CN108981422B - 一种化工工艺用多介质换热器及换热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种化工工艺用多介质换热器，属于化工设备技术领域，包括壳体，所述壳体的一端设有主介质入口，另一端设有主介质出口，所述壳体内通过沿径向设置的多个隔板分隔成多个互不相通的换热腔；所述主介质入口和主介质出口靠近壳体的一端均延伸到壳体内，所述主介质入口位于壳体内的端部设有多个与分流管，所述主介质出口位于壳体内的端部设有多个集流管，每个所述换热腔内均竖直设有复螺旋管，每个所述复螺旋管的一端均与各自对应的分流管连通，另一端与各自对应的集流管连通，本发明可以实现多介质的同时换热，且换热效率高；本发明还提供了上述换热器的换热方法，可以利用多种换热介质之间的温度差来提高换热效率。

Description

一种化工工艺用多介质换热器及换热方法
技术领域
本发明属于化工设备技术领域，具体涉及一种化工工艺用多介质换热器及换热方法。
背景技术
换热器，又称热交换器，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从而使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到规定指标的一种节能设备，换热器的使用能够提高能源利用率。螺旋管式换热器作为换热器的一种，具有结构紧凑、传热面积比直管大、温差应力小的特点，可以有效提高热交换效率，但是现有的换热器基本都不能同时实现多种介质之间的热交换。
为了解决上述问题，现有技术(CN105066739B)公开了一种聚丙烯化工工艺用多介质换热器，其外壳的上底板上设有第一介质入口、第二介质入口和第三介质入口，下底板上设有第一介质出口、第二介质出口和第三介质出口，三个出水口处设有三个节流阀，所述出水口与主介质出口间设有三根互不接触的主换热管，该三根主换热管分别与第一换热管、第二换热管、第三换热管接触，第一换热管、第二换热管和第三换热管之间互不接触，该现有技术在使用时，将主介质通入主介质入口，主介质经水管分流器流入多个主换热管，将其他三种介质分别通入第一介质入口、第二介质入口和第三介质入口，主换热管与第一换热管、第二换热管和第三换热管间换热。该现有技术虽然能实现多种介质同时进行热交换，但是其只是通过主换热管与第一换热管、第二换热管、第三换热管间的相互接触来换热，管与管之间的接触面积有限，导致热交换效率较低。
发明内容
本发明提供一种化工工艺用多介质换热器，旨在提供一种可以实现多种介质同时进行热交换且热交换效率高的换热器，为了解决现有技术中存在的问题，本发明还提供一种换热方法。
本发明提供一种化工工艺用多介质换热器，包括壳体，所述壳体的一端设有主介质入口，另一端设有主介质出口，所述壳体内通过沿径向设置的多个隔板分隔成多个换热腔，多个所述换热腔之间互不相通；所述主介质入口和主介质出口靠近壳体的一端封口且均延伸到壳体内，所述主介质入口的封口端设有多个与主介质入口连通的分流管，所述分流管的个数与换热腔的个数相同且一一对应，所述分流管远离主介质入口的一端均延伸到各自对应的换热腔内，所述主介质出口的封口端设有多个与主介质出口连通的集流管，所述集流管的个数与换热腔的个数相同且一一对应，所述集流管远离主介质出口的一端均延伸到各自对应的换热腔内，每个所述换热腔内均竖直设有复螺旋管，每个所述复螺旋管的一端均与各自对应的分流管连通，另一端与各自对应的集流管连通，每个所述换热腔的一端均设有介质入口，另一端均设有介质出口。
优选地，每个所述复螺旋管是由不同半径的螺旋管层同轴套在一起形成的，可以实现密集排布换热管的要求，从而增大换热面积，提高换热效率，每个所述复螺旋管均通过上下设置的多个支杆与壳体的内壁固接，一方面可以对复螺旋管进行固定，另一方面可以对换热介质进行扰动。
本发明还提供了使用上述换热器进行换热的方法，包括如下步骤：
S1、将主介质从主介质入口或者主介质出口通入，主介质通过多个分流管或集流管流入各自换热腔的复螺旋管内；
S2、从每个换热腔的介质入口或出口分别通入需要换热的介质，保证换热介质与主介质的流动方向相反，换热介质在各自的换热腔内与复螺旋管进行换热；
S3、换热结束后，主介质通过多个集流管或分流管进入主介质入口或主介质出口并流出，换热介质从各自换热腔上的介质出口或入口流出。
