CN105806102A - 一种具有自支撑结构导流装置的换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有自支撑结构导流装置的换热器，换热器内设导流装置及换热管束；导流装置为具有自支撑结构的阶梯式螺旋通道，阶梯式螺旋通道由水平设置的折流板和竖直设置的导流板间隔相连后形成；折流板的形状为3/4圆缺状，多个折流板沿换热器高向依次交错设置，相邻两层折流板的交错角为270°；沿壳程流体流向，导流板的上、下两端分别固定连接上层折流板的尾端及下层折流板的首端；折流板上分布有多个管孔用于支撑换热管束。本发明采用具有自支撑结构的导流装置，使流体进入换热器壳程后呈阶梯螺旋运动，流体分布更加均匀，并可去除死区，减少壳程压降，有效提高换热效率；导流装置实现自支撑且结构简单，制造方便，生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种管壳式换热器，尤其涉及一种具有自支撑结构导流装置的换热器。
背景技术
管壳式换热器广泛应用于化工、石油、环保等领域，在工业生产中占有重要地位。由于其制造成本低，清洗方便，处理量大，工作可靠，也是目前应用最多的换热器。
导流装置是管壳式换热器中最重要的部件之一，用于支撑换热管束和改变壳程流体方向，提高换热器的换热效果。目前，管壳式换热器的导流装置普遍采用折流板，其开口形式主要为弓形结构，这种结构会使流体在壳程中按规定路线多次错流通过换热管束，增加流体的湍流程度。但弓形折流板容易造成壳程流体分布不均匀，导致换热不充分，特别是在折流板外缘区域产生较大的流动死区，因此传热效果低。另一方面，采用弓形折流板时流体垂直撞击换热器壳体，也会造成壳程压力的较大损失。
发明内容
本发明提供了一种具有自支撑结构导流装置的换热器，采用由折流板和导流板组成的导流装置，流体进入换热器壳程后呈阶梯螺旋运动，使流体分布更加均匀，并可去除死区，减少壳程压降，有效提高换热效率；导流装置实现自支撑且结构简单，制造方便，生产成本低。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种具有自支撑结构导流装置的换热器，包括立式管壳式换热器，该换热器顶部设管程物料出口，底部设管程物料进口，换热器上部一侧设壳程物料进口，下部另一侧设壳程物料出口，换热器内设导流装置及换热管束；所述导流装置为具有自支撑结构的阶梯式螺旋通道，阶梯式螺旋通道由水平设置的折流板和竖直设置的导流板间隔相连后形成；折流板的形状为3/4圆缺状，多个折流板沿换热器高向依次交错设置，相邻两层折流板的交错角为270°；沿壳程流体流向，导流板的上、下两端分别固定连接上层折流板的尾端及下层折流板的首端；折流板上分布有多个管孔用于支撑换热管束。
所述换热器的管程为单管程或多管程。
所述导流板由作为本体的导流板Ⅰ和设在导流板Ⅰ内侧并与其垂直拼接的导流板Ⅱ组成。
所述管孔在折流板上的排列形式为正方形、正三角形、转角正方形或转角正三角形。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)采用由折流板和导流板组成的导流装置，流体进入换热器壳程后呈阶梯螺旋运动，使流体分布更加均匀，并可去除死区，有效提高了换热效率；
2)由于换热效率的提高，使所需的换热面积减小，设备体积相应的减小，制造成本大幅降低；
3)折流板间依靠导流板自支撑，去除了制造相对复杂的拉杆和定距管，进一步降低生产成本；
4)壳程流体的阶梯螺旋运动避免了流体垂直冲击壳体，减少了壳程的压降；
5)结构简单，易于生产，价格低廉。
附图说明
图1是本发明所述具有自支撑结构导流装置的换热器的结构示意图。
图2是折流板与导流板的连接关系示意图。
