循环使用，提高能源利用效率，改善装置功能特性。

该结构的换热器主要用于气体-液体换热，它解决了管式换热器结构不紧凑、金属消耗量大、接头多而易漏、占地较大、换热效率不高、废气流通阻力大等不利缺点，解决了夹套式换热器传热面积小、传热系数低等诸多不利因素，集它们的优点并有所提高和发展。该直管间壁式换热结构，可以使粘度系数大的流体顺利通过，清洗简单方便，内管与外壳之间的翅片体增加了换热面积，大大提高了对流换热强度。

Claims

1.一种直管间壁式换热器，包括：内管、外壳、刺孔翅片、进气孔和出气孔，其中：内管与外壳同轴设置且内外套接，刺孔翅片置于内管与外壳之间的环形空间内并将环形空间分别分隔成若干个通道，进气孔和出气孔分别固定在外壳的外壁上，其特征在于：所述的刺孔翅片为圆形结构，该刺孔翅片上设有6～8个通气孔，该通气孔为圆形且平均分布于刺孔翅片的同心圆环上，其圆心到刺孔翅片圆心的距离为刺孔翅片半径的2/3。

2.根据权利要求1所述的直管间壁式换热器，其特征是，所述的内管的外径尺寸与刺孔翅片的直径尺寸比例为1∶4～1∶5。

3.根据权利要求1所述的直管间壁式换热器，其特征是，所述的内管为空心直管式圆柱体。

4.根据权利要求1所述的直管间壁式换热器，其特征是，所述的外壳的两端端口封闭。

5.根据权利要求1所述的直管间壁式换热器，其特征是，所述的内管内设有空气或液体作为加热工质。