优选地，相邻两个所述换热腔内换热介质的温度一个高于主介质温度，另一个低于主介质温度，这样当换热介质的温度既有高于主介质温度的，又有低于主介质温度的时，可以利用换热介质之间的温度差进行换热，提高换热效率。
本发明提供一种化工工艺用多介质换热器，与现有技术相比，具有以下有益效果：1、本发明通过隔板将壳体分隔成互不相通的多个换热腔，可以实现多种介质的同时换热，提高工作效率；2、每个换热腔内的换热介质直接与复螺旋管接触，接触面积大，换热效率高，并且换热介质不通过换热管换热，方便后期清理；本发明还提供了一种上述换热器的换热方法，可以利用多种换热介质之间的温度差来提高换热效率。
附图说明
图1为本发明实施例中化工工艺用多介质换热器的主视剖视图；
图2为图1中A-A处剖视图；
图3为图1中B-B处剖视图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。本实施例中的换热器通过第一法兰4和第二法兰5竖直连接在设备之间，本发明的换热器也可水平连接在设备之间。
如图1-3所示，一种化工工艺用多介质换热器，包括壳体1，所述壳体1的横截面为圆形，所述壳体1的顶端设有主介质入口2，底端设有主介质出口3，所述主介质入口2的开口处固接有第一法兰4，所述主介质出口4处固接有第二法兰5，所述壳体1内通过十字交错的隔板分隔成多个换热腔，多个所述换热腔之间互不相通，具体如下：多个换热腔分别为第一换热腔11、第二换热腔12、第三换热腔13和第四换热腔14，所述隔板的顶端与壳体1的顶端固接，底端与壳体1的底端固接，所述第一换热腔11、第二换热腔12、第三换热腔13和第四换热腔14之间互不相通。
所述主介质入口2为顶端开口的圆筒状结构，且主介质入口2的底端向下延伸到壳体1内，所述主介质入口2底部水平开有多个与主介质入口2连通的分流管，所述分流管的个数与换热腔的个数相同且一一对应，且所述分流管远离主介质入口2的一端均延伸到各自对应的换热腔内，在本实施例中，所述分流管分别为第一分流管201、第二分流管202、第三分流管203以及第四分流管204，所述第一分流管201远离主介质入口2的一端延伸到第一换热腔11内，所述第二分流管202远离主介质入口2的一端延伸到第二换热腔12内，所述第三分流管203远离主介质入口2的一端延伸到第三换热腔13内，所述第四分流管204远离主介质入口2的一端延伸到第四换热腔14内；所述主介质出口3为底端开口的圆筒状结构，且主介质出口3的顶端向上延伸到壳体1内；所述主介质出口3顶部水平开有多个与主介质出口3连通的集流管，所述集流管的个数与换热腔的个数相同且一一对应，所述集流管远离主介质出口3的一端均延伸到各自对应的换热腔内，在本实施例中，集流管包括第一集流管301、第二集流管、第三集流管302和第四集流管，所述第一集流管301远离主介质出口3的一端延伸到第一换热腔11内，所述第二集流管远离主介质出口3的一端延伸到第二换热腔12内，所述第三集流管302远离主介质出口3的一端延伸到第三换热腔13内，所述第四集流管远离主介质出口3的一端延伸到第四换热腔14内；每个所述换热腔内均竖直设有复螺旋管，每个所述复螺旋管的一端均与各自对应的分流管连通，另一端与各自对应的集流管连通，具体如下：所述第一换热腔11内竖直设有第一复螺旋管111，所述第一复螺旋管111的入口端与第一分流管201连通，出口端与第一集流管301连通，所述第二换热腔12内竖直设有第二复螺旋管121，所述第二复螺旋管121的入口端与第二分流管202连通，出口端与第二集流管连通，所述第三换热腔13内竖直设有第三复螺旋管131，所述第三复螺旋管131的入口端与第三分流管203连通，出口端与第三集流管302连通，所述第四换热腔14内竖直设有第四复螺旋管141，所述第四复螺旋管141的入口端与第四分流管204连通，出口端与第四集流管连通；所述第一复螺旋管111、第二复螺旋管121、第三复螺旋管131以及第四复螺旋管141均由两个不同半径的螺旋管层同轴套在一起形成的，可以实现密集排布换热管的要求，从而增大换热面积，提高换热效率，且第一复螺旋管111、第二复螺旋管121、第三复螺旋管131以及第四复螺旋管141均通过上下设置的多个支杆与壳体1的内壁固接，一方面可以对复螺旋管进行固定，另一方面可以对换热介质进行扰动。
