CN111207610A - 一种换热器 - Google Patents

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李视堂
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Abstract

本发明公开了一种换热器，涉及换热技术领域。该换热器包括管程机构、壳程机构和两个密封导向垫。管程机构包括管程进口、管程出口和由下到上间隔设置的多个换热管组。壳程机构包括套设在多个换热管组外部的壳体，在壳体上设置有第一壳程进口和壳程出口。多个换热管组夹设在两个密封导向垫之间，每个密封导向垫上均设置有至少一个通道结构，相邻两个换热管组之间通过通道结构连通并形成S型流道，S型流道的进口和出口分别与管程进口和管程出口连通。通过设置S型流道能够使待换热流体流经多个换热器组，极大地增加换热长度，减小换热器所需的安装长度，且能够保证换热性能。

Description

一种换热器
技术领域
本发明涉及换热技术领域，尤其涉及一种换热器。
背景技术
对于双管板换热器而言，因其换热管内外的两种介质相互隔离，无物料交叉污染，所以其在医药等卫生级别要求严格的系统中得到了广泛应用。
然而，在注射用水的制备系统中，由于双管板换热器为水平设置，而很多情况下注射用水系统中所能提供的安装空间较为狭窄，特别是留给设备安装用的长度方向的安装尺寸较小，所以会导致双管板换热器难以安装。若直接减小双管板换热器的长度，又会导致换热器的管程长度不足，换热性能不能满足使用需求。
基于此，亟需一种换热器，用于解决如上提到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种换热器，既能够有效地减小换热器所需的安装长度，又能够保证换热器具有良好的换热性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种换热器，包括：
管程机构，包括管程进口、管程出口和由下到上间隔设置的多个换热管组；
两个密封导向垫，多个所述换热管组夹设在两个所述密封导向垫之间，每个所述密封导向垫上均设置有至少一个通道结构，相邻两个所述换热管组之间通过所述通道结构连通，并在所述换热器内形成S型流道供待换热流体流动，所述S型流道的进口与所述管程进口连通，所述S型流道的出口与所述管程出口连通；
壳程机构，包括壳体，所述壳体套设在多个所述换热管组的外部，且在所述壳体上设置有第一壳程进口和壳程出口。
可选地，所述通道结构包括由下到上间隔设置的多个导向通道，相邻两个所述换热管组的一端通过一个所述导向通道连通。
可选地，每个所述换热管组均包括至少一排水平设置的换热管。
可选地，所述管程进口与设置在所述S型流道底部的所述换热管组连通，所述管程出口与设置在所述S型流道顶部的所述换热管组连通。
可选地，所述壳体上还设置有第二壳程进口，第一加热介质和第二加热介质分别通过所述第一壳程进口和所述第二壳程进口进入所述壳程机构，所述第一加热介质和所述第二加热介质具有不同的预设温度，且所述第一加热介质和所述第二加热介质能够在所述壳程机构内部分层设置。
可选地，所述第一加热介质具有第一预设温度，所述第二加热介质具有第二预设温度，所述第二预设温度高于所述第一预设温度，且沿所述待换热流体的流动方向所述第二加热介质设置在所述第一加热介质的下游。
可选地，所述第一加热介质为注射用水，所述第二加热介质为纯蒸汽。
可选地，所述壳程机构还包括两个壳程管板，分别设置在所述壳体的两端，多个所述换热管组的两端分别穿过两个所述壳程管板设置。
可选地，所述管程机构的两端分别设置有一个管程法兰，所述密封导向垫夹设在所述壳程管板和所述管程法兰之间。
可选地，所述待换热流体具有预设压力。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种换热器，通过将管程机构中由下到上间隔设置的多个换热管组夹设在两个密封导向垫之间，并在密封导向垫上设置通道结构连通相邻两个换热管组，可以在换热器内形成S型流道，从而能够使待换热流体沿该S型流道流经多个换热管组进行换热，从而无需占用过大的水平安装空间即可获得极大的换热长度，能够有效减小换热器所需的安装长度。同时，由于换热长度得到了保证，所以可使待换热流体在换热器内进行充分换热，保证换热器具有良好的换热性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的换热器的整体结构示意图；
图2是本发明实施例提供的换热器管程机构中待换热流体的流动示意图；
图3是本发明实施例提供的换热器的整体外观结构示意图。
图中：
