CN106610241A - 管壳式换热器及其管壳式换热器组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管壳式换热器，包括外壳、多根换热管、一根中心集流管和一根外围集流管，多根换热管的一端分别与中心集流管连接并分别围绕中心集流管螺旋盘绕形成多个盘管，多根换热管的另一端分别与外围集流管连接；换热管和中心集流管位于外壳内，外围集流管位于外壳外。本发明的管壳式换热器中，多根换热管的一端与中心集流管相连并分别围绕中心集流管螺旋盘绕，壳程内的流体与中心集流管内的流体平行流动，使得换热流体之间形成正交螺旋换热，增加换热面积，提高换热效率；外壳由进行过防腐处理的碳钢材料制成，解决了腐蚀与渗漏的问题。

Description

管壳式换热器及其管壳式换热器组

技术领域

本发明涉及一种换热器，特别是一种管壳式换热器及其管壳式换热器组。

背景技术

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。

管壳式换热器主要有壳体、管束和管板等部分组成，壳体呈圆筒形，内部装有相平行的管束，管束两端固定于管板上。在管壳式换热器内进行换热的两种流体，一种在管束内流动，其流动通道为管程；另外一种流体在壳体内部和管束外流动，其流动空间为壳程。管板的设置可以提高管外流体的传热系数。但是，其内部的换热管的排布使得换热面积受到局限，换热效率有待提高。而且，管壳式换热器多为金属结构，容易受到腐蚀并产生渗漏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供管壳式换热器，以提高换热效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种管壳式换热器，包括外壳、多根换热管、一根中心集流管和一根外围集流管，多根所述换热管的一端分别与所述中心集流管连接并分别围绕所述中心集流管螺旋盘绕形成多个盘管，多根所述换热管的另一端分别与所述外围集流管连接；所述换热管和中心集流管位于所述外壳内，所述外围集流管位于所述外壳外。

作为优选，多个所述盘管沿所述中心集流管的轴向的间距相等且相平行，相邻两所述盘管之间的距离为所述换热管直径的1倍-5倍。

作为优选，所述中心集流管和所述外围集流管之间还设置有卡条，所述卡条上开设有分别与各所述换热管相对应以使所述换热管卡入其内的卡口。

作为优选，所述卡条与所述中心集流管平行并且两所述卡条之间的所述换热管的长度相等。

作为优选，所述换热管的直径为6mm-20mm，所述中心集流管和所述外围集流管的直径均为50mm-150mm；所述中心集流管、所述外围集流管和所述换热管均由高分子材料或金属材料制成，所述外壳由进行过防腐处理的碳钢材料制成。

一种管壳式换热器，包括外壳、换热管、中心集流管和外围集流管，所述换热管为多根，所述中心集流管和所述外围集流管均为两根，各所述换热管的一端交替的分别与两根所述中心集流管连接，另一端交替的分别与两根所述外围集流管连接，且与同一根所述中心集流管连接的换热管的另一端也连接到同一根所述外围集流管上，多根所述换热管分别围绕所述中心集流管螺旋盘绕形成多个盘管，所述换热管和中心集流管位于所述外壳内，所述外围集流管位于所述外壳外。

作为优选，相邻两个所述盘管沿所述中心集流管的轴向的间距相等且平行相邻两所述盘管之间的距离为所述换热管直径的1倍-5倍。

作为优选，所述中心集流管和所述外围集流管之间还设置有卡条，所述卡条上开设有分别与各所述换热管相对应以使所述换热管卡入其内的卡口。

作为优选，所述卡条与所述中心集流管平行并且两所述卡条之间的所述换热管的长度相等。

一种管壳式换热器组，包括多块盲板、壳体和管壳式换热器，多块所述盲板架设在所述壳体内以形成多个独立的区域，每个所述区域内分别设置一个所述管壳式换热器。

与现有技术相比，本发明的管壳式换热器的有益效果在于：多根换热管的一端与中心集流管相连并分别围绕中心集流管螺旋盘绕，壳程内的流体与中心集流管内的流体平行流动，使得换热流体之间形成正交螺旋换热，增加换热面积，提高换热效率；中心集流管与外围集流管均为两根时，各换热管的一端交替的分别与两中心集流管连接，使得换热面积进一步增加，提高换热效率；外壳采用进行过防腐处理的碳钢材料制成，解决了腐蚀与渗漏的问题。

附图说明

图1为本发明的实施例一的管壳式换热器的主视图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为本发明的实施例一的管壳式换热器的集流管与换热管的连接示意图；

