CN104567481A - 一种绕管式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绕管式换热器，包括壳体和固定于壳体内的换热元件，壳体包括筒体、与筒体上下法兰连接的上封头和下封头；上封头上设有物料口一，下封头底部设置物料口二以便形成物料至上而下或之下而上的物料壳程；换热元件包括至少一组螺旋缠绕状的换热管使得换热管程呈螺旋状，所述换热管两端分别与固定在筒体上的介质进口管和介质出口管连通，所述一或多组换热管通过支撑结构固定在筒体内。本发明的有益效果：采用换热管与介质进出口管直接焊接，设计简单，降低了制造难度；可同时通入不同介质进入管程换热以满足不同工艺条件的需求；实现了工艺气和物料同时换热，简单高效。

Description

一种绕管式换热器

技术领域

本发明专利涉及一种绕管式换热器，尤其涉及一种不带管板的螺旋缠绕管式换热器。

背景技术

绕管式换热器相对于普通的列管式换热器具有不可比拟的优势，适用温度范围广、适应热冲击、热应力自身消除、紧凑度高，由于自身的特殊构造，使得流场充分发展，不存在流动死区，尤其特别的，通过设置多股管程（壳程单股），能够在一台设备内满足多股流体的同时换热，应用领域日益扩大，有显著的社会效益。但是传统的绕管式换热器采用管板与换热管焊接的方式进行连接，如中国专利CN103344139A于2013年   10月9日公开了一种螺旋缠绕管浮头式换热器，包括换热器壳体、壳体两端的封头以及换热器芯，换热管与管板焊接，管板与封头之间采用内外法兰连接，该设计可以消除换热管对管箱封头与第二壳体封头装置之间的应力，但是该设计复杂，制造成本高；另外市场上的普通绕管式换热器只针对单一物料进行换热，难以解决不同物料同时换热需求。

发明内容

为了解决传统绕管浮头式换热器管板与封头连接设计复杂、制造成本高、换热物料单一的问题，本发明提供了一种不带浮头管板、多种物料同时换热的绕管式换热器，简单高效。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种绕管式换热器，包括壳体和固定于壳体内的换热元件，壳体包括筒体、与筒体上下法兰连接的上封头和下封头；上封头上设有物料口一，下封头底部设置物料口二以便形成物料至上而下或自下而上的物料壳程；换热元件包括至少一组螺旋缠绕状的换热管使得换热管程呈螺旋状，所述换热管两端分别与固定在筒体上的介质进口管和介质出口管焊接连通， 一或多组换热管通过支撑结构固定在筒体内。

为了使得工艺气和物料在壳程内同时换热，本发明进一步的特征有：所述上下封头上设有工艺气口一和工艺气口二。

为了便于固定换热管，本发明进一步的特征有：所述支撑结构包含中心筒及支撑架，所述换热管沿中心筒缠绕，所述支撑架支撑绕管于中心筒和筒体之间。

在支撑结构上本发明的进一步优选的技术方案是：所述支撑架包括支撑竖条、支撑横条、支撑环和垫片；所述支撑横条和支撑环设置有多组，支撑横条水平方向穿过换热管之间的间隙与支撑环固定，所述支撑竖条垂直穿入支撑环上设置的孔和支撑环固定一体并通过垫片固定设置在筒体内侧。

为了增加管程的长度、增强换热效果本发明进一步的技术方案有：所述换热管包括至少两层。优选换热管设置2～5层。进一步优选：所述换热管相邻的管层束的螺旋方向相反。

为了使得增加管程的数量本发明进一步技术方案有：所述介质进口管和介质出口管至少1组。

为了防止多层换热管之间不稳定而相互摩擦本发明的进一步技术方案有：所述每两层换热管之间设有固定和隔离换热管的定位条。

由于采用了以上技术方案，本发明的有益效果是：换热管两端分别与介质进口管和介质出口管固定连接，省去了浮头管板结构，降低了制造难度；管箱筒体上设有工艺气进口管和工艺气出口管，可以液-液，气-液等不同物态换热，简单高效；介质进口管和介质出口管可设置多组，可同时通入不同介质进入管程换热以满足不同工艺条件的需求。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为介质进口管或介质出口管与换热管端部连接位置的局部放大示意图。

图3为换热管第1层的绕管方式的示意图。

图4为换热管第2层的绕管方式的示意图。

图5为换热管第3层的绕管方式的示意图。

图6为换热管第4层的绕管方式的示意图。

图7为换热管第5层的绕管方式的示意图。

图8 为换热器支撑结构的局部放大示意图。

图9为换热器两组介质进/出口管俯视图。

图10为换热器定位条结构示意图。

图中：1-换热器壳体，2-上封头，2’-下封头，3-筒体，4-物料口一，5-物料口二，6-工艺气口一，7-工艺气口二，8-介质进口管，9-介质出口管，10-支撑竖条，11-支撑横条，12-支撑环，13-垫片，14-中心筒，15-换热管，16-定位条。

