CN108662937A - 一种换热设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热设备，属于化工技术领域。包括壳体，所述壳体上部安装有上封头，壳体下部安装有下封头，壳体内部间隔均匀设置有换热列管，所述换热列管通过换热管板与上封头和下封头相连，上封头上端设置有管程介质进口，下封头下端设置有管程介质出口，其特征在于：所述壳体上部还设置有壳程介质进口，壳体下部设置有壳程介质出口，所述壳程介质进口和壳程介质出口与设置于壳体内部的壳程管路相连通，所述壳程管路为蛇形，壳程管路上间隔均匀分布有多个喷头。本发明的一种换热设备通过喷头将壳程介质以小束流体的形式喷出，增加了壳程介质的比表面积，能显著提高换热效果。

Description

一种换热设备

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种换热设备。

背景技术

换热设备是使热量从热流体传递到冷流体的设备，广泛应用于炼油、化工、轻工、制药、机械、食品加工、动力以及原子能工业部门当中。通常，在某些化工厂的设备投资中，换热器占总投资的30%;在现代炼油厂中，换热器约占全部工艺设备投资的40%以上;在海水淡化工业生产当中，几乎全部设备都是由换热器组成的。换热器的先进性、合理性和运转的可靠性直接影响产品的质量、数量和成本。

现有技术中的换热设备一般都是将壳程介质直接由进料口通入壳体内部，与管程介质实现热交换，常常由于通入的壳程介质量较大，导致换热效果不好，换热不均匀，因此，逐渐出现了对壳体内部的改进，通过在壳体内部设置折流板，增加壳程介质在壳体内部运行的轨迹，来延长壳程介质与管程介质热交换的时间，然而，此种改进中，尽管相对提升了热交换的效果，但是由于壳程介质是以一大束或者一股股的形式实现的热交换，无法将壳程介质分散成较小的流体来实现热交换，因此换热效果与实际需求还相差甚远，直接影响到产品的质量和生产成本。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺点，本发明的一种换热设备通过喷头将壳程介质以小束流体的形式喷出，增加了壳程介质的比表面积，能显著提高换热效果。

1、为了实现上述技术目的，本发明的一种换热设备，包括壳体，所述壳体上部安装有上封头，壳体下部安装有下封头，壳体内部间隔均匀设置有换热列管，所述换热列管通过换热管板与上封头和下封头相连，上封头上端设置有管程介质进口，下封头下端设置有管程介质出口，所述壳体下部还设置有壳程介质进口，壳体上部设置有壳程介质出口，所述壳程介质进口与设置于壳体内部的壳程管路相连通，所述壳程管路为蛇形，壳程管路上间隔均匀分布有多个喷头，壳程管路末端为封闭结构。

优选的，所述喷头以4-8个为一组间隔安装在所述壳程管路上，每组喷头绕壳程管路周线方向设置，所述喷头呈漏斗形，喷头下端与壳程管路相通。

优选的，所述壳程管路外部还包覆有套管，所述套管与壳程管路之间的间隙内通入有管程介质。

进一步的，所述每组喷头裸露在套管外的部分两两相抵，并组成一个完整的4-8边形结构。

更进一步的，所述相邻两组喷头之间相互交错设置，交错角为α，且第一组喷头与第n组喷头之间的交错角为（n-1）α，其中n为自然数，（n-1）α≤180°。

优选的，所述壳程管路弯折处为可伸缩结构。

优选的，所述壳体下部的壳程管路上设置的喷头多，壳体上部的壳程管路上设置的喷头少。

优选的，所述壳程管路上还安装有多个涡轮机。

与现有技术相比，本发明的一种换热设备通过喷头将壳程介质以小束流体的形式喷出，增加了壳程介质的比表面积，能显著提高换热效果。

附图说明

图1：本发明的结构示意图；

图2：本发明中套管上的结构示意图；

图3：图2的主视图；

图4：本发明中每组喷头连接处的剖视图.

图中：1、壳体 2、上封头 3、下封头 4、换热列管 5、换热管板 6、管程介质进口 7、管程介质出口 8、壳程介质进口 9、壳程介质出口 10、壳程管路 11、喷头 12、套管 13、涡轮机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。应当理解，此处的所描述的实施例仅仅是为了解释本发明，而不是用于限制本发明的保护范围。

如图1-3所示的一种换热设备，包括壳体1，壳体1上部安装有上封头2，上封头2上端设置有管程介质进口6，壳体1下部安装有下封头3，下封头3下端设置有管程介质出口7，上封头2、下封头3与壳体1的连接处安装有换热管板5，换热管板5上均匀设置有多个通孔，每个通孔与换热列管4相连，换热列管4连接上管板和下管板，均匀分布在壳体1内部。管程介质由管程介质进口6进入上封头2内，通过上管板上的通孔流入到换热列管4内，并经过下封头2下端的管程介质出口7流出。

