CN109737776A - 碳化硅套管换热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种碳化硅套管换热器，属于换热器技术领域，碳化硅套管换热器包括壳体，壳体内设置碳化硅换热管，碳化硅换热管上穿设折流板，碳化硅换热管包括碳化硅套管和内管，内管两端开口，碳化硅套管一端开口，内管的一端通过碳化硅套管的开口伸入碳化硅套管内，内管的另一端伸出碳化硅套管，壳体的一端设置封头，封头上设置冷媒进口，冷媒进口连通内管，封头和壳体之间设置第一密封组件和第二密封组件，第一密封组件和第二密封组件之间设置管程管箱，内管的一端设置在第一密封组件内，碳化硅套管的开口端设置在第二密封组件内，管程管箱上设置冷媒出口，冷媒出口连通碳化硅套管的开口端。壳体内流体的传热效率高；单端密封，制造成本低。

Description

碳化硅套管换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，具体而言，涉及一种碳化硅套管换热器。

背景技术

碳化硅换热器是一种利用碳化硅陶瓷材料作为传热介质的新型换热器。由于碳化硅陶瓷具有耐腐蚀、耐高温、高热导、高硬度、耐磨等优良特性，碳化硅陶瓷换热器适合高温、耐腐蚀环境的使用需求。

在现阶段碳化硅换热器制造成本高于碳钢、不锈钢、石墨、搪瓷等材质换热器，其中不仅碳化硅换热管因受产量限制售价颇高，用于密封和封装的四氟管板和填料也价格不菲。尤其化工生产过程中，需要换热的介质通常不是单一组分，而是多种酸碱有机物的混合物，使用的碳化硅换热器密封填料必须满足每种介质腐蚀性要求，往往不得不选择价格昂贵的全氟醚材质，导致碳化硅换热器的制造成本一涨再涨，碳化硅换热器的应用推广受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硅套管换热器，传热效率高，且制作成本低。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供一种碳化硅套管换热器，其包括内部中空、两端开口的壳体，壳体内设置碳化硅换热管，碳化硅换热管上穿设有多个折流板，碳化硅换热管包括碳化硅套管和内管，内管两端开口，碳化硅套管一端开口，内管的一端通过碳化硅套管的开口伸入碳化硅套管内，内管的另一端伸出碳化硅套管，壳体的一端设置有封头，封头上设置有冷媒进口，冷媒进口连通内管，封头和壳体之间设置第一密封组件和第二密封组件，第一密封组件和第二密封组件之间设置管程管箱，内管的一端设置在第一密封组件内，碳化硅套管的开口端设置在第二密封组件内，管程管箱上设置有冷媒出口，冷媒出口连通碳化硅套管的开口端。

可选地，第一密封组件包括第一管板，第二密封组件包括第二管板，内管的一端设置在第一管板内，碳化硅套管的开口端设置在第二管板内。

可选地，碳化硅换热管穿过第二管板的管孔，碳化硅换热管与第二管板之间在管孔内设置密封填料件。

可选地，密封填料件在远离第二管板开口端的一侧设置固定螺母。

可选地，内管的内径与碳化硅套管的内径之比在0.4～0.6之间。

可选地，壳体的周壁上设置有流体进口。

可选地，壳体的周壁上设置气相出口。

可选地，多个折流板等间距设置。

可选地，第一管板和第二管板平行设置。

可选地，壳体上设置支耳。

本发明实施例提供的碳化硅套管换热器包括内部中空、两端开口的壳体，壳体内设置碳化硅换热管，碳化硅换热管上穿设有多个折流板，碳化硅换热管包括碳化硅套管和内管，内管两端开口，碳化硅套管一端开口，内管的一端通过碳化硅套管的开口伸入碳化硅套管内，内管的另一端伸出碳化硅套管，壳体的一端设置有封头，封头上设置有冷媒进口，冷媒进口连通内管，封头和壳体之间设置第一密封组件和第二密封组件，第一密封组件和所述第二密封组件之间设置管程管箱，内管的一端设置在第一密封组件内，碳化硅套管的开口端设置在第二密封组件内，管程管箱上设置有冷媒出口，冷媒出口连通碳化硅套管的开口端。本发明实施例提供的碳化硅套管换热器，采用碳化硅套管和内管的方式，使得在碳化硅换热管内的冷媒流速加快，有效提高了壳体内流体的传热效率；采用单端密封，节省制作材料，制造成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的碳化硅套管换热器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的碳化硅套管换热器的第二管板内的密封结构示意图。

图标:1-封头；2-内管；3-管程管箱；4-支耳；5-壳体；6-碳化硅套管；7-折流板；8-第二管板；9-第一管板；10-密封填料件；11-固定螺母；A-冷媒进口；B-冷媒出口；C-流体进口；D-流体出口；E-气相出口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1，本发明实施例提供一种碳化硅套管换热器，包括壳体5、折流板7和碳化硅换热管，壳体5内部中空、两端开口，壳体5为搪瓷材质，壳体5也可采用钢衬四氟材质，目的是能满足防腐要求。壳体5的一端设置封头1，封头1上设置有冷媒进口A，壳体5另一端的开口为流体出口D；壳体5上还设置支耳4，用于固定安装。

壳体5内设置多个折流板7和碳化硅换热管，多个折流板7等间距设置，折流板7的一端和壳体5内壁贴合，且多个折流板7的一端与壳体5内壁间隔贴合，使流体在壳体5内的流经路径加长，有利于对流体进行换热。碳化硅换热管依次穿过多个折流板7，折流板7可采用四氟材料制作。

本实施例的碳化硅套管换热器中的碳化硅换热管采用单端密封，制造成本低，具体地，如图1所示，壳体5的封头1端设置有第一密封组件和第二密封组件，第一密封组件和第二密封组件设置在壳体5的开口端和封头1之间，用于密封。第一密封组件包括第一管板9，第二密封组件包括第二管板8，第一密封组件和第二密封组件之间设有管程管箱3，管程管箱3的周壁上设置有冷媒出口B。

本实施例的碳化硅套管换热器换热单元采用套管形式制作，具体地，如图2所示，碳化硅换热管包括内管2和套设在内管2外的碳化硅套管6，内管2为两端开口的通管，碳化硅套管6一端开口一端封闭，内管2插入碳化硅套管6内，内管2的一端伸出碳化硅套管6的开口端，内管2的另一端与碳化硅套管6的封闭端有一定的距离间隙，方便内管2内的冷媒流至碳化硅套管6内壁内。

如图1所示，内管2的一端从第一管板9起始设置，碳化硅套管6的开口端从第二管板8起始设置，内管2的另一端和碳化硅套管6的封闭端均向壳体5的流体出口D端延伸，如图2所示，第二管板8内设有管孔，碳化硅换热管穿过管孔，在该管孔靠近第一管板9的一端向第二管板8方向内依次设置固定螺母11和密封填料件10，用于固定和密封碳化硅换热管与第二管板8。固定螺母11可为丝堵螺母，采用四氟材料制作，如图2所示，丝堵螺母内设置台阶，碳化硅套管6从该台阶起始向流体出口D管延伸，而内管2贯穿于整个第二管板8。

碳化硅套管6与第二管板8及管程管箱3组装成整体，需要检修时可以整体从壳体5中抽出，极大的方便了本实施例的碳化硅套管换热器的检修和问题判断。

内管2的内径与碳化硅套管6内径之比0.4～0.6之间，碳化硅套管6内部插入了内管2后，碳化硅套管6内部的通径变小，碳化硅套管6内的冷媒流速加快，有效提高了流体在壳体5内的传热效率。

第一管板9和第二管板8平行设置，使得内管2和碳化硅套管6能相应地匹配平行设置，便于冷媒在内管2和碳化硅套管6内的流通。

流体出口D端的壳体5周壁上设置有气相出口E，相应地，在靠近冷媒进口A端的壳体5的周壁上设置有流体进口C，流体进口C和气相出口E的方向相反设置。

本发明实施例提供的碳化硅套管换热器，使用时，冷媒进口A连通内管2，冷媒出口B连通碳化硅套管6的开口端，冷媒先从冷媒进口A流入内管2的一端，再从内管2的另一端流出进入至碳化硅套管6的封闭端，然后沿着碳化硅套管6内壁返回到碳化硅套管6的开口端，碳化硅套管6的开口端与管程管箱3连通，冷媒最终从管程管箱3上的冷媒出口B流走，完成循环；流体从流体进口C流进，在壳体5内和碳化硅换热管内的冷媒热交换后冷凝产生冷凝液，冷凝液从流体出口D流出，流体在壳体5内冷凝时产生的气体从气相出口E流走，进行排气，完成碳化硅换热管内的冷媒和壳体5内的流体的热交换。

内管2材质可以为碳钢管、不锈钢管、铜管等金属；第一管板9可以采用碳钢、不锈钢等金属，第二管板8可为四氟管板，四氟管板及密封填料件10均只有现有碳化硅换热器用量的一半，有效地减少了本实施例的碳化硅套管6换热器的制造成本。

内管2与第一管板9采用焊接或胀接的方式连接；内管2布管数量和布管形式与碳化硅套管6布管保持一致，以方便设备安装时内管2顺利插入碳化硅套管6中。

本发明实施例提供的碳化硅套管换热器，可作为冷凝器使用，内管2进热媒时也可用来加热壳侧的气体，作为加热器使用。

本发明实施例提供的碳化硅套管换热器，采用碳化硅套管6和内管2的方式，使得在碳化硅换热管内的冷媒流速加快，有效提高了壳体5内流体的传热效率；采用单端密封，节省制作材料，制造成本低。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳化硅套管换热器，包括：内部中空、两端开口的壳体，所述壳体内设置碳化硅换热管，所述碳化硅换热管上穿设有多个折流板，其特征在于，所述碳化硅换热管包括碳化硅套管和内管，所述内管两端开口，所述碳化硅套管一端开口，所述内管的一端通过所述碳化硅套管的开口伸入所述碳化硅套管内，所述内管的另一端伸出所述碳化硅套管，所述壳体的一端设置有封头，所述封头上设置有冷媒进口，所述冷媒进口连通所述内管，所述封头和所述壳体之间设置第一密封组件和第二密封组件，所述第一密封组件和所述第二密封组件之间设置管程管箱，所述内管的一端设置在所述第一密封组件内，所述碳化硅套管的开口端设置在所述第二密封组件内，所述管程管箱上设置有冷媒出口，所述冷媒出口连通所述碳化硅套管的开口端。

2.根据权利要求1所述的碳化硅套管换热器，其特征在于，所述第一密封组件包括第一管板，所述第二密封组件包括第二管板，所述内管的一端设置在所述第一管板内，所述碳化硅套管的开口端设置在所述第二管板内。

3.根据权利要求2所述的碳化硅套管换热器，其特征在于，所述碳化硅换热管穿过所述第二管板的管孔，所述碳化硅换热管与所述第二管板之间在所述管孔内设置密封填料件。

4.根据权利要求3所述的碳化硅套管换热器，其特征在于，所述密封填料件在远离所述第二管板开口端的一侧设置固定螺母。

5.根据权利要求1所述的碳化硅套管换热器，其特征在于，所述内管的内径与所述碳化硅套管的内径之比在0.4～0.6之间。

6.根据权利要求2所述的碳化硅套管换热器，其特征在于，所述壳体的周壁上设置有流体进口。

7.根据权利要求6所述的碳化硅套管换热器，其特征在于，所述壳体的周壁上设置气相出口。

8.根据权利要求1所述的碳化硅套管换热器，其特征在于，多个所述折流板等间距设置。

9.根据权利要求2所述的碳化硅套管换热器，其特征在于，所述第一管板和所述第二管板平行设置。

10.根据权利要求1所述的碳化硅套管换热器，其特征在于，所述壳体上设置支耳。