CN103968691B - 一种纵流壳程换热器 - Google Patents
一种纵流壳程换热器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103968691B CN103968691B CN201410226836.3A CN201410226836A CN103968691B CN 103968691 B CN103968691 B CN 103968691B CN 201410226836 A CN201410226836 A CN 201410226836A CN 103968691 B CN103968691 B CN 103968691B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shell
- heat
- heat exchanger
- tube bundle
- tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
一种纵流壳程换热器，包括前管箱、壳体大筒节、壳体、换热管、回转管箱，在壳体内部空间布置有换热管束，呈矩阵式排列，任意4根相邻的换热管为一个矩阵单元；在换热管束的外围设有多道沿纵向分布的管系包圈，多根周向分布的拉杆定距管将固定管板和所有的管系包圈连成管系骨架，壳体内部设有一块纵向隔板，将壳体内部空间划分成壳程介质的来、回通道；前管箱内设有隔板，将换热管束划分成为管程介质的来、回程通道，支撑构件由芯杆和多个套在芯杆上且离散分布的导流环构成，在换热管束的每一个矩阵单元中心均设有一套支撑构件，其导流环的外周面与矩阵单元的4根换热管相切；换热管束的外围设有管系薄包壳，将壳程介质限制在包壳内部流动。
Description
技术领域
本发明为一种专门用于液-液介质之间进行热量交换的管壳式换热器，属热工设备技术领域，具体地说，是一种纵流壳程换热器。
背景技术
壳程纵流换热器作为新型管壳式换热器，采用新的管束支撑结构，使壳程介质由传统的横向流动变为纵向流动，避免了传统管壳式换热器壳程由于介质横向冲刷管束而导致的壳程传热系数较低、流动阻力大和流体诱导管束产生振动破坏等缺点和风险。
美国Philips石油公司于20世纪70年代首先开发出折流杆式壳程纵流换热器，显示出优良的传热性能和水力性能。此后，世界各国对该类型换热器进行了深入研究，中国于20世纪80年代初开始了该方面的研究，现已开发出多种高效强化管和新的管束支撑结构，并广泛应用于石油、化工、化肥、动力、冶金、环保、轻工、医药等行业。目前，壳程纵流换热器管束支承方式主要为折流杆支承、空心环支承以及孔板式支承等，其中以Philips折流杆支承和NESTS蛋框式板条折流栅最为出名。这些支撑结构件都有一个共同的特点：管束支撑件（杆、板或环）在同一横截面上与外环连成一个整体，组成单个折流栅。换热管系内部平行布置众多的折流栅须保证换热管的平行度和同心度，以便换热管能够从一端管板穿到另一端管板，故折流栅的制作和定位要求很严格，制造及装配难度大，成本高；且这些折流栅所占空间较大，换热管的布置密度即换热面积受限，影响换热效率。另外，由于换热管束与壳体之间的间隙是无效换热区，而该间隙大于换热管束的管间间隙，故有较大流量的壳程介质流经该间隙，与壳体换热，致使换热效率进一步降低。
发明内容
针对上述问题，本发明对纵流壳程换热器的结构做了改进，提出如下技术方案：
一种纵流壳程换热器，包括前管箱、壳体大筒节、壳体、换热管及回转管箱，在壳体内部空间布置有换热管束，该换热管束具有多根换热管，通过其前部的固定管板和后部的弹性管板组合成束，呈矩阵式排列，任意4根相邻的换热管为一个矩阵单元；在换热管束的外围设有多道沿纵向分布的管系包圈，将换热管束包裹约束，多根周向分布的拉杆定距管将固定管板和所有的管系包圈连成管系骨架，以支撑换热管束；壳体内部设有一块纵向隔板，将壳体内部空间划分成两个壳程介质通道；一个为壳程介质来程通道，另一个为壳程介质回程通道；在壳体大筒节上开有壳程介质进口、出口；所述前管箱内设有隔板，将换热管束划分成两半，其中一半为管程介质的来程通道，另一半为管程介质的回程通道，在前管箱上开有管程介质进口、出口；在相邻换热管之间设有支撑构件，该支撑构件由芯杆和多个套在芯杆上且离散分布的导流环构成，在换热管束的每一个矩阵单元中心均设有一套支撑构件，其导流环的外周面与矩阵单元的4根换热管相切，其芯杆的一端固定在固定管板上，另一端为自由端，延伸至最后一道管系包圈外侧；所述换热管束的外围设有管系薄包壳，管系薄包壳两端固定在管系包圈上，将壳程介质限制在包壳内部流动。