图4为本发明的实施例一的管壳式换热器的卡条与换热器的结构示意图；

图5为本发明的实施例一的管壳式换热器的卡条与换热器的连接示意图；

图6为本发明的实施例二的管壳式换热器的结构示意图；

图7为图6的B-B剖面图；

图8为本发明的管壳式换热器组的结构示意图。

附图标记：1-外壳；2-卡条；3-外围集流管；4-中心集流管；5-换热管；6-卡口；31-第一中心集流管；32-第二中心集流管；41-第一外围集流管；42-第二外围集流管；7-管壳式散热器；8-壳体；9-盲板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

实施例一：

如图1和图2所示，本发明的管壳式换热器包括外壳1、多根换热管5、一根中心集流管4和一根外围集流管3，换热管5的直径为6mm-20mm，中心集流管4和外围集流管3的直径均为50mm-150mm，中心集流管4和外围集流管3的直径大于换热管5的直径。

多根换热管5的一端分别与中心集流管4连接并分别围绕中心集流管4螺旋盘绕形成多个盘管，多根换热管5的另一端分别与外围集流管3连接。多根换热管5形成的多个盘管沿中心集流管4的轴向的间距相等且相互平行，相邻两个盘管之间的距离为换热管5直径的1倍-5倍。

换热管5、中心集流管4和外围集流管3均由同种材料制成，如高分子材料(例如，PPR(无规共聚聚丙烯)或聚四氟乙烯)或金属材料(例如，双相不锈钢)。如图3所示，当换热管5、中心集流管4和外围集流管3由高分子材料制成时，采用热熔焊接的方法将换热管5与中心集流管4和外围集流管3连接。

如图4和图5所示，中心集流管4和外围集流管3之间还设置有卡条2，卡条2上开设有分别与各换热管5相对应以使换热管5卡入其内的卡口6。卡条2的材料与换热管5的材料相同。卡口6形状类似于Ω，卡口6的进口的最小距离稍小于换热管5的直径，从而保证卡入卡口6的换热管5不容易从卡口6蹿出。卡口6还具有容纳换热管5的腔。当将换热管5卡入卡口6时，稍用力即可将换热管5从进口压入卡口6的容纳换热管5的腔内。为了方便的将换热管5压入卡口6，卡口6的进口远离腔的那侧的距离稍大于换热管5的直径。卡条2与中心集流管4平行并且两卡条2之间的换热管5的长度相等，即，当换热管5螺旋盘绕成盘管后，两卡条2之间的盘管的弧长相等。由于卡条2固定多根换热管5之间的距离，从而避免盘绕过程中换热管5的间距偏移。采用同一种卡条2，使得形成盘管后，同一盘管上的各同心圆换热管之间的间距相等。卡条2起到支撑换热管5的作用，并避免了换热管长度过长造成的坍塌危险。

换热管5和中心集流管4位于外壳1内，外围集流管3位于外壳1外。外壳1由进行过防腐处理的碳钢材料制成。外壳1整体为一圆筒形。

本说明书中，流体从集流管流入换热管过程中，所流过的集流管统称为进口集流管，流体从换热管流入集流管过程中，所流过的集流管统称为出口集流管。中心集流管4如果作为进口集流管时，外围集流管3则作为出口集流管；如果中心集流管4作为出口集流管时，外围集流管3则作为进口集流管。进口集流管、换热管5和出口集流管形成管程，外壳1内与换热管5和进口集流管外的部分形成壳程，壳程流体在平行于进口集流管的方向流动，从而管程中的流体与壳程中的流体流动方向形成正交且呈螺旋形，换热效率高。

实施例二：

如图6和图7所示，本发明公开了另一种管壳式换热器，其包括外壳1、换热管5、中心集流管和外围集流管，换热管5为多根，中心集流管和外围集流管均为两根。中心集流管包括第一中心集流管31和第二中心集流管32。外围集流管包括第一外围集流管41和第二外围集流管42。各换热管5的一端交替的分别与两根中心集流管连接，另一端交替的分别与两根外围集流管连接，且与同一根中心集流管连接的换热管5的另一端也连接到同一根外围集流管上，多根换热管5分别围绕中心集流管螺旋盘绕形成多个盘管。

与中心集流管连接的多根换热管5中，从一端到另一端顺序排列为第一根换热管、第二根换热管……。如果第一根换热管5的一端与第一中心集流管31相连，另一端与第一外围集流管41相连，则第二根换热管5的一端与第二中心集流管32相连，另一端与第二外围集流管42相连。按此顺序，排序为单数的换热管5的两端分别与第一中心集流管31和第一外围集流管41相连，排序为双数的换热管5的两端分别与第二中心集流管41和第二外围集流管42相连。

