CN103512395B

CN103512395B - 方型换热器

Info

Publication number: CN103512395B
Application number: CN201310506177.4A
Authority: CN
Inventors: 潘传武
Original assignee: HUBEI ZHUANGZHI PETROCHEMICAL EQUIPMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HUBEI ZHUANGZHI PETROCHEMICAL EQUIPMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2033-10-24
Also published as: CN103512395A

Abstract

方型换热器，包括换热器壳体及其两端固定连接的第一导流管箱、第二导流管箱，所述第一导流管箱中部通过多根换热管与第二导流管箱的中部相通，所述第一导流管箱的顶部设置有管程进口，第一导流管箱的底部设置有管程出口；所述换热器壳体的顶部正中位置设置有壳程进口，换热器壳体的底部正中位置设置有壳程出口，所述换热器壳体内部设置有分流器，所述分流器包括分流箱及其上设置的多根分流管，所述分流管的一端为封闭结构，分流管的另一端通过分流箱与壳程进口相通，所述分流箱、分流管的底部均匀设置有多个分流孔，分流箱、分流管均设置于换热管的正上方。本设计不仅热效率高，而且适用范围广、可适用于各种狭小的布置空间。

Description

方型换热器

技术领域

本发明涉及一种热交换装置，尤其涉及一种方型换热器，具体适用于提高热交换效率。

背景技术

换热器广泛应用于石油化工等领域。它的主要功能是保证工艺过程帮助不同介质进行热交换，是提高能源利用率的主要设备之一。对于一些空间狭小的安装位置，采用方型换热器能够充分利用布置空间，提高热交换效率。由于方型换热器适用于低压介质的热交换，其流动压力较小，如何保证介质能够达到充分热交换的效果，是本领域技术人员一直研究的课题。

中国专利授权公告号为CN201764851U，授权公告日为2011年3月16日的实用新型专利公开了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，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。虽然该实用新型能够布置于较狭小的安装空间，但其仍存在以下缺陷：

1、该实用新型通过增长壳程路径来达到充分换热的效果，较长的管程路径会延长换热时间，导致其热交换效率较低。

2、该实用新型设置的换热管分布密度较小，只能运用于小流量的热交换环境，通用性差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的热交换效率低、通用性差的问题，提供一种热交换效率高、通用性好的方型换热器。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

方型换热器，包括换热器壳体及其两端固定连接的第一导流管箱、第二导流管箱，所述第一导流管箱中部通过多根换热管与第二导流管箱的中部相通，所述第一导流管箱的顶部设置有管程进口，第一导流管箱的底部设置有管程出口；

所述换热器壳体的顶部正中位置设置有壳程进口，换热器壳体的底部正中位置设置有壳程出口，所述换热器壳体内部设置有分流器，所述分流器包括分流箱及其上设置的多根分流管，所述分流管的一端为封闭结构，分流管的另一端通过分流箱与壳程进口相通，所述分流箱、分流管的底部均匀设置有多个分流孔，分流箱、分流管和分流孔均设置于换热管的正上方。

所述多根分流管对称设置于分流箱的两侧，分流管与分流箱之间的夹角为钝角。

所述多个分流孔开口面积的总和是壳程进口径向面积的1倍–1.1倍。

所述多根换热管以交叉排布方式排列为2N行，换热管的一端通过第一管板与第一导流管箱的内部相通，换热管的另一端通过第二管板与第二导流管箱的内部相通，所述换热管端部第2n-1行与第2n行换热管之间的第一管板上固定连接有第一管箱导流隔板，所述第一管箱导流隔板与换热管平行设置，第一管箱导流隔板的边沿与第一导流管箱的内壁密封配合；所述换热管端部第2n行与第2n+1行换热管之间的第二管板上有固定连接有第二管箱导流隔板，所述第二管箱导流隔板与换热管平行设置，第二管箱导流隔板的边沿与第二导流管箱的内壁密封配合；

其中N和n均为正整数，且N＞1，N≥n≥1。

所述第一导流管箱的第一管箱检修壁上设置有多个与换热管一一对应的第一管箱检修孔，所述第一管箱检修孔与螺塞密封配合；所述第二导流管箱2的第二管箱检修壁上设置有多个与换热管一一对应的第二管箱检修孔，所述第二管箱检修孔与螺塞密封配合。

