CN102636047A - 一种多壳程管壳式换热器 - Google Patents

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焦炜琦
韩东
岳晨
申耀阳
郭新贤
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Abstract

一种多壳程管壳式换热器，属于能源与动力等领域。它包括管程和壳程；该多壳程管壳式换热器还包括与封头相连的管程进口接管（7）和管程出口接管（12），与壳体相连的壳程进口接管（11）和壳程出口接管（8）；其特征在于：两个管板（5）之间安装有N块将换热器壳体（1）内分成N+1个壳程空间的纵向隔流板，其中N大于等于2；上述每块纵向隔流板均具有使相邻壳程相通的连通孔（13）；任意相邻隔流板上的连通孔（13）的位置分别位于纵向隔流板异端。该换热器具有结构简单紧凑、抗震动等特点，在壳程流体流量较小的情况换热效率高，特别适用于空间有限或壳侧接管位置固定的场合。

Description

一种多壳程管壳式换热器
技术领域
本发明涉及一种多壳程管壳式换热器，属于能源与动力领域。
背景技术
管壳式换热器是进行热交换操作的通用工艺设备，主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一，广泛应用于化工、石油、电力、轻工、冶金、原子能、造船、航空、供热等工业部门。一般管壳式换热器有多种结构，壳程的形式也多种多样：有单弓形折流板、双弓形折流板、碟环形折流板、折流杆以及空心环网板等。
对于传统的单弓形折流板管壳式换热器（如图1），在横向折流板的根部存在较大的流动与传热死区，传热效率较低，横向折流板一端悬空，末端震动强烈，对传热管的损害极大，甚至发生传热管破裂，换热介质泄漏的事故。
通常情况下，为了提高管壳式换热器的换热性能，一般采用增加换热管数或采用多台换热器串联等措施，这些必然会引起换热器体积变大，重量增加，成本也会随之增加。在某些对于空间体积和传热效率有一定要求的情况下，传统的单弓形管壳式换热器很难实现其应用。因此，有必要在有限的空间条件下提高其换热性能，使其得到有效的应用。
发明内容
本发明的目的在于提出一种结构简单紧凑、换热效率高、抗震动性良好的多壳程管壳式换热器。
一种多壳程管壳式换热器，包括换热器壳体、通过左右两个管板安装于换热器壳体内的传热管束、位于换热器壳体左右两端的封头；上述传热管束及两端封头内即为管程，传热管束与换热器壳体之间形成壳程；该多壳程管壳式换热器还包括与封头相连的管程进口接管和管程出口接管，与壳体相连的壳程进口接管和壳程出口接管；其特征在于：两个管板之间安装有N块将换热器壳体内分成N+1个壳程空间的纵向隔流板，其中N大于等于2；上述每块纵向隔流板均具有使相邻壳程相通的连通孔；任意相邻隔流板上的连通孔的位置分别位于纵向隔流板异端。
  一种多壳程管壳式换热器，包括换热器壳体、通过左右两个管板安装于换热器壳体内的传热管束、位于换热器壳体左右两端的封头；上述传热管束及两端封头内即为管程，传热管束与换热器壳体之间形成壳程；该多壳程管壳式换热器还包括与封头相连的管程进口接管和管程出口接管，与壳体相连的壳程进口接管和壳程出口接管；其特征在于：壳程出口上游设置末端折流板，管程出口处的管板与末端折流板之间安装有N块将换热器壳体内分成N+1个壳程空间的纵向隔流板，其中N大于等于2；上述每块纵向隔流板均具有使相邻壳程相通的连通孔；任意相邻隔流板上的连通孔的位置分别位于纵向隔流板异端。
上述多壳程管壳式换热器的壳程空间可以均匀分配，也可以根据实际要求进行调整；多壳程形式大大延长了壳程流体的运动时间，增大了换热面积，同时更多的壳程流体垂直掠过管束，提高了换热性能。
上述纵向隔流板两端可以分别与管板或末端折流板连接，而非悬臂，震动较小，同时对于每一壳程的横向折流板都有一定的支撑作用，防止了横向折流板的震动以及与传热管之间的碰撞。同时在一侧根据流量匹配的原则开圆孔、方孔或槽，使壳程流体在该侧流出，且置于两排管束中间，不与传热管接触，防止与传热管的摩擦与碰撞，延长传热管的使用寿命。
上述末端折流板与换热器壳体连接，周边固定，安全可靠，震动小；并在下端开孔，使壳程流体流出，上述末端折流板也可以去掉，两纵向隔流板右端直接与管板连接，此时壳程出口接管与入口接管处于不同侧，满足了不同壳程进出口位置的要求。
附图说明
图1是单壳程管壳式换热器结构图；
图2是三壳程管壳式换热器结构图；
图3是纵向隔流板结构图；
图4是末端折流板结构图；
图5是无末端折流板三壳程管壳式换热器结构图；
图中标号名称：1. 换热器壳体，2. 横向折流板，3. 下纵向隔流板，4. 末端折流板，5. 管板，6. 封头，7.管程进口接管，8. 壳程出口接管， 9. 传热管束，10. 上纵向隔流板，11. 壳程进口接管，12. 管程出口接管，13. 连通孔。
具体实施方式
参照附图，本发明提供一种多壳程管壳式换热器，其中包括：包括换热器壳体1，传热管束9与两端管板5相连接后置于换热器壳体内，并由横向折流板2间隔成多股平行流道，换热器壳体由插入内部的下纵向隔流板3、上纵向隔流板10，将单壳程流道改变为多壳程流体通道，并在壳程出口处安装一末端折流板4；两端封头6分别与两侧管板相接并与管程进口接管12与出口接管7连接构成管程通道；壳程进口接管11与出口接管8和壳体联通并与横向折流板以及纵向隔流板构成往返折流壳程流道。
多壳程管壳式换热器的壳程可以为两壳程、三壳程或更多壳程，由插入壳体1内部的纵向隔流板数3、10决定，导致壳程进口接管11与出口接管8可以在壳体的同一侧，也可以在壳体异侧；管程的进口接管12与出口接管7可以在同一侧，也可以在不同侧，由管程数决定。
纵向隔流板可以与末端折流板或管板连接，并在一端处根据流量匹配的原则开圆孔、方孔或槽等，纵向折流板；也可以一端悬空，此时不需要在一端开孔，纵向隔流板分别置于两排管束中间。
末端折流板4在下端处根据流量匹配的原则开圆孔、方孔或槽等，使壳程流体流出。上述末端折流板4也可以去掉，纵向隔流板右端直接与管板连接，此时壳程出口接管8与入口接管11处于不同侧。图4中大圆即代表使壳程流体流出的孔，图中小圆代表传热管束穿过的孔。
多壳程可以均匀分配，也可以根据实际要求进行调整；可以在每一壳程内安装横向折流板2，或根据需要在某一壳程或某几个壳程内安装横向折流板。
以三壳程管壳式换热器为例，参照图2、图5详细说明本发明提供的多壳程管壳式换热器的运行过程。
热流体通过壳程进口接管11进入到壳程内部，受到上纵向隔流板10以及该壳程内横向折流板2的作用折流前进，与管内流体进行热量交换，到达下纵向隔流板3右侧的圆孔处向下流出，之后受到下纵向隔流板3的阻挡以及横向折流板2的作用横掠管束，到达下纵向隔流板3左端的圆形出口流出，最后流至末端折流板4下端的圆形出口，从壳程出口接管8流出完成热量交换。冷流体则从管程进口接管12流入传热管束9内部，与管外的热流体进行热量交换，温度升高后由管程出口接管7流出换热器。
图5所示的无末端折流板的三壳程管壳式换热器的实施过程基本与图2类似，不同之处在于，热流体首先通过壳程进口接管11进入到壳程内部，受到上纵向隔流板10以及该壳程内横向折流板2的作用折流前进，与管内流体进行热量交换，到达纵向隔流板11右侧的圆形出口处向下流出，之后受到下纵向隔流板3的阻挡以及横向折流板的作用横掠管束，到达下纵向隔流板3左端的圆形出口向下流出，之后到达壳程出口接管8流出换热器，完成整个换热器的热量交换。

