CN113446874A - 一种高压或超高压套管换热器 - Google Patents

一种高压或超高压套管换热器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高压或超高压套管换热器，其技术方案为：包括至少两层同轴套设在一起的套管，相邻层套管之间形成用于通入流体介质的流体通道；所述流体通道内设有缠绕于套管外表面的绕丝，使流体通道内形成螺旋状的流体流通路径；绕丝用于保持套管之间同轴。本发明通过在套管之间设置绕丝的结构保证各套管同轴，从而保证换热效率；且结构简单，安全高效。

Description

一种高压或超高压套管换热器
技术领域
本发明涉及换热技术领域，尤其涉及一种高压或超高压套管换热器。
背景技术
套管换热器是以同心套管中的内管作为换热间壁的换热器，因其结构简单而被广泛应用于制冷、冶金、石化、煤化、盐化、新能源、食品、药品等行业。套管换热器的内外管同轴在保证换热效率时至关重要，而这又是加工制造难点。此外，为进一步提升换热效率，内管多采用多头螺旋管，这又进一步提高了制造难度。随着高压、超高压过程工业的发展，普通套管换热器结构已不再适用。
公开号CN110174009A中提供了一种具有翅片的套管换热器，包括外管和设置于外管内的内管，内管的内部形成第一流体通道，内管的外表面与外管的内表面之间形成第二流体通道，第二流体通道内设置有翅片；利用翅片的支撑作用，抵消套管换热器在弯折加工过程中折弯处外管对内管的挤压，保证内管和外管的尺寸要求。但是，翅片的制造、安装难度大，而且此套管换热器应用限于低压领域，高压或超高压应用时，大壁厚管道的弯折势必会折损翅片，从而达不到理想的同轴度要求和换热效果。
公开号CN1343866A中提供了一种绕丝螺旋波纹换热管，由螺旋薄壁波纹基管、端部套管、缠绕金属丝和固定挡套组成，薄壁基管通过胀接产生塑性变形而与管外缠绕金属丝贴合，并在基管壁面形成螺旋波纹。其虽然在一定程度上强化传热效果，但是管外绕丝提高换热管的承压能力有限，不适用于高压或超高压工况；再者，其适用于列管式换热器，而用于套管换热器时容易产生折损。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高压或超高压套管换热器，通过在套管之间设置绕丝的结构保证各套管同轴，从而保证换热效率；且结构简单，安全高效。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的实施例提供了一种高压或超高压套管换热器，包括至少两层同轴套设在一起的套管，相邻层套管之间形成用于通入流体介质的流体通道；所述流体通道内设有缠绕于套管外表面的绕丝，使流体通道内形成螺旋状的流体流通路径；绕丝用于保持套管之间同轴。
作为进一步的实现方式，所述绕丝沿套管轴线方向呈螺旋结构设置，绕丝螺旋结构的轴线与套管轴线共线。
作为进一步的实现方式，所述套管的端部连接流体进出接管。
作为进一步的实现方式，每一层套管的端部内表面与其内侧相邻的套管端部外表面相连以封闭流体。
作为进一步的实现方式，所述套管的端部通过封堵件与其内侧相邻的套管端部外表面连接。
作为进一步的实现方式，所述封堵件为端部封头或封堵管。
作为进一步的实现方式，位于最内侧的套管内部同样为流体通道，其端部作为流体进出接管；其余套管的流体进出接管与之垂直。
作为进一步的实现方式，所述套管呈螺旋状设置。
作为进一步的实现方式，所述套管为一头或多头。
作为进一步的实现方式，所述绕丝为一头或多头。
上述本发明的实施例的有益效果如下：
(1)本发明的一个或多个实施方式通过在套管之间设置绕丝，保证各套管之间的高度同轴，进而确保了换热效率；同时套管间设置绕丝的制造工艺简便，加工难度低。
(2)本发明的一个或多个实施方式通过绕丝使套管之间的流体通道形成螺旋状的流体流通路径，增加扰流，更加有利于换热。
(3)本发明的一个或多个实施方式套管及套管之间形成的流体通道能够通入高压或超高压流体，更能适应高压、超高压过程的复杂工艺需求。
(4)本发明的一个或多个实施方式的套管端部结构能够保证相邻套管之间的端部密封，提高安全性；套管端部连接流体进出接管，流体进出接管结构简单，便于加工。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是本发明根据一个或多个实施方式的三头套管结构示意图；