所述导流环的迎流面是圆锥面，该圆锥面的锥度为30°～45°。
所述导流环配有卡箍，导流环由卡箍纵向限位，固定在芯杆上。
所述导流环用软金属或塑性材料制成。
上述结构的换热器，具有如下有益效果：
由于管束中的支撑构件没有横向连接件，占用壳体截面积很小，换热管中心距可以取得更小，布置得更密，从而增大换热面积，提高壳程介质整体纵流速度。管束内部支撑件为导流环，导流环迎流面加工成圆锥斜面，可减小流动阻力和改变流体方向。壳程介质流经导流环时，因流道截面面积减小，纵向速度提高约2倍，在换热管最小间隙处产生射流，引起流体扰动，从而提高壳程传热系数；导流环采用硬度较小的材料制作，如：软金属或塑性材料，可减小制造装配难度，降低制造成本。管系薄包壳包围在管束的外周，将壳程介质圈闭在内部有效流道内，与壳体隔离，不再与其接触换热，可减少热量损失，降低壳体温度，进一步提高壳程传热系数。
附图说明
图1是本换热器的主视图；
图2是图1的A-A视图；
图3是图2的B-B视图；
图4是图3中局部Ⅱ的放大图；
图5是图1的横截面图；
图6是图5中局部Ⅰ的放大图；
图7是换热管之间支撑构件的结构图。
图中代号含义：
1—前管箱，2—管程介质进口，3—管程介质出口，4—前管箱分程隔板，5—固定管板，6—壳体大筒节，7—壳程介质进口，8—壳程介质出口，9—固定支座，10—壳体，11—纵向隔板（壳程流程隔板），12—管系包圈，13—支撑构件（纵向周期变径导流杆），14—管系薄包壳，15—换热管，16—弹性管板，17—滑动支座，18—回转管箱，19—芯杆，20—导流环，21—限位卡箍，22—拉杆定距管。
具体实施方式
参见图1至图7：本纵流壳程换热器，包括前管箱1、壳体大筒节6、壳体10、换热管15、回转管箱18，在壳体10内部空间布置有换热管束，该换热管束具有多根换热管15，通过其前部的固定管板5和后部的弹性管板16组合成束，呈矩阵式排列，任意4根相邻的换热管为一个矩阵单元。在换热管束的外围设有多道沿纵向分布的管系包圈12，将换热管束包裹约束，多根周向分布的拉杆定距管22将固定管板5和所有的管系包圈12连成管系骨架，以支撑换热管束。壳体内部设有一块纵向隔板11，将壳体内部空间划分成两个壳程介质通道；一个为壳程介质来程通道，另一个为壳程介质回程通道；在壳体大筒节6上开有壳程介质进口7、壳程介质出口8。所述前管箱1内设有分程隔板4，将换热管束划分成两半，其中一半为管程介质的来程通道，另一半为管程介质的回程通道，在前管箱1上开有管程介质进口2、管程介质出口3。
在相邻换热管之间设有支撑构件13，该支撑构件13由芯杆19和多个套在芯杆19上且离散分布的导流环20构成，在换热管束的每一个矩阵单元中心均设有一套支撑构件13，其导流环20的周面与矩阵单元的4根换热管相切，其芯杆19的一端固定在固定管板5上，另一端为自由端，延伸至最后一道管系包圈12外侧。所述换热管束的外围设有管系薄包壳14，管系薄包壳14两端固定在管系包圈12上，将壳程介质限制在管系薄包壳14内部流动。
本换热器有如下两个特点：
一、在相邻换热管之间设有支撑构件13，该支撑构件13由芯杆19和多个套在芯杆19上且离散分布的导流环20构成，在换热管束的每一个矩阵单元中心均设有一套支撑构件13，其导流环20的周面与矩阵单元的4根换热管相切，其芯杆19的一端固定在固定管板5，另一端为自由端，延伸至最后一道管系包圈12外侧。所述导流环20配有限位卡箍21，导流环20由限位卡箍21纵向限位固定在芯杆19上。
由于管束中的支撑构件13没有横向连接件，占用壳体截面积很小，换热管中心距可以取得更小，布置得更密，从而增大换热面积，提高壳程介质整体纵流速度及传热系数。
所述导流环20的迎流面是圆锥面，该圆锥面的锥度为30°～45°，可减小流动阻力和改变流体方向，壳程介质流经导流环时，因流道截面面积减小，纵向速度提高约2倍，在换热管最小间隙处产生射流，引起流体扰动，从而再次提高壳程传热系数。
所述导流环20用软金属或塑性材料制成，可减小制造装配难度，降低制造成本。
二、所述换热管束的外围设有管系薄包壳14，管系薄包壳14两端固定在管系包圈12上，将壳程介质限制在包壳14内部流动，与壳体隔离，不再与其接触换热，可减少热量损失，降低壳体温度，进一步提高壳程传热系数。