每个所述换热腔的一端均设有介质入口，另一端均设有介质出口，具体如下：所述第一换热腔11顶端设有第一介质入口112，底端设有第一介质出口113，所述第二换热腔12顶端设有第二介质入口，底端设有第二介质出口，所述第三换热腔13顶端设有第三介质入口132，底端设有第三介质出口133，所述第四换热腔14顶端设有第四介质入口，底端设有第四介质出口。
上述换热器的换热方法，包括以下步骤：
S1、主介质自下至上流入，即将主介质从主介质出口3通入，主介质通过第一集流管301流入第一换热腔11的第一复螺旋管111内，通过第二集流管流入第二换热腔12的第二复螺旋管121内，通过第三集流管133流入第三换热腔13的第三复螺旋管131内，通过第四集流管流入第四换热腔14的第四复螺旋管141内；
S2、其他换热介质自上而下流入，即将第一换热介质从第一换热腔11顶端的第一介质出口112流入，第一换热介质与第一复螺旋管111换热，将第二换热介质从第二换热腔12顶端的第二介质入口流入，第二换热介质与第二复螺旋管121换热，将第三换热介质从第三换热腔13顶端的第三介质入口132流入，第三换热介质与第三复螺旋管131换热，将第四换热介质从第四换热腔14顶端的第四介质入口流入，第四换热介质与第四复螺旋管141换热；
S3、换热结束后，第一复螺旋管111内的主介质通过第一分流管201进入主介质入口2并流出，第二复螺旋管121内的主介质通过第二分流管202进入主介质入口2并流出，第三复螺旋管131内的主介质通过第三分流管203进入主介质入口2并流出，第四复螺旋管141内的主介质通过第四分流管204进入主介质入口2并流出；第一换热腔11内的换热介质从第一介质出口113流出，第二换热腔12内的换热介质从第二介质出口流出，第三换热腔13内的换热介质从第三介质出口133流出，第四换热腔14内的换热介质从第四介质出口流出。
需要说明的是，第一换热介质的温度高于主介质温度，第二换热介质的温度低于主介质温度，第三换热介质的温度高于主介质温度，第四换热介质的温度低于主介质温度，可以利用换热介质之间的温度差进行换热，提高换热效率。
以上公开的仅为本发明的两个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种化工工艺用多介质换热器，包括壳体(1)，所述壳体(1)的一端设有主介质入口(2)，另一端设有主介质出口(3)，其特征在于，所述壳体(1)内通过沿径向设置的多个隔板分隔成多个换热腔，多个所述换热腔之间互不相通；
所述主介质入口(2)和主介质出口(3)靠近壳体(1)的一端封口且均延伸到壳体(1)内，所述主介质入口(2)的封口端设有多个与主介质入口(2)连通的分流管，所述分流管的个数与换热腔的个数相同且一一对应，所述分流管远离主介质入口(2)的一端均延伸到各自对应的换热腔内；所述主介质出口(3)的封口端设有多个与主介质出口(3)连通的集流管，所述集流管的个数与换热腔的个数相同且一一对应，所述集流管远离主介质出口(3)的一端均延伸到各自对应的换热腔内，每个所述换热腔内均竖直设有复螺旋管，每个所述复螺旋管的一端均与各自对应的分流管连通，另一端与各自对应的集流管连通；
每个所述换热腔的一端均设有介质入口，另一端均设有介质出口。
2.根据权利要求1所述的化工工艺用多介质换热器，其特征在于，每个所述复螺旋管均是由不同半径的螺旋管层同轴套在一起形成的，每个所述复螺旋管均通过上下设置的多个支杆与壳体(1)的内壁固接。
3.一种使用权利要求1所述的化工工艺用多介质换热器的换热方法，包括以下步骤：
S1、将主介质从主介质入口(2)或主介质出口(3)通入，主介质通过多个分流管或集流管流入各自换热腔的复螺旋管内；
S2、从每个换热腔的介质入口或出口分别通入需要换热的介质，保证换热介质与主介质的流动方向相反，换热介质在各自的换热腔内与复螺旋管进行换热；
S3、换热结束后，主介质通过多个集流管或分流管进入主介质入口(2)或主介质出口(3)并流出，换热介质从各自换热腔上的介质出口或入口流出。
4.根据权利要求3所述的化工工艺用多介质换热器的换热方法，其特征在于，相邻两个所述换热腔内换热介质的温度一个高于主介质温度，另一个低于主介质温度。
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