Claims (4)

1.一种多壳程管壳式换热器，包括换热器壳体（1）、通过左右两个管板（5）安装于换热器壳体（1）内的传热管束（9）、位于换热器壳体左右两端的封头（6）；上述传热管束（9）及两端封头（6）内即为管程，传热管束（9）与换热器壳体之间形成壳程；该多壳程管壳式换热器还包括与封头相连的管程进口接管（7）和管程出口接管（12），与壳体相连的壳程进口接管（11）和壳程出口接管（8）；
其特征在于：两个管板（5）之间安装有N块将换热器壳体（1）内分成N+1个壳程空间的纵向隔流板，其中N大于等于2；上述每块纵向隔流板均具有使相邻壳程相通的连通孔（13）；任意相邻隔流板上的连通孔（13）的位置分别位于纵向隔流板异端。
2. 根据权利要求1所述的多壳程管壳式换热器，其特征在于：纵向隔流板上下两侧均具有横向折流板。
3. 一种多壳程管壳式换热器，包括换热器壳体（1）、通过左右两个管板（5）安装于换热器壳体（1）内的传热管束（9）、位于换热器壳体左右两端的封头（6）；上述传热管束（9）及两端封头（6）内即为管程，传热管束（9）与换热器壳体之间形成壳程；该多壳程管壳式换热器还包括与封头相连的管程进口接管（7）和管程出口接管（12），与壳体相连的壳程进口接管（11）和壳程出口接管（8）；
其特征在于：壳程出口上游设置末端折流板（4），管程出口处的管板（5）与末端折流板（4）之间安装有N块将换热器壳体（1）内分成N+1个壳程空间的纵向隔流板，其中N大于等于2；上述每块纵向隔流板均具有使相邻壳程相通的连通孔（13）；任意相邻隔流板上的连通孔（13）的位置分别位于纵向隔流板异端。
4. 根据权利要求3所述的多壳程管壳式换热器，其特征在于：纵向隔流板上下两侧均具有横向折流板。
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