本实施例的卡条的设置与上述实施例一中的卡条设置相同，相邻两个盘管沿中心集流管的轴向的间距相等且平行相邻两盘管之间的距离为换热管5直径的1倍-5倍。两根中心集流管和两根外围集流管的设置，使得制造更加方便，各平行盘管之间的距离能够尽量缩小，从而使得换热管5设置的尽量紧密，从而增大换热面积，提高换热效率。

换热管5和中心集流管位于外壳1内，外围集流管位于外壳1外。

中心集流管既可以作为进口集流管也可以作为出口集流管，当中心集流管作为进口集流管时，与中心集流管对应的外围集流管则作为出口集流管，当中心集流管作为出口集流管时，与中心集流管对应的外围集流管则作为进口集流管。例如，第一流体从作为进口集流管的第一中心集流管31流入，经过换热管5后从作为出口集流管的第一外围集流管41流出，第二流体从作为进口集流管的第二外围集流管42流入，经过换热管5后从作为出口集流管的第二中心集流管41流出。壳程流体从平行于中心集流管的方向流动，作为管程流体的第一流体和第二流体与壳程流体进行热交换。如果第一流体为冷水，第二流体为热水，壳程流体为烟气，烟气的温度均高于冷水和热水的温度，烟气与冷水和热水进行热交换，由于局部紊流的出现，使得换热效率提高。

本发明还公开了一种管壳式换热器组，包括多块盲板9、壳体8和上述实施例一和/或实施例二的管壳式换热器7，多块盲板9架设在壳体8内以形成多个独立的区域，每个所述区域内分别设置一个管壳式换热器7。如图8所示，多块盲板9将壳体8分隔成均匀的16个独立的区域，横向4排，纵向4列，每个独立的区域内设置一个管壳式换热器7，管壳式换热器7可选择为上述实施例一的管壳式换热器，也可选择为上述实施例二的管壳式换热器。同一个管壳式换热器组中，可以是包含只有一种上述的实施例一的管壳式换热器或实施例二的管壳式换热器，也可以是包含两种上述实施例一的管壳式换热器和实施例二的管壳式换热器。其中，壳体8和盲板9均由经过防腐处理的碳钢材料制成。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种管壳式换热器，其特征在于，包括外壳、多根换热管、一根中心集流管和一根外围集流管，多根所述换热管的一端分别与所述中心集流管连接并分别围绕所述中心集流管螺旋盘绕形成多个盘管，多根所述换热管的另一端分别与所述外围集流管连接；所述换热管和中心集流管位于所述外壳内，所述外围集流管位于所述外壳外。

2.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，多个所述盘管沿所述中心集流管的轴向的间距相等且相平行，相邻两所述盘管之间的距离为所述换热管直径的1倍-5倍。

3.根据权利要求1或2所述的管壳式换热器，其特征在于，所述中心集流管和所述外围集流管之间还设置有卡条，所述卡条上开设有分别与各所述换热管相对应以使所述换热管卡入其内的卡口。

4.根据权利要求3所述的管壳式换热器，其特征在于，所述卡条与所述中心集流管平行并且两所述卡条之间的所述换热管的长度相等。

5.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，所述换热管的直径为6mm-20mm，所述中心集流管和所述外围集流管的直径均为50mm-150mm；所述中心集流管、所述外围集流管和所述换热管均由高分子材料或金属材料制成，所述外壳由进行过防腐处理的碳钢材料制成。

6.一种管壳式换热器，其特征在于，包括外壳、换热管、中心集流管和外围集流管，所述换热管为多根，所述中心集流管和所述外围集流管均为两根，各所述换热管的一端交替的分别与两根所述中心集流管连接，另一端交替的分别与两根所述外围集流管连接，且与同一根所述中心集流管连接的换热管的另一端也连接到同一根所述外围集流管上，多根所述换热管分别围绕所述中心集流管螺旋盘绕形成多个盘管，所述换热管和中心集流管位于所述外壳内，所述外围集流管位于所述外壳外。

7.根据权利要求6所述的管壳式换热器，其特征在于，相邻两个所述盘管沿所述中心集流管的轴向的间距相等且平行相邻两所述盘管之间的距离为所述换热管直径的1倍-5倍。

8.根据权利要求6或7所述的管壳式换热器，其特征在于，所述中心集流管和所述外围集流管之间还设置有卡条，所述卡条上开设有分别与各所述换热管相对应以使所述换热管卡入其内的卡口。

9.根据权利要求8所述的管壳式换热器，其特征在于，所述卡条与所述中心集流管平行并且两所述卡条之间的所述换热管的长度相等。

10.一种管壳式换热器组，其特征在于，包括多块盲板、壳体和权利要求1至9中任一项所述的管壳式换热器，多块所述盲板架设在所述壳体内以形成多个独立的区域，每个所述区域内分别设置一个所述管壳式换热器。