1、管程进口；2、管程出口；3、换热管；4、密封导向垫；41、导向通道；5、壳体；51、第一壳程进口；52、第二壳程进口；53、壳程出口；6、壳程管板；7、管程法兰；8、螺栓组件；81、螺栓；82、螺母。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本实施例提供了一种换热器，如图1所示，该换热器包括管程机构、密封导向垫4和壳程机构。具体地，管程机构包括管程进口1、管程出口2和由下到上间隔设置的多个换热管组。密封导向垫4设置为两个，多个换热管组夹设在两个密封导向垫4之间，且在每个密封导向垫4上均设置有至少一个通道结构，相邻两个换热管组之间通过通道机构连通，并在换热器内形成S型流道供待换热流体流动。S型流道的进口与管程进口1连通，S型流道的出口与管程出口2连通。壳程机构包括壳体5，壳体5套设在多个换热管组的外部，且在壳体5上设置有第一壳程进口51和壳程出口53。
如图2所示，当待换热流体从管程进口1流入S型流道后，就能够沿S型流道流过多个换热管组，极大地增加换热器的换热长度，而无需过大的水平安装空间，从而能够极大地减小换热器所需的安装长度。同时，由于换热长度得到了保证，所以可使待换热流体在换热器内进行充分换热，能够有效地保证换热器具有良好的换热性能。
可选地，如图1所示，通道结构包括由下到上间隔设置的多个导向通道41，相邻两个换热管组的一端通过一个导向通道41连通。由于多个导向通道41间隔设置，所以多个导向通道41之间互不连通，当待换热流体流入一个换热管组后，仅可通过与该换热管组连通的导向通道41流入与该换热管组相邻的换热管组，保证流体流向的唯一性。本实施例中，导向通道41与换热管组连通的部位均为密封设置，以避免待换热流体从该部位泄漏。
进一步地，当管程进口1和管程出口2分别设置在管程机构长度方向上的两端时，由于底部换热管组的一端和管程进口1连通，顶部换热管组的一端和管程出口2连通，所以可知换热管组的数量为N，N为大于1的整数且N为奇数。每个密封导向垫4上导向通道41的数量均为(N-1)/2。当然，在其它实施例中，也可将管程进口1和管程出口2设置在管程机构的同一端。此时换热管组的数量为M，M为大于1的整数且M为偶数，与管程进出口处于同一端的密封导向垫4上的导向通道41的数量为(M-2)/2，另一个密封导向垫4上的导向通道41的数量为M/2。
可选地，每个换热管组均包括至少一排水平设置的换热管3。本实施例中，如图1所示，每个换热管组均包括一排水平设置的换热管3，一个导向通道41连通相邻两排换热管3。按此设置，可以使管程机构中的待换热流体依次流经各排换热管3，从而能够最大化地增加换热器的换热长度。当然，在其它实施例中，根据实际需要也可设置一个换热管组包括两排以上的水平设置的换热管3，使一个导向通道41连通相邻两个换热管组中的多排换热管3。
可选地，如图1所示，管程进口1与设置在S型流道底部的换热管组连通，管程出口2与设置在S型流道顶部的换热管组连通。按此设置，可以使待换热流体自下而上地沿S型流道流动。进一步地，待换热流体具有预设压力，以保证待换热流体在管程机构中流动时能够克服重力作用，实现自下而上的流动。预设压力值在此不做具体限定，可以根据待换热介质的种类决定。
可选地，如图1所示，壳体5上还设置有第二壳程进口52，第一加热介质和第二加热介质分别通过第一壳程进口51和第二壳程进口52进入壳程机构，第一加热介质和第二加热介质具有不同的预设温度，且第一加热介质和第二加热介质能够在壳程机构内分层设置。此时，在第一加热介质和第二加热介质中，一种加热介质会处于壳程机构的上部空间，另一种加热介质处于壳程机构的下部空间，从而使待换热流体在管程机构中流动时，能够依次与两种温度不同的加热介质进行换热，实现二次换热。具体地，可以通过对第一加热介质和第二加热介质的密度、材质或相态等进行设定，以实现两种加热介质的分层设置。
可选地，第一加热介质具有第一预设温度，第二加热介质具有第二预设温度，第二预设温度高于第一预设温度，且沿待换热流体的流动方向第二加热介质设置在第一加热介质的下游。按此设置，当待换热流体在管程机构中流动时，可依次被第一加热介质和第二加热介质加热，实现二次升温，从而有效提高待换热流体的温度。
本实施例中，第一加热介质为注射用水，第二加热介质为纯蒸汽。待换热流体则为纯化水，且注射用水和纯蒸汽的预设温度均要大于纯化水的预设温度。
可选地，如图1所示，壳程机构还包括两个壳程管板6，两个壳程管板6分别设置在壳体5的两端，多个换热管组的两端分别穿过两个壳程管板6设置。通过壳体5和壳程管板6能够实现壳程机构的相对密闭，使壳程机构与管程机构相对独立，从而避免壳程机构中流动的流体和管程机构中流动的流体相互掺混。本实施例中，通过双胀接工艺对换热管组中的换热管3和壳程管板6进行连接，以使换热管3和壳程管板6之间的连接更为紧密。
可选地，在管程机构的两端分别设置有一个管程法兰7，密封导向垫4夹设在壳程管板6和管程法兰7之间。进一步地，如图2所示，壳程管板6和管程法兰7通过螺栓组件8固定连接。当旋紧螺栓组件8时，就可通过壳程管板6和管程法兰7夹紧密封导向垫4。具体地，螺栓组件8包括螺栓81和螺母82。
为更清楚阐明该换热器所起的作用，下面对该换热器的工作过程进行详细介绍：
1、向管程机构中通入纯化水，向壳程机构中通入注射用水和纯蒸汽。由于密度的原因，纯蒸汽会浮在壳体5的上部空间，纯化水则会处在壳体5的下部空间。
2、当纯化水沿S型流道自上而下地在管程机构中流动时，壳体5中的注射用水和纯蒸汽会依次对纯化水进行加热，从而能够有效地提高纯化水的温度。升温后的纯化水可在后续用于注射用水的生产。同时，纯化水也会对注射用水和纯蒸汽进行冷却，使注射用水降至合适的温度，并使纯蒸汽冷凝为注射用水。本实施例中，壳程出口53设置在壳体5的底部，以方便导出壳程机构中的注射用水。
可选地，可将该换热器与注射用水制备系统中的多效蒸馏水机连通，将多效蒸馏水机中产生的高温注射水及纯蒸汽通入该换热器的壳体5中，以加热换热器中的纯化水，从而达到减少使用或不使用额外的高温工业蒸汽来加热纯化水的目的，极大地节约经济成本。同时，在纯化水的冷却作用下，能够对通入该换热器的高温注射用水进行冷却，使注射用水降至合适的温度，并使通入该换热器的高温纯蒸汽冷凝为注射用水以供用户使用。进一步地，也可将换热器中加热后的纯化水通入多效蒸馏水机，以作为生产注射用水所需的原料，极大地节约注射用水生产过程中所需的热量及经济成本。
综上，本发明通过将多个换热管组夹设在两个密封导向垫4之间，并在密封导向垫4上设置通道结构，可以使相邻两个换热管组通过通道机构连通并形成S型流道，使待换热流体沿该S型流道流经多个换热管组以进行换热，从而无需占用过大的水平安装空间即可获得极大的换热长度，能够有效减小换热器所需的安装长度，适合应用在注射用水制备系统中。同时，由于换热长度得到了保证，所以可使待换热流体在换热器内进行充分换热，保证换热器具有良好的换热性能。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种换热器，其特征在于，包括：
管程机构，包括管程进口(1)、管程出口(2)和由下到上间隔设置的多个换热管组；
两个密封导向垫(4)，多个所述换热管组夹设在两个所述密封导向垫(4)之间，每个所述密封导向垫(4)上均设置有至少一个通道结构，相邻两个所述换热管组之间通过所述通道结构连通，并在所述换热器内形成S型流道供待换热流体流动，所述S型流道的进口与所述管程进口(1)连通，所述S型流道的出口与所述管程出口(2)连通；
壳程机构，包括壳体(5)，所述壳体(5)套设在多个所述换热管组的外部，且在所述壳体(5)上设置有第一壳程进口(51)和壳程出口(53)。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述通道结构包括由下到上间隔设置的多个导向通道(41)，相邻两个所述换热管组的一端通过一个所述导向通道(41)连通。
3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，每个所述换热管组均包括至少一排水平设置的换热管(3)。
4.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述管程进口(1)与设置在所述S型流道底部的所述换热管组连通，所述管程出口(2)与设置在所述S型流道顶部的所述换热管组连通。
5.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述壳体(5)上还设置有第二壳程进口(52)，第一加热介质和第二加热介质分别通过所述第一壳程进口(51)和所述第二壳程进口(52)进入所述壳程机构，所述第一加热介质和所述第二加热介质具有不同的预设温度，且所述第一加热介质和所述第二加热介质能够在所述壳程机构内部分层设置。
6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，所述第一加热介质具有第一预设温度，所述第二加热介质具有第二预设温度，所述第二预设温度高于所述第一预设温度，且沿所述待换热流体的流动方向所述第二加热介质设置在所述第一加热介质的下游。
7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述第一加热介质为注射用水，所述第二加热介质为纯蒸汽。
8.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述壳程机构还包括两个壳程管板(6)，分别设置在所述壳体(5)的两端，多个所述换热管组的两端分别穿过两个所述壳程管板(6)设置。
9.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于，所述管程机构的两端分别设置有一个管程法兰(7)，所述密封导向垫(4)夹设在所述壳程管板(6)和所述管程法兰(7)之间。
10.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述待换热流体具有预设压力。
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