本换热器的工作过程：
管程介质从前管箱1上的入口2流入，经来程管束流至回转管箱，然后回流，经回程管束回到前管箱，从出口3流出。
壳程介质从壳体大筒节6上的入口7流入，经壳程介质来程通道流至壳体纵向隔板11自由端，进入回转管箱18，然后回流，经壳程介质回程通道回到壳体大筒节6，从出口8流出。
Claims (5)
1.一种纵流壳程换热器，包括前管箱、壳体大筒节、壳体、换热管及回转管箱，在壳体内部空间布置有换热管束，该换热管束具有多根换热管，通过其前部的固定管板和后部的弹性管板组合成束，呈矩阵式排列，任意4根相邻的换热管为一个矩阵单元；在换热管束的外围设有多道沿纵向分布的管系包圈，将换热管束包裹约束，多根周向分布的拉杆定距管将固定管板和所有的管系包圈连成管系骨架，以支撑换热管束；壳体内部设有一块纵向隔板，将壳体内部空间划分成两个壳程介质通道；一个为壳程介质来程通道，另一个为壳程介质回程通道；在壳体大筒节上开有壳程介质进口、出口；所述前管箱内设有隔板，将换热管束划分成两半，其中一半为管程介质的来程通道，另一半为管程介质的回程通道，在前管箱上开有管程介质进口、出口；其特征在于：在相邻换热管之间设有支撑构件，该支撑构件由芯杆和多个套在芯杆上且离散分布的导流环构成，在换热管束的每一个矩阵单元中心均设有一套支撑构件，其导流环的外周面与矩阵单元的4根换热管相切，其芯杆的一端固定在固定管板上，另一端为自由端，延伸至最后一道管系包圈外侧；所述换热管束的外围设有管系薄包壳，管系薄包壳两端固定在管系包圈上，将壳程介质限制在包壳内部流动。
2.如权利要求1所述的纵流壳程换热器，其特征在于：所述导流环的迎流面是圆锥面。
3.如权利要求2所述的纵流壳程换热器，其特征在于：所述圆锥面的锥度为30°～45°。
4.如权利要求2所述的纵流壳程换热器，其特征在于：所述导流环配有卡箍，导流环由卡箍纵向限位，固定在芯杆上。
5.如权利要求2所述的纵流壳程换热器，其特征在于，所述导流环用软金属或塑性材料制成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410226836.3A CN103968691B (zh) | 2014-05-27 | 2014-05-27 | 一种纵流壳程换热器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410226836.3A CN103968691B (zh) | 2014-05-27 | 2014-05-27 | 一种纵流壳程换热器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103968691A CN103968691A (zh) | 2014-08-06 |
| CN103968691B true CN103968691B (zh) | 2016-03-09 |
Family
ID=51238499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410226836.3A Expired - Fee Related CN103968691B (zh) | 2014-05-27 | 2014-05-27 | 一种纵流壳程换热器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103968691B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL3779344T3 (pl) * | 2018-04-02 | 2023-11-20 | Yoshino Gypsum Co., Ltd. | Wielorurkowy obrotowy wymiennik ciepła |
| CN109579569A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-04-05 | 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 | 一种太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器及其装配方法 |