1.下管箱2.下管箱法兰3.下管板4.定距管5.折流板6.壳程物料进口7.管程物料出口8.上管箱9.上管箱法兰10.上管板11.换热管束12.壳程物料出口13.管程物料进口14.管孔15.导流板Ⅰ16.导流板Ⅱ
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述一种具有自支撑结构导流装置的换热器，包括立式管壳式换热器，该换热器顶部设管程物料出口7，底部设管程物料进口13，换热器上部一侧设壳程物料进口6，下部另一侧设壳程物料出口12，换热器内设导流装置及换热管束11；所述导流装置为具有自支撑结构的阶梯式螺旋通道，阶梯式螺旋通道由水平设置的折流板5和竖直设置的导流板间隔相连后形成；折流板5的形状为3/4圆缺状，多个折流板5沿换热器高向依次交错设置，相邻两层折流板5的交错角为270°；沿壳程流体流向，导流板的上、下两端分别固定连接上层折流板5的尾端及下层折流板5的首端；折流板5上分布有多个管孔14用于支撑换热管束11。
所述换热器的管程为单管程或多管程。
所述导流板由作为本体的导流板Ⅰ15和设在导流板Ⅰ15内侧并与其垂直拼接的导流板Ⅱ16组成。
所述管孔14在折流板5上的排列形式为正方形、正三角形、转角正方形或转角正三角形。
如图1所示，本发明所述管壳式换热器由自下而上依次连接的下管箱1、壳程筒体(为方便显示换热器内部结构，图中未示出)和上管箱8组成；下管箱1与下管箱法兰2相连，下管箱1为单管程(可根据具体情况确定管程)，管程物料进口13设置在下管箱1的轴向位置；壳程筒体的两端分别与下管板3和上管板10相连，壳程物料进口6和壳程物料出口12分别设在壳程筒体两侧，下管板3与下管箱法兰2相连，上管板10与上管箱法兰9相连，管程物料出口7设置在上管箱8的轴向位置。
换热管束11固定在下管板3与上管板10之间，按照确定的管孔14的排列方式排布；在下管板3与上管板10之间设有若干相互平行的折流板5，折流板5以一定的间距均布在上、下管板3、10之间，下管板与最近的折流板之间还设有定距管4。
图2是折流板与导流板的连接结构示意图，折流板5上设有竖直的导流板Ⅰ15与导流板Ⅱ16，实现导流与自支撑作用。
本发明所述一种具有自支撑结构导流装置的换热器的工作原理是：壳程介质由壳程物料进口6进入换热器壳程筒体内，在导流装置的作用下，沿阶梯式螺旋通道自上而下流动；其流动过程可减小壳程压降，去除死区，提高换热效率；最后壳程介质由壳程物料出口12离开。管程介质由管程物料进口13进入换热器换热管束11内，自下而上流动，与沿阶梯式螺旋通道流动的壳程介质逆向流动换热，然后由管程介质出口7离开。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种具有自支撑结构导流装置的换热器，包括立式管壳式换热器，该换热器顶部设管程物料出口，底部设管程物料进口，换热器上部一侧设壳程物料进口，下部另一侧设壳程物料出口，换热器内设导流装置及换热管束；其特征在于，所述导流装置为具有自支撑结构的阶梯式螺旋通道，阶梯式螺旋通道由水平设置的折流板和竖直设置的导流板间隔相连后形成；折流板的形状为3/4圆缺状，多个折流板沿换热器高向依次交错设置，相邻两层折流板的交错角为270°；沿壳程流体流向，导流板的上、下两端分别固定连接上层折流板的尾端及下层折流板的首端；折流板上分布有多个管孔用于支撑换热管束。
2.根据权利要求1所述的一种具有自支撑结构导流装置的换热器，其特征在于，所述换热器的管程为单管程或多管程。
3.根据权利要求1所述的一种具有自支撑结构导流装置的换热器，其特征在于，所述导流板由作为本体的导流板Ⅰ和设在导流板Ⅰ内侧并与其垂直拼接的导流板Ⅱ组成。
4.根据权利要求1所述的一种具有自支撑结构导流装置的换热器，其特征在于，所述管孔在折流板上的排列形式为正方形、正三角形、转角正方形或转角正三角形。
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