所述换热管为翅片管。

所述换热器壳体的底部通过集液器与壳程出口相通。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明方型换热器中的分流器包括分流箱及其上设置的多根分流管，所述分流管的一端为封闭结构，分流管的另一端通过分流箱与壳程进口相通，所述分流箱、分流管的底部均匀设置有多个分流孔，分流箱、分流管和分流孔均设置于换热管的正上方；多根分流管对称设置于分流箱的两侧，本设计将分流管与分流箱之间的夹角设置为钝角，使分流箱内的待冷却液体迅速流入分流管内，并通过分流孔均匀的洒向下方的换热管上，实现了待冷却液体的分散冷却，有效提高了热交换效率。因此，本设计采用分散冷却方式，热交换效率高。

2、本发明方型换热器可通过改变换热管的数目、尺寸、排布方式来适应不同大小的安装空间，然后对分流器尺寸也作出相应调整，使换热器适应不同尺寸布置空间的要求，扩大了其适用范围。因此，本设计设计灵活性大、适用范围广。

3、本发明方型换热器中多个分流孔开口面积的总和是壳程进口径向面积的1倍–1.1倍，由于本性设计适用于低压或常压环境，待冷却液体的流动不需要加压，故分流孔的开口总面积大于等于壳程进口径向面积，保证待冷却液体不会积滞于分流器中，影响分流效果。因此，本设计液体流通顺畅、分流效果好。

4、本发明方型换热器中第一管箱导流隔板、第二管箱导流隔板的设计使得冷却液体在换热管内以来回往复的方式向下流动，冷却液体必须逐层流过换热管，才能到达壳程出口，从而达到充分热交换的目的。因此，本设计热交换充分、换热效果好。

5、本发明方型换热器中管箱的检修壁上设置有与换热管一一对应的检修孔，使换热管便于检查维修，有效防止换热管堵塞，同时检修孔内设置有与其密封配合的螺塞，保证换热器的日常运行。因此，本设计进修方便、有效防止换热管堵塞。

6、本发明方型换热器中的换热器壳体的底部设置有集液器，集液器是根据漏斗的原理设计，有效减小介质流动阻力，方便完成热交换后的介质快速流出换热器。因此，本设计介质流出阻力小、流动效率高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1中第一管板的结构示意图。

图4是图1中分流器的仰视图。

图中：第一导流管箱1、第一管箱导流隔板11、第一管板12、第一管箱检修壁13、第一管箱检修孔14、管程进口15、管程出口16、第二导流管箱2、第二管箱导流隔板21、第二管板22、第二管箱检修壁23、第二管箱检修孔24、换热器壳体3、壳程进口31、壳程出口32、集液器33、换热管4、分流器5、分流箱51、分流管52、分流孔53、夹角54、螺塞6。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1–图4，方型换热器，包括换热器壳体3及其两端固定连接的第一导流管箱1、第二导流管箱2，所述第一导流管箱1中部通过多根换热管4与第二导流管箱2的中部相通，所述第一导流管箱1的顶部设置有管程进口15，第一导流管箱1的底部设置有管程出口16；

所述换热器壳体3的顶部正中位置设置有壳程进口31，换热器壳体3的底部正中位置设置有壳程出口32，所述换热器壳体3内部设置有分流器5，所述分流器5包括分流箱51及其上设置的多根分流管52，所述分流管52的一端为封闭结构，分流管52的另一端通过分流箱51与壳程进口31相通，所述分流箱51、分流管52的底部均匀设置有多个分流孔53，分流箱51、分流管52和分流孔53均设置于换热管4的正上方。

所述多根分流管52对称设置于分流箱51的两侧，分流管52与分流箱51之间的夹角54为钝角。

所述多个分流孔53开口面积的总和是壳程进口31径向面积的1倍–1.1倍。

所述多根换热管4以交叉排布方式排列为2N行，换热管4的一端通过第一管板12与第一导流管箱1的内部相通，换热管4的另一端通过第二管板22与第二导流管箱2的内部相通，所述换热管4端部第2n-1行与第2n行换热管4之间的第一管板12上固定连接有第一管箱导流隔板11，所述第一管箱导流隔板11与换热管4平行设置，第一管箱导流隔板11的边沿与第一导流管箱1的内壁密封配合；所述换热管4端部第2n行与第2n+1行换热管4之间的第二管板22上有固定连接有第二管箱导流隔板21，所述第二管箱导流隔板21与换热管4平行设置，第二管箱导流隔板21的边沿与第二导流管箱2的内壁密封配合；

其中N和n均为正整数，且N＞1，N≥n≥1。

所述第一导流管箱1的第一管箱检修壁13上设置有多个与换热管4一一对应的第一管箱检修孔14，所述第一管箱检修孔14与螺塞6密封配合；所述第二导流管箱2的第二管箱检修壁23上设置有多个与换热管4一一对应的第二管箱检修孔24，所述第二管箱检修孔24与螺塞6密封配合。

所述换热管4为翅片管。

所述换热器壳体3的底部通过集液器33与壳程出口32相通。

本发明的原理说明如下：

换热管4的排布：换热管4采用交叉排布方式，交叉排布方式是指下一层换热管4设置于上一层换热管4之间空隙的正下方，这种排布方式相对于前后左右对齐的排布方式，在相同大小的空间内能够排布更多的翅片管，有效利用了空间，提高了换热效率。

检修：第一管箱检修壁13上设置有多个与换热管4一一对应的第一管箱检修孔14，第一管箱检修孔14与螺塞6密封配合；第二管箱检修壁23上设置有多个与换热管4一一对应的第二管箱检修孔24，第二管箱检修孔24与螺塞6密封配合；上述设计能够方便设备的检修，防止换热管4堵塞，在不检修时，在检修孔中安装螺塞6，可有效密封检修孔，保证设备正常运行。

为防止分流孔53堵塞，在安装时，需在壳程进口31与介质输入管道之间增加过滤装置，如滤网等。

换热管4为翅片管，增大了换热管4的接触面积，提高了热交换率，同时由于换热管4为翅片管，使本设计热交换效率更高，可应用于气体的冷却。

导流隔板：多根换热管4以交叉排布方式排列为2N行，换热管4的一端通过第一管板12与第一导流管箱1的内部相通，换热管4的另一端通过第二管板22与第二导流管箱2的内部相通，所述换热管4端部第2n-1行与第2n行换热管4之间的第一管板12上固定连接有第一管箱导流隔板11，所述第一管箱导流隔板11与换热管4平行设置，第一管箱导流隔板11的边沿与第一导流管箱1的内壁密封配合；所述换热管4端部第2n行与第2n+1行换热管4之间的第二管板22上有固定连接有第二管箱导流隔板21，所述第二管箱导流隔板21与换热管4平行设置，第二管箱导流隔板21的边沿与第二导流管箱2的内壁密封配合；其中N和n均为正整数，且N＞1，N≥n≥1。

例如：当N=3时，则3≥n≥1，换热管4一端的第一导流管箱1内，第1行与第2行换热管4之间的第一管板12上设置有第一块第一管箱导流隔板11，第3行与第4行换热管4之间的第一管板12上设置有第二块第一管箱导流隔板11，第5行与第6行换热管4之间的第一管板12上设置有第三块第一管箱导流隔板11；换热管4另一端的第二导流管箱2内，第2行与第3行换热管4之间的第二管板22上设置有第一块第二管箱导流隔板21，第4行与第5行换热管4之间的第二管板22上设置有第二块第二管箱导流隔板21。这时液体从管程进口15依次流经第1行换热管4、第2行换热管4、第3行换热管4、第4行换热管4、第5行换热管4、第6行换热管4后从管程出口16排出。

