CN106123639B - 一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器 - Google Patents

一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器，该换热器包括壳体，同轴地设置在壳体内的中心筒，设置在壳体内中心筒上方的气液分配器，和同轴地布置在中心筒外周的若干圆筒隔板；其中，各圆筒隔板的内径由内至外依次增大；位于最内侧的圆筒隔板与中心筒之间、相邻两圆筒隔板之间以及位于最外侧的圆筒隔板与壳体之间均沿周向间隔地设置多个孔板，壳体的腔体被多个圆筒隔板和孔板分隔成多个独立小腔体；多根缠绕管分别从孔板上穿过，分为多层缠绕中心筒设置。本发明结构简单，制造方便，可以广泛应用于海上天然气浮式平台的主低温换热器。

Description

一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器
技术领域
本发明涉及一种缠绕管式换热器，尤其涉及一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器。
背景技术
缠绕管式换热器是大型海上天然气浮式平台的首选主低温换热器，在《液化天然气技术》(顾安忠著，2004年第1版，P160-169)等公开资料中均有描述。缠绕管式换热器由多层圆管缠绕中心筒制成，其壳体是一个完整的腔体，壳侧制冷剂能够自由流通，管内热介质与壳体内冷介质进行热交换。
当缠绕管式换热器应用于海上浮式平台时，换热器会随平台一同运动，并可能因这些运动导致换热器的性能下降。如图1所示，平台的运动主要为摇动与转动。摇动时，换热器倾斜，使壳侧液相制冷剂向倾斜一侧流动，倾斜反方向的管壁缺少液相制冷剂覆盖而不能发挥传热的作用，导致整个换热器的性能下降。转动时，壳侧液相制冷剂在离心力作用下向壳体外层流动，使得壳体内层管壁缺少液相制冷剂覆盖而不能发挥传热的作用，导致整个换热器的性能下降。
如图2所示，现有技术中有一种在腔体内设置竖直隔板的缠绕管式换热器，通过将腔体空间分隔成周向分布的扇形空间，解决缠绕管式换热器因为摇动导致换热器性能下降问题，但依然无法解决缠绕管式换热器的转动导致换热器性能下降的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器，可以同时有效解决转动、摇动导致的换热器性能下降问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器，其特征在于，该换热器包括：壳体，同轴地设置在壳体内的中心筒，设置在壳体内中心筒上方的气液分配器，和同轴地布置在中心筒外周的若干圆筒隔板；其中，各圆筒隔板的内径由内至外依次增大；位于最内侧的圆筒隔板与中心筒之间、相邻两圆筒隔板之间以及位于最外侧的圆筒隔板与壳体之间均沿周向间隔地设置多个孔板，壳体的腔体被多个圆筒隔板和孔板分隔成多个独立小腔体；多根缠绕管分别从孔板上穿过，分为多层缠绕中心筒设置。
各圆筒隔板的顶端和底端分别与气液分配器的下端板壁面和壳体的下端板壁面固定连接。
各孔板沿中心筒周向等角度间隔地设置，且各孔板交错布置。
各孔板上均开设有多个定位孔，多根缠绕管分别从孔板的定位孔内穿过。
圆筒隔板、孔板和壳体均采用铝板或不锈钢板加工而成。
圆筒隔板的厚度为0.5～10毫米；位于最内侧的圆筒隔板与中心筒之间、相邻两圆筒隔板之间以及位于最外侧的圆筒隔板与壳体之间的间距相等，且均能够容纳不超过5根的缠绕管。
孔板的厚度为0.5～5毫米，孔板的宽度与相邻圆筒隔板的间距一致，定位孔的大小与缠绕管的外径一致。
该换热器的工作温度为-162℃～120℃，工作压力为0～10MPa。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器，通过在缠绕管式换热器壳体内设置圆筒隔板和孔板，将腔体分割成沿径向及周向分布的若干独立腔；在转动时，壳侧制冷剂在离心力作用下向壳体外层流动过程中，会受到径向分布的圆筒隔板阻挡，保证壳体内层管壁有充足的液相制冷剂覆盖并参与换热，解决转动导致的换热器性能下降问题；在摇动时，壳侧制冷剂向倾斜一侧流动过程中，会受到孔板的阻挡，保证倾斜反方向的管壁有足够的制冷剂覆盖并参与换热，解决摇动导致的换热器性能下降问题；从而可以同时有效解决转动、摇动导致的换热器性能下降的问题。2、本发明的一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器，结构简单，制造方便，可以广泛应用于海上天然气浮式平台的主低温换热器。
附图说明
图1是普通缠绕管式换热器转动时壳体内制冷剂的分布示意图；
图2是带竖直隔板的缠绕管式换热器转动时壳体内制冷剂的分布示意图；
图3是本发明的结构示意图；
图4是本发明转动时壳体内制冷剂的分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