具体实施方式

   以下结合附图和实施例，进一步详细阐述本发明。

如图1所示，一种绕管式换热器，包括壳体1和固定于壳体1内的换热元件，壳体1包括筒体3、与筒体3上下法兰连接的上封头2和下封头2’；上封头2上设有物料口一4，下封头底部设置物料口二5以便形成物料至上而下或自下而上的物料壳程；换热元件包括至少一组螺旋缠绕状的换热管15使得换热管程呈螺旋状，使得在换热管壳体长度一定的前提下，换热管15的长度增加为传统列管式换热器列管长度的三到四倍，增加了流体在换热管15内的流程，使观察里面的流体得到充分的换热，进一步提高了换热效率。所述换热管15两端分别与固定在筒体3上的介质进口管8和介质出口管9焊接连通，该结构简单，解决了传统浮头式绕管换热器的浮头容易内漏，材料耗费大成本高，结构复杂等问题。所述一或多组换热管通过支撑结构固定在筒体内，防止换热管热胀冷缩而位移，影响换热效率。

如图1和图2所示，在一个实施例中，上封头2上设有工艺气口一6，下封头2’上设有工艺气口二7，工艺气可以选择从工艺气口二7进入，经壳程后从工艺气口一6排出，也可以根据不同的工艺条件选择从工艺气口一6进入，经壳程后从工艺气口二7排出，以实现工艺气和物料同时进行换热，简单高效。对于工艺气进出口的设置可以根据不同物料的性质选择在壳程中同向或者逆向，同向时工艺气对物料有促进流动的作用，逆向时有利于物料的分散保证了换热的均匀化。

为了便于固定换热管，如图8所示支撑结构包含中心筒14及支撑架，所述换热管沿中心筒14缠绕，所述支撑架支撑绕管于中心筒14和筒体3之间。

在支撑结构上本发明的进一步优选的技术方案是：所述支撑架包括支撑竖条10、支撑横条11、支撑环12和垫片13；所述支撑横条11和支撑环12设置有多组，支撑横条11水平方向穿过换热管15之间的间隙与支撑环12固定，所述支撑竖条10垂直穿入支撑环12上设置的孔和支撑环固定一体并通过垫片13固定设置在筒体内侧。

进一步的为了增加管程的长度，提高换热效果，换热管包括至少两层，优选换热管设置2～5层，换热管相邻的管层束的螺旋方向相反。例如在一个实施例中，如图3至图7所示，其第一层为三根换热管顺时针绕，第二层为三根换热管逆时针绕，第三层为五根换热管顺时针绕，第四层为五根换热管逆时针绕，第五层为七根换热管顺时针绕。

如图9所示，为了防止多层换热管之间不稳定而相互摩擦本发明的进一步优选的技术方案：每两层换热管之间设有固定和隔离换热管的定位条。

如图10所示，为了满足不同的工艺需要，本发明进一步技术方案有：所述介质进口管8和介质出口管9至少1组，不同组可以同时通入不同的介质进行换热。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的具体限制，此外在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或整体连接；可以是直接连接或通过中间媒介简介相连，也可以是两个元件内部的连同。 对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种绕管式换热器，包括壳体（1）和固定于壳体（1）内的换热元件，其特征在于：

壳体包括筒体（3）、与筒体（3）上下法兰连接的上封头（2）和下封头（2’）；上封头（2）上设有物料口一（4），下封头底部设置物料口二（5）以便形成物料至上而下或自下而上的物料壳程；

换热元件包括至少一组螺旋缠绕状的换热管（15）使得换热管程呈螺旋状，所述换热管（15）两端分别与固定在筒体上的介质进口管（8）和介质出口管（9）连通，所述一或多组换热管通过支撑结构固定在筒体内。

2.如权利要求1所述的绕管式换热器，其特征在于：所述上下封头上设有工艺气口一（6）和工艺气口二（7）以便使得工艺气和物料同时换热。

3.如权利要求1所述的绕管式换热器，其特征在于：所述支撑结构包含中心筒（14）及支撑架，所述换热管沿中心筒（14）缠绕，所述支撑架支撑绕管于中心筒和筒体之间。

4.如权利要求3所述的绕管式换热器，其特征在于：所述支撑架包括支撑竖条（10）、支撑横条（11）、支撑环（12）和垫片（13）；所述支撑横条和支撑环设置有多组，支撑横条（11）水平方向穿过换热管（15）之间的间隙与支撑环（12）固定，所述支撑竖条（10）垂直穿入支撑环（12）上设置的孔和支撑环固定一体并通过垫片(13)固定设置在筒体内侧。

5.如权利要求1或3或4所述的绕管式换热器，其特征在于：所述换热管（15）包括至少两层。

6.如权利要求5所述的绕管式换热器，其特征在于：所述换热管设置2～5层。

7.如权利要求6所述的绕管式换热器，其特征在于：所述换热管（15）相邻的管层束的螺旋方向相反。

8.如权利要求7所述的绕管式换热器，其特征在于：所述介质进口管（8）和介质出口管（9）至少1组。

9.如权利要求7所述的绕管式换热器，其特征在于：所述每两层换热管之间设有固定和隔离换热管的定位条（16）。