上述设计使冷却液体在换热管4内以来回往复的方式向下流动，冷却液体必须逐层流过换热管4，才能到达壳程出口32，从而达到充分热交换的目的。

实施例1：

参见图1–图4，方型换热器，包括换热器壳体3及其两端固定连接的第一导流管箱1、第二导流管箱2，所述第一导流管箱1中部通过多根换热管4与第二导流管箱2的中部相通，所述第一导流管箱1的顶部设置有管程进口15，第一导流管箱1的底部设置有管程出口16，所述换热器壳体3的顶部正中位置设置有壳程进口31，换热器壳体3的底部正中位置设置有壳程出口32，所述换热器壳体3内部设置有分流器5，所述分流器5包括分流箱51及其上设置的多根分流管52，所述多根分流管52对称设置于分流箱51的两侧，分流管52与分流箱51之间的夹角54为钝角，分流管52的一端为封闭结构，分流管52的另一端通过分流箱51与壳程进口31相通，所述分流箱51、分流管52的底部均匀设置有多个分流孔53，所述换热管4为翅片管，分流箱51、分流管52和分流孔53均设置于换热管4的正上方；所述多个分流孔53开口面积的总和是壳程进口31径向面积的1倍–1.1倍；所述多根换热管4以交叉排布方式排列为2N行，换热管4的一端通过第一管板12与第一导流管箱1的内部相通，换热管4的另一端通过第二管板22与第二导流管箱2的内部相通，所述换热管4端部第2n-1行与第2n行换热管4之间的第一管板12上固定连接有第一管箱导流隔板11，所述第一管箱导流隔板11与换热管4平行设置，第一管箱导流隔板11的边沿与第一导流管箱1的内壁密封配合；所述换热管4端部第2n行与第2n+1行换热管4之间的第二管板22上有固定连接有第二管箱导流隔板21，所述第二管箱导流隔板21与换热管4平行设置，第二管箱导流隔板21的边沿与第二导流管箱2的内壁密封配合；其中N和n均为正整数，且N＞1，N≥n≥1；所述第一导流管箱1的第一管箱检修壁13上设置有多个与换热管4一一对应的第一管箱检修孔14，所述第一管箱检修孔14与螺塞6密封配合；所述第二导流管箱2的第二管箱检修壁23上设置有多个与换热管4一一对应的第二管箱检修孔24，所述第二管箱检修孔24与螺塞6密封配合；所述换热器壳体3的底部通过集液器33与壳程出口32相通。

Claims

1.方型换热器，包括换热器壳体（3）及其两端固定连接的第一导流管箱（1）、第二导流管箱（2），所述第一导流管箱（1）中部通过多根换热管（4）与第二导流管箱（2）的中部相通，所述第一导流管箱（1）的顶部设置有管程进口（15），第一导流管箱（1）的底部设置有管程出口（16），其特征在于：

所述换热器壳体（3）的顶部正中位置设置有壳程进口（31），换热器壳体（3）的底部正中位置设置有壳程出口（32），所述换热器壳体（3）内部设置有分流器（5），所述分流器（5）包括分流箱（51）及其上设置的多根分流管（52），所述分流管（52）的一端为封闭结构，分流管（52）的另一端通过分流箱（51）与壳程进口（31）相通，所述分流箱（51）、分流管（52）的底部均匀设置有多个分流孔（53），分流箱（51）、分流管（52）和分流孔（53）均设置于换热管（4）的正上方；

所述多根分流管（52）对称设置于分流箱（51）的两侧，分流管（52）与分流箱（51）之间的夹角（54）为钝角，所述多个分流孔（53）开口面积的总和是壳程进口（31）径向面积的1倍–1.1倍。

2.根据权利要求1所述的方型换热器，其特征在于：所述多根换热管（4）以交叉排布方式排列为2N行，换热管（4）的一端通过第一管板（12）与第一导流管箱（1）的内部相通，换热管（4）的另一端通过第二管板（22）与第二导流管箱（2）的内部相通，所述换热管（4）端部第2n-1行与第2n行换热管（4）之间的第一管板（12）上固定连接有第一管箱导流隔板（11），所述第一管箱导流隔板（11）与换热管（4）平行设置，第一管箱导流隔板（11）的边沿与第一导流管箱（1）的内壁密封配合；所述换热管（4）端部第2n行与第2n+1行换热管（4）之间的第二管板（22）上有固定连接有第二管箱导流隔板（21），所述第二管箱导流隔板（21）与换热管（4）平行设置，第二管箱导流隔板（21）的边沿与第二导流管箱（2）的内壁密封配合；

其中N和n均为正整数，且N＞1，N≥n≥1。

3.根据权利要求2所述的方型换热器，其特征在于：所述第一导流管箱（1）的第一管箱检修壁（13）上设置有多个与换热管（4）一一对应的第一管箱检修孔（14），所述第一管箱检修孔（14）与螺塞（6）密封配合；所述第二导流管箱（2）的第二管箱检修壁（23）上设置有多个与换热管（4）一一对应的第二管箱检修孔（24），所述第二管箱检修孔（24）与螺塞（6）密封配合。

4.根据权利要求2所述的方型换热器，其特征在于：所述换热管（4）为翅片管。

5.根据权利要求1所述的方型换热器，其特征在于：所述换热器壳体（3）的底部通过集液器（33）与壳程出口（32）相通。