| CN112357035B (zh) * | 2020-10-28 | 2022-03-25 | 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) | 船舶舷外共形冷却器及船舶冷却系统 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3144081A (en) * | 1962-03-09 | 1964-08-11 | Brown Fintube Co | Heat exchanger tube supports |
| CN201772781U (zh) * | 2010-09-06 | 2011-03-23 | 中广核工程有限公司 | 一种纵流换热器 |
| CN102230755B (zh) * | 2011-06-07 | 2012-09-26 | 哈尔滨工程大学 | 一种定位格架支撑针翅管换热器 |
| CN202221265U (zh) * | 2011-07-09 | 2012-05-16 | 山东万海双涵化工设备有限公司 | 管壳式换热器 |
| CN204177253U (zh) * | 2014-05-27 | 2015-02-25 | 高秀志 | 一种纵流壳程换热器 |
-
2014
- 2014-05-27 CN CN201410226836.3A patent/CN103968691B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103968691A (zh) | 2014-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102538562B (zh) | 一种组合式单壳程连续螺旋折流板管壳式换热器 | |
| CN103968691B (zh) | 一种纵流壳程换热器 | |
| CN103954153B (zh) | 多流程纯逆流管壳式换热器 | |
| CN102706201A (zh) | 一种换热器的微通道结构 | |
| CN101504261B (zh) | 一种纵向流一体式翅片管 | |
| CN105300140A (zh) | 一种螺旋带支撑正（余）弦纹管的壳程复合强化换热器 | |
| CN105180687B (zh) | 一种双壳程折流杆管壳式换热器 | |
| CN204421697U (zh) | 一种仿迷宫形折流板管壳式换热器 | |
| CN105043143A (zh) | 一种环形通道内管式气-气换热器 | |
| CN204359191U (zh) | 一种换热器折流板 | |
| CN104697360B (zh) | 壳程均流螺旋支撑纵流式换热器 | |
| CN101943526A (zh) | 一种双热源多壳程逆流增速型管壳式换热器 | |
| CN204177253U (zh) | 一种纵流壳程换热器 | |
| CN202599189U (zh) | 一种换热器的微通道结构 | |
| CN112710170A (zh) | 一种管壳式换热器 | |
| CN104315893A (zh) | 一种换热器 | |
| CN201187959Y (zh) | 外导流折流杆式闭式循环水热交换器 | |
| CN105043141A (zh) | 大型双螺旋折流板式换热器 | |
| CN202599166U (zh) | 一种集成式微通道换热器 | |
| CN201382719Y (zh) | 一种螺旋折流板换热器 | |
| CN210128640U (zh) | 一种双管板换热器 | |
| CN203824383U (zh) | 多流程纯逆流管壳式换热器 | |
| CN210833201U (zh) | 内插螺旋片球面窝坑管换热器 | |
| CN203595430U (zh) | 一种矩阵式套管换热器 | |
| CN104457385A (zh) | 一种管束自支承式换热器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160309 Termination date: 20200527 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |