CN105890408B - 多路多程管壳式气液换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多路多程管壳式气液换热器。包括管壳、第一管箱和第二管箱，所述管壳的一端固定有第一管板，另一端固定有第二管板，所述第一管板与第二管板之间均布固定有换热管；所述换热管上沿轴向并排设置有第一折流板和第二折流板；第一管箱内沿轴向并排固定两个第一分程隔板；所述第二管箱内沿轴向中心固定有一个第二分程隔板。本发明通过采用三程管程介质流动，二端管箱设不同的分程隔板，采用三程冷却循环方式，充分进行热交换，使管程循环换热效率提高，减少用水量，充分利用冷却水热负荷，实现较快的流速，具有结构轻，制造成本低的特征。

Description

多路多程管壳式气液换热器

技术领域

本发明属于换热器技术领域，特别是涉及一种用于氨气与水换热的多路多程管壳式气液换热器。

背景技术

管壳式换热器管壳、传热管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成，根据结构特点可分为下列两类：

1、刚性结构的管壳式换热器：这种换热器又称为固定管板式，通常可分为单管程和多管程两种。换热器的管端以焊接、胀接、胀焊并用的方法固定在两块管板上，而管板则以焊接的方法与管壳相连。与其它型式的管壳式换热器相比，结构简单，当管壳直径相同时，可安排更多的管子，也便于分程。制造成本较低。由于不存在弯管部分，管内不易积聚污垢，即使产生污垢也便于清洗。如果管子发生泄漏或损坏，也便于进行堵管或换管。

2、具有温差补偿装置的管壳式换热器：它可使受热部分自由膨胀。

上述传统单通道介质流动存在几个方面的问题。

传统列管式换热器均为单通道介质流动方式，其缺点是有效流通面积小，流通截面上死角多，有效换热面积仅为60％；

流通过程中压力不均，造成换热效果不均，部分区域换热效果较低。

介质流动阻力大，能耗高。流动过程中产生回流，层流现象较多，降低了换热效率；

设备使用寿命低，局部的换热元件先于其他部分形成物理、化学的腐蚀，很快形成渗漏。流速较高的区域及形成涡流的区域在每处存在。

针对氨气与水进行换热的过程中，采用传统的换热器，换热效率不高，存在换热盲区，成本较高，因此，设计一种采用三程冷却循环方式，充分进行热交换，使管程循环换热效率提高，减少用水量。充分利用冷却水热负荷，实现较快的流速。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多路多程管壳式气液换热器，通过采用三程管程介质流动，二端管箱设不同的分程隔板，采用三程冷却循环方式，充分进行热交换，解决了传统的换热器，换热效率不高，存在换热盲区，成本较高等问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为多路多程管壳式气液换热器，包括管壳、第一管箱和第二管箱，其中:

A所述管壳的一端固定有第一管板，另一端固定有第二管板，所述第一管板与第二管板之间均布固定有换热管；所述换热管上沿轴向并排设置有第一折流板和第二折流板；

其中，所述第一折流板和第二折流板均为半圆形板，均沿水平于底面的半径方向切除0-1/2直径长度的部分形成一缺口板；所述第一折流板并排固定在一壳程隔板一表面，相邻两第一折流板横向位置上投影组合成一个半圆；所述第二折流板并排固定在壳程隔板另一表面，相邻两第二折流板横向位置上投影组合成一个半圆；

其中，并排固定的第一折流板周侧通过一条形的第一分隔板连接；并排固定的第一折流板沿着平行于壳程隔板的中部位置固定有第二挡管；

其中，并排固定的第二折流板周侧通过一条形的第二分隔板连接；并排固定的第二折流板沿着平行于壳程隔板的中部位置固定有第三挡管；

其中，所述壳程隔板一表面垂直固定有第一支撑板,另一表面垂直固定有第二支撑板；

B所述第一管箱内沿轴向并排固定两个第一分程隔板；

C所述第二管箱内沿轴向中心固定有一个第二分程隔板；

D所述第一管箱固定在管壳一端的第一管板上，并且，两个第一分程隔板分别位于壳程隔板的两侧；所述第二管箱固定在管壳另一端的第二管板上，并且，第二分程隔板与壳程隔板共面。

进一步地，所述管壳的周侧固定有一进气口，相对进气口的管壳另一侧固定有出气口。

进一步地，所述进气口的固定位置位于第一支撑板的正上方；所述进气口与第一支撑板之间设置有第一挡管；所述出气口的固定位置位于第二分隔板的正上方。

进一步地，所述第一支撑板和第二支撑板均为一半圆形板，所述第一支撑板沿垂直于底面的半径方向切除0-1/2半径长度的部分形成一缺口板，缺口处的表面开有与第一分隔板配合的第一槽口；

所述第一支撑板的表面和第二分隔板的表面均设有与换热管配合的孔位；

所述第一支撑板沿平行于底面的中部位置并排开有与第二挡管配合的第一圆孔；

所述第二支撑板沿平行于底面的中部位置并排开有与第三挡管配合的第二圆孔；所述第二支撑板周侧开有一个与第二分隔板配合的第二槽口。

进一步地，所述第一折流板表面和第二折流板表面均开有与换热管配合的孔位，所述第一折流板圆周一侧开有与第一分隔板配合的第三槽口，所述第二折流板圆周一侧开有与第二分隔板配合的第四槽口。

进一步地，所述第一折流板和第二折流板均通过拉杆进行定位；所述第一折流板和第二折流板均通过定距杆限定相邻两个第一折流板或相邻两个第二折流板的间距。

进一步地，所述第一管箱周侧固定有一进水口，相对于进水口的第一管箱的一侧固定有出水口。

进一步地，所述第一管箱与第一管板之间设置有第一垫片。

进一步地，所述二管箱与第二管板之间设置有第二垫片。

进一步地，所述第一垫片的结构与第一管箱的端口结构相配合；所述第二垫片的结构与第二管箱的端口结构相配合，保持固定时的密封性。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的换热器通过采用三程管程介质流动，二端管箱设不同的分程隔板，采用三程冷却循环方式，充分进行热交换，使管程循环换热效率提高，减少用水量，充分利用冷却水热负荷，实现较快的流速。

2、本发明的换热器内腔压力均衡，无盲区、无死角，大大提高换热效率，经用户使用测定换热效率提高66.7％；设备制造成本低，重量轻；无短路流动现象，换热冷却比较充分，可连续形成液体。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种多路多程管壳式气液换热器的结构示意图；

图2为管壳内部安装结构图；

图3为图2中A-A处的结构剖视图；

图4为图2中第一管板的结构侧视图；

图5为图2中第二管板的结构侧视图；

图6为第一支撑板的结构主视图；

图7为第二支撑板的结构主视图；

图8为第一折流板的结构主视图；

图9为第二折流板的结构主视图；

图10为第一管箱的结构主视图；

图11为图10的结构侧视图；

图12为第二管箱的结构主视图；

图13为图12的结构侧视图；

图14为第一垫片的结构主视图；

图15为第二垫片的结构主视图；

图16为第一折流板的组合结构示意图；

图17为图16的结构主视图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-管壳，2-第一管箱，3-第二管箱，4a-第一管板，4a01-第一浅槽口，4b-第二管板，4b01-第二浅槽口，5a-第一支撑板，5a01-第一槽口，5a02-第六圆孔，5a03-第一圆孔，5b-第二支撑板，5b01-第七圆孔，5b02-第二圆孔，5b03-第二槽口，6-壳程隔板，7a-第一折流板，7a01-第三槽口，7a02-第三圆孔，7a03-第五圆孔，7b-第二折流板，7b01-第四槽口，7b02-第四圆孔，7b03-第八圆孔，8a-第三挡管，8b-第二挡管，9-第一垫片，10-第二垫片，11-第一挡管，12-换热管，13-拉杆，14-定距杆，15a-第一分隔板，15b-第二分隔板，101-进气口，102-出气口，201-第一分程隔板，202-进水口，203-出水口，301-第二分程隔板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1-15所示，本发明为一种多路多程管壳式气液换热器，包括管壳1、第一管箱2、第二管箱3、换热管12、定距杆14和拉杆13，