壳体1下部侧壁处设置有壳程介质进口8，壳体1上部侧壁处设置有壳程介质出口9，壳程介质的流路与管程介质流路正好相反，形成对流状态，有利于提高换热效果。其中，壳程介质进口8与设置于壳体1内部的壳程管路10相连通，壳程管路10为蛇形，末端为封闭的结构，其包括直管部分和弯折部分，直管部分和弯折部分螺纹连接，壳程管路10直管部分的外部包覆有套管12，弯折处设置为可伸缩的结构。在套管12与壳程管路11之间的间隙内通入有管程介质，套管上也设有管程介质进口和管程介质出口，且其进口与出口方向与壳程介质的流经方向保持一致，能先对壳程介质进行热交换，有利于提高换热效果，同时，由于弯折处可以伸缩，且直管部分与弯折部分之间通过螺纹连接，因此，可以控制弯折处的长度，增加或者减少直管部分在壳体内部的数量，以控制壳程介质在壳体内部通过的时间，有利于控制换热效果。

在壳程管路10上间隔均匀分布有多个喷头11，喷头11分布在直管部分上，壳程管路10内部安装涡轮机13。喷头11以4-8个为一组间隔安装在壳程管10路的每一个直管部分上，每组喷头11绕壳程管路10周线方向设置，喷头11呈漏斗形，喷头下端与壳程管路10相通，喷头上端穿过套管12裸露在壳体1内部，且每组喷头11裸露在套管12外的部分两两相抵，并组成一个完整的4-8边形结构，同时，每一个直管部分上的相邻两组喷头11之间相互交错设置，交错角为α，且第一组喷头与同一直管部分上的第n组喷头之间的交错角为（n-1）α，其中n为自然数，（n-1）α≤180°。例如，若当α=30°时，则n≤7，即每一个壳程管路的直管部分最多可以分布7组喷头；若当α=45°时，则n≤5，即每一个壳程管路的直管部分最多可以分布5组喷头；α越小，则每一个壳程管路的直管部分可以分布更多的喷头。本申请中，优选以4个喷头为一组，且每组喷头之间的交错角为45°。

这样，进入壳程管路10上的壳程介质在涡轮机13的作用下，以涡流的形式通过喷头11喷出时，由于喷头11与喷头11之间连接紧密，每个喷头11遭受到的壳程介质的冲击力能分散在多个喷头11上，有利于保证装置的稳定性。同时，由喷头11喷出的壳程介质，经由喷头11上的多个小孔喷出，将壳程介质分散成较小的流束，增加了壳程介质的比表面积，有利于壳程介质与管程介质之间热交换，保证换热均匀，提高换热效果。

另外，由于管程介质从上往下流，壳程介质从下往上走，因此，当壳程介质由壳体下端进入到壳体上端的过程中，壳程介质经过换热，相对的，壳体1上端的换热列管4与壳程管路10之间的温差，相对于壳体1下端的换热列管4与壳程管路10之间的温差小，且壳程介质从下往上运动的过程中，经过壳程管路10上的量越来越少，因此，本申请中，在壳体1下部的壳程管路10上设置的喷头11多，壳体1上部的壳程管路10上设置的喷头11少，有利于提高换热效率。

以上所述，仅为本发明较佳具体实施方式，但本发明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披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种换热设备，包括壳体，所述壳体上部安装有上封头，壳体下部安装有下封头，壳体内部间隔均匀设置有换热列管，所述换热列管通过换热管板与上封头和下封头相连，上封头上端设置有管程介质进口，下封头下端设置有管程介质出口，其特征在于：所述壳体下部还设置有壳程介质进口，壳体上部设置有壳程介质出口，所述壳程介质进口与设置于壳体内部的壳程管路相连通，所述壳程管路为蛇形，壳程管路上间隔均匀分布有多个喷头，壳程管路末端为封闭结构。

2.根据权利要求1所述的换热设备，其特征在于：所述喷头以4-8个为一组间隔安装在所述壳程管路上，每组喷头绕壳程管路周线方向设置，所述喷头呈漏斗形，喷头下端与壳程管路相通。

3.根据权利要求2所述的换热设备，其特征在于：所述壳程管路外部还包覆有套管，所述套管与壳程管路之间的间隙内通入有管程介质。

4.根据权利要求3所述的换热设备，其特征在于：所述每组喷头裸露在套管外的部分两两相抵，并组成一个完整的4-8边形结构。

5.根据权利要求4所述的换热设备，其特征在于：所述相邻两组喷头之间相互交错设置，交错角为α，且第一组喷头与第n组喷头之间的交错角为（n-1）α，其中n为自然数，（n-1）α≤180°。

6.根据权利要求1所述的换热设备，其特征在于：所述壳程管路弯折处为可伸缩结构。

7.根据权利要求1所述的换热设备，其特征在于：所述壳体下部的壳程管路上设置的喷头多，壳体上部的壳程管路上设置的喷头少。

8.根据权利要求1所述的换热设备，其特征在于：所述壳程管路上还安装有多个涡轮机。