图3中虚线箭头表示热介质的流动方向，空心箭头表示制冷剂的流动方向。
如图3和图4所示，本发明提供的一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器，其包括壳体1、中心筒2、气液分配器3、圆筒隔板4、孔板5和缠绕管6；其中，中心筒2同轴地设置在壳体1的腔体内；气液分配器3设置在中心筒2上方的壳体1的腔体内；若干圆筒隔板4同轴地布置于中心筒2的外周，各圆筒隔板4的内径由内至外依次增大且相邻两圆筒隔板4之间的径向间距相等，各圆筒隔板4的顶端和底端分别与气液分配器3的下端板壁面和壳体1的下端板壁面固定连接；位于最内侧的圆筒隔板4与中心筒2之间、相邻两圆筒隔板4之间以及位于最外侧的圆筒隔板4与壳体1之间均沿周向等角度间隔地设置多个孔板5，且各孔板5交错布置，各孔板5上均开设有多个定位孔51；壳体1的腔体被多个圆筒隔板4和孔板5分隔成多个独立小腔体；多根缠绕管6分别从孔板5的定位孔51内穿过，分为多层缠绕中心筒2设置。
上述实施例中，圆筒隔板4、孔板5与壳体1的材质保持一致，均采用铝板或不锈钢板加工而成。
上述实施例中，由于壳体1内是0.4MPa以下的低压空间，圆筒隔板4的厚度设置在0.5毫米至10毫米之间；各层圆筒隔板4的直径由中心筒2的直径、缠绕管6的直径决定，从而保证最内层圆筒隔板4与中心筒2之间、相邻两层圆筒隔板4之间能够容纳的缠绕管6不超过5根，同时间距相等。
上述实施例中，孔板5的厚度为0.5～5毫米，孔板5的宽度与相邻圆筒隔板4的间距一致，定位孔51的大小与缠绕管6的外径一致。
上述实施例中，本发明的工作温度为-162℃～120℃，工作压力为0～10MPa。
本发明的一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器，在使用时，制冷剂从壳体1上部经气液分配器3流入由圆筒隔板4和孔板5分隔出的独立小腔体内，并自上而下沿缠绕管6壁面降膜流下，最后从换热器底部流出。热介质在缠绕管6内自下而上流动，通过缠绕管6管壁与壳体1内的制冷剂发生热交换，最后从换热器顶部流出。本发明与现有技术相比，通过在壳体1腔体内设置圆筒隔板4，阻挡换热器转动时液相制冷剂在离心力作用下向壳体1外层流动，从而保证壳体1内层的缠绕管6管壁有充足的液相制冷剂覆盖并参与换热，有效解决了转动导致换热器性能下降的问题。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器，其特征在于，该换热器包括：
壳体，
同轴地设置在壳体内的中心筒，
设置在壳体内中心筒上方的气液分配器，和
同轴地布置在中心筒外周的若干圆筒隔板；
其中，各圆筒隔板的内径由内至外依次增大；位于最内侧的圆筒隔板与中心筒之间、相邻两圆筒隔板之间以及位于最外侧的圆筒隔板与壳体之间均沿周向间隔地设置多个孔板，壳体的腔体被多个圆筒隔板和孔板分隔成多个独立小腔体；多根缠绕管分别从孔板上穿过，分为多层缠绕中心筒设置。
2.如权利要求1所述的一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器，其特征在于，各圆筒隔板的顶端和底端分别与气液分配器的下端板壁面和壳体的下端板壁面固定连接。
3.如权利要求1所述的一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器，其特征在于，各孔板沿中心筒周向等角度间隔地设置，且各孔板交错布置。
4.如权利要求1所述的一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器，其特征在于，各孔板上均开设有多个定位孔，多根缠绕管分别从孔板的定位孔内穿过。
5.如权利要求1所述的一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器，其特征在于，圆筒隔板、孔板和壳体均采用铝板或不锈钢板加工而成。
6.如权利要求1所述的一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器，其特征在于，圆筒隔板的厚度为0.5～10毫米；位于最内侧的圆筒隔板与中心筒之间、相邻两圆筒隔板之间以及位于最外侧的圆筒隔板与壳体之间的间距相等，且均能够容纳不超过5根的缠绕管。
7.如权利要求4所述的一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器，其特征在于，孔板的厚度为0.5～5毫米，孔板的宽度与相邻圆筒隔板的间距一致，定位孔的大小与缠绕管的外径一致。
8.如权利要求1所述的一种壳体内设置圆筒隔板和孔板结构的缠绕管式换热器，其特征在于，该换热器的工作温度为-162℃～120℃，工作压力为0～10MPa。
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