如图2所示，管壳1的一端固定有第一管板4a(如图4所示)，另一端固定有第二管板4b(如图5所示)，第一管板4a与第二管板4b之间均布固定有换热管12；换热管12上沿轴向并排设置有第一折流板7a和第二折流板7b；

其中如图8和图9所示，第一折流板7a和第二折流板7b均为半圆形板，均沿水平于底面的半径方向切除二分之一直径的部分形成一缺口板；其中，如图16和图17所示，第一折流板7a并排固定在一壳程隔板6一表面，相邻两第一折流板7a横向位置上投影组合成一个半圆；第二折流板7b并排固定在壳程隔板6另一表面，相邻两第二折流板7b横向位置上投影组合成一个半圆；

其中，并排固定的第一折流板7a周侧通过一条形的第一分隔板15a连接；并排固定的第一折流板7a沿着平行于壳程隔板6的中部位置固定有第二挡管8b，第一折流板7a上开有固定第二挡管8b的第五圆孔7a03；

其中，并排固定的第二折流板7b周侧通过一条形的第二分隔板15b连接；并排固定的第二折流板7b沿着平行于壳程隔板6的中部位置固定有第三挡管8a，第二折流板7b上开有固定第三挡管8a的第四圆孔7b02；

其中，壳程隔板6一表面垂直固定有第一支撑板5a,另一表面垂直固定有第二支撑板5b；

如图10和图11所示，第一管箱2内沿轴向并排固定两个第一分程隔板201；如图12和图13所示，第二管箱3内沿轴向中心固定有一个第二分程隔板301；

第一管箱2固定在管壳1一端的第一管板4a上，并且，两个第一分程隔板201分别位于壳程隔板6的两侧；第二管箱3固定在管壳1另一端的第二管板4b上，并且，第二分程隔板301与壳程隔板6共面。

其中如图1所示，管壳1的周侧固定有一进气口101和壳程放空口，相对进气口101的管壳1另一侧固定有出气口102和鞍座。

其中，进气口101的固定位置位于第一支撑板5a的正上方；进气口101与第一支撑板5a之间设置有第一挡管11；出气口102的固定位置位于第二分隔板15b的正上方。

其中如图6和图7所示，第一支撑板5a和第二支撑板5b均为一半圆形板，第一支撑板5a沿垂直于底面的半径方向切除三分之一半径长度的部分形成一缺口板，缺口处的表面开有与第一分隔板15a配合的第一槽口5a01；(结构采用如同第一折流板7a的排列方式)。

第一支撑板5a的表面和第二支撑板5b的表面均设有与换热管12配合的孔位；

第一支撑板5a沿平行于底面的中部位置并排开有与第二挡管8b配合的第一圆孔5a03；第一支撑板5a的表面开有与拉杆13配合的第六圆孔5a02；

第二支撑板5b沿平行于底面的中部位置并排开有与第三挡管8a配合的第二圆孔5b02；第二支撑板5b周侧开有一个与第二分隔板15b配合的第二槽口5b03；第二支撑板5b的表面开有与拉杆13配合的第七圆孔5b01。

其中，第一折流板7a表面和第二折流板7b表面均开有与换热管12配合的孔位，第一折流板7a圆周一侧开有与第一分隔板15a配合的第三槽口7a01，第一折流板7a的表面开有与拉杆13配合的第三圆孔7a02；第二折流板7b圆周一侧开有与第二分隔板15b配合的第四槽口7b01，第二折流板7b的表面开有与拉杆13配合的第八圆孔7b03。

其中，第一折流板7a和第二折流板7b均通过拉杆13进行定位；第一折流板7a和第二折流板7b均通过定距杆14限定相邻两个第一折流板7a或相邻两个第二折流板7b的间距。

其中，第一管箱2周侧固定有一进水口202，相对于进水口202的第一管箱2的一侧固定有出水口203。

其中如图14所示，第一管箱2与第一管板4a之间设置有第一垫片9，在第一管板4a的一表面开有与第一垫片9配合的第一浅槽口4a01，第一浅槽口4a01为一圆形槽道，中部设有两条与第一分程隔板201配合的线槽。

其中如图15所示，第二管箱3与第二管板4b之间设置有第二垫片10，在第二管板4b的一表面开有与第二垫片10配合的第二浅槽口4b01，第二浅槽口4b01为一圆形槽道，中部设有一条与第二分程隔板301配合的线槽。

其中，第一垫片9的结构与第一管箱2的端口结构相配合；所述第二垫片10的结构与第二管箱3的端口结构相配合，用于保持第一管箱2与第一管板4a，第二管箱3与第二管板4b固定的密封性能。

本实施例的一个具体应用为：该换热器的进气口101连接到热氨气源，通过换热器内的第一分隔板15a和第一支撑板5a形成的十字交叉口将从进气口101进入的氨气分成四路，通过进气口101与第一支撑板5a之间的第一挡管11将氨气均布散开，再氨气继续下沉后，穿过第二挡管8b，接触到壳程隔板6后(壳程隔板6水平设置)，在第一支撑板5a两侧的第一折流板7a之间沿着水平蛇形流动，流动到最外侧的第一折流板7a后与第二折流板7b连通，，使氨气经过第一次降温放热，沿着第二折流板7b的水平蛇形流动经过第三挡管8a到出气口102及完成氨气的循环。

在通入氨气之前，先从第一管箱2的进水口202(进水口202位置竖直朝下)进入第一分程隔板201与一第一管箱2形成的下仓室内，之后通过换热管12进入到第二管箱3与第二分程隔板301形成的下仓室内，再通过换热管12进入到第一管箱2的两个第一分程隔板201形成的中仓室内，再经历一次换热管12进入到第二管箱3与第二分程隔板301形成的上仓室内，再通过换热管12进入第一分程隔板201与一第一管箱2形成的上仓室内，经出液口203排出。

左右二侧的折流板空隙形成流动的换热通道与换热管内的冷却水交换热量。气氨不断冷却液化，向下部流动。换热管呈均布状态，气氨连续冷凝后，新的气氨即流入，确保换热管表面持续的温差和流量。任何一处的换热管12均参与换热。冷凝液在压力和重力作用下连续排出。由于气流是蛇形流动，也保证了气体处于紊流状态流动。因加工及组装误差，每个通道的压力降存在一定差异，压力高处气流自然会局部分流到压力低的一侧，从而保持相邻二通道的压力均衡。此时每个通道的流量会略有差异，同样，冷凝速度较快的局部，也会加大气体流量，从而保持每处接触面积充分发挥换热效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.多路多程管壳式气液换热器，包括管壳(1)、第一管箱(2)和第二管箱(3)，其特征在于：

A所述管壳(1)的一端固定有第一管板(4a)，另一端固定有第二管板(4b)，所述第一管板(4a)与第二管板(4b)之间均布固定有换热管(12)；所述换热管(12)上沿轴向并排设置有第一折流板(7a)和第二折流板(7b)；

其中，所述第一折流板(7a)和第二折流板(7b)均为半圆形板，均沿水平于底面的半径方向切除0-1/2直径长度的部分，形成一缺口板；所述第一折流板(7a)并排固定在一壳程隔板(6)一表面，相邻两第一折流板(7a)横向位置上投影组合成一个半圆；所述第二折流板(7b)并排固定在壳程隔板(6)另一表面，相邻两第二折流板(7b)横向位置上投影组合成一个半圆；

其中，并排固定的第一折流板(7a)周侧通过一条形的第一分隔板(15a)连接；并排固定的第一折流板(7a)沿着平行于壳程隔板(6)的中部位置固定有第二挡管(8b)；

其中，并排固定的第二折流板(7b)周侧通过一条形的第二分隔板(15b)连接；并排固定的第二折流板(7b)沿着平行于壳程隔板(6)的中部位置固定有第三挡管(8a)；

其中，所述壳程隔板(6)一表面垂直固定有第一支撑板(5a),另一表面垂直固定有第二支撑板(5b)；

B所述第一管箱(2)内沿轴向并排固定两个第一分程隔板(201)；

C所述第二管箱(3)内沿轴向中心固定有一个第二分程隔板(301)；

D所述第一管箱(2)固定在管壳(1)一端的第一管板(4a)上，并且，两个第一分程隔板(201)分别位于壳程隔板(6)的两侧；所述第二管箱(3)固定在管壳(1)另一端的第二管板(4b)上，并且，第二分程隔板(301)与壳程隔板(6)共面。

2.根据权利要求1所述的多路多程管壳式气液换热器，其特征在于，所述管壳(1)的周侧固定有一进气口(101)，相对进气口(101)的管壳(1)另一侧固定有出气口(102)。

3.根据权利要求2所述的多路多程管壳式气液换热器，其特征在于，所述进气口(101)的固定位置位于第一支撑板(5a)的正上方；所述进气口(101)与第一支撑板(5a)之间设置有第一挡管(11)；所述出气口(102)的固定位置位于第二分隔板(15b)的正上方。

4.根据权利要求1或3所述的多路多程管壳式气液换热器，其特征在于，所述第一支撑板(5a)和第二支撑板(5b)均为一半圆形板，所述第一支撑板(5a)沿垂直于底面的半径方向切除0-1/2半径长度的部分形成一缺口板，缺口处的表面开有与第一分隔板(15a)配合的第一槽口(5a01)；

所述第一支撑板(5a)的表面和第二分隔板(15b)的表面均设有与换热管(12)配合的孔位；

所述第一支撑板(5a)沿平行于底面的中部位置并排开有与第二挡管(8b)配合的第一圆孔(5a03)；

所述第二支撑板(5b)沿平行于底面的中部位置并排开有与第三挡管(8a)配合的第二圆孔(5b02)；所述第二支撑板(5b)周侧开有一个与第二分隔板(15b)配合的第二槽口(5b03)。

5.根据权利要求1所述的多路多程管壳式气液换热器，其特征在于，所述第一折流板(7a)表面和第二折流板(7b)表面均开有与换热管(12)配合的孔位，所述第一折流板(7a)圆周一侧开有与第一分隔板(15a)配合的第三槽口(7a01)，所述第二折流板(7b)圆周一侧开有与第二分隔板(15b)配合的第四槽口(7b01)。

6.根据权利要求1或5所述的多路多程管壳式气液换热器，其特征在于，所述第一折流板(7a)和第二折流板(7b)均通过拉杆(13)进行定位；所述第一折流板(7a)和第二折流板(7b)均通过定距杆(14)限定相邻两个第一折流板(7a)或相邻两个第二折流板(7b)的间距。

7.根据权利要求1所述的多路多程管壳式气液换热器，其特征在于，所述第一管箱(2)周侧固定有一进水口(202)，相对于进水口(202)的第一管箱(2)的一侧固定有出水口(203)。

8.根据权利要求1所述的多路多程管壳式气液换热器，其特征在于，所述第一管箱(2)与第一管板(4a)之间设置有第一垫片(9)；所述第二管箱(3)与第二管板(4b)之间设置有第二垫片(10)。

9.根据权利要求8所述的多路多程管壳式气液换热器，其特征在于，所述第一垫片(9)的结构与第一管箱(2)的端口结构相配合；所述第二垫片(10)的结构与第二管箱(3)的端口结构相配合。