图4是图3中I所示的套管端部结构示意图；
图5是图4中II所示的套管端部结构示意图；
图6是图4中III所示的套管端部结构示意图；
其中，1、套管，11、第一套管，12、第二套管，13、第三套管，14、第四套管，21、第一流体通道，22、第二流体通道，23、第三流体通道，24、第四流体通道，31、第一绕丝，32、第二绕丝，33、第三绕丝，41、第一流体进出接管，42、第二流体进出接管，43、第三流体进出接管，44、第四流体进出接管，5、端部封头，6、封堵管。
具体实施方式
实施例一：
本实施例提供了一种高压或超高压套管换热器，如图1和图2所示，包括至少两层同轴套设在一起的套管1，相邻层套管1之间形成用于通入流体介质的流体通道；所述流体通道内设有缠绕于套管1外表面的绕丝。
进一步的，套管1从内向外套设有多层，相邻层的套管1之间设置绕丝，绕丝呈螺旋状缠绕于位于内侧的套管1外表面，绕丝所形成的螺旋结构的轴线与套管1的轴线共线，以保证各套管1同轴。
由于绕丝呈螺旋结构，其使截面呈环形的流体通道内形成螺旋状的流体通道，即流体介质沿螺旋状的流体通道在套管1中流动，能够增加扰流，更加有利于换热。
需要说明的是，位于最内侧的套管1内同样为流体通道，此流体通道为圆柱形通道。本实施例套管1内的流体通道不设置绕丝，套管1之间形成的流体通道设置绕丝。
进一步的，所述套管1可以设置为两层、三层等，具体根据换热器的换热要求设置。在本实施例中，以四层套管1为例进行详细的描述：
四层套管1从内到外依次同轴设置，即从内到外依次为第一套管11、第二套管12、第三套管13和第四套管14，第一套管11的内腔形成第一流体通道21，第一套管11的外壁与第二套管12的内壁之间形成第二流体通道22，第二套管12的外壁与第三套管13的内壁之间形成第三流体通道23，第三套管13的外壁与第四套管14的内壁之间形成第四流体通道24。
其中，第二流体通道22内设有第一绕丝31，第一绕丝31缠绕于第一套管11的外表面，并沿第一套管11轴线方向呈螺旋状设置；第一绕丝31的外侧与第二套管12的内壁贴合，通过第一绕丝31支撑于第一套管11与第二套管12之间，保证第一套管11与第二套管12同轴，进而确保换热效率。
同样的，第三流体通道23内设有第二绕丝32，第四流体通道24内设有第三绕丝33，第二绕丝32、第三绕丝33的设置方式与第一绕丝31相同，此处不再赘述。
第一流体通道21(管程)、第二流体通道22(壳程)、第三流体通道23(壳程)、第四流体通道24(壳程)均可通入高压或超高压的同种或不同种流体介质，在确保管内外壁同时承受压力时，内直径为di的第i层套管的壁厚δi应不小于
Figure BDA0003121441220000051
若不能确保管内外壁同时承受压力时，则壁厚δi应不小于
Figure BDA0003121441220000052
pi为管内壁压力，pi+1为管外壁压力，[σ]i为管子的许用应力，当i为最外套管层数时pi+1＝0，更能适应高压、超高压过程工业的复杂工艺需求。
本实施例通过增加套管1的层数及壁厚以适应高压或超高压的应用场景，其中高压的压强介于10MPa～100MPa之间，超高压的压强大于100MPa。
进一步的，绕丝可以为一头也可以为多头。如图1所示，在本实施例中，第一绕丝31设置为一头，第二绕丝32设置为四头，第三绕丝33设置为六头。
可以理解的，在其他实施例中，第一绕丝31、第二绕丝32和第三绕丝33也可以设置为其他头数，具体可以根据实际要求设置。
在本实施例中，所述绕丝的截面可以是任意形状，例如圆形、三角形、矩形等。
在本实施例中，所述绕丝通过熔化点焊或电阻焊方法固定连接于被缠绕管的外壁面。
进一步的，所述套管1整体呈螺旋结构，其可以为一头也可以为多头，套管1的头数根据实际要求设置。例如，如图3所示的三头套管结构。
所述套管1的端部连接流体进出接管，每一层套管1的端部内表面与其内侧相邻的套管1端部外表面直接或者间接相连以封闭流体，避免流体渗漏。
在本实施例中，如图4所示，所述第一套管11的端部伸出第二套管12端部一定距离，以作为第一流体进出接管41。第二套管12的端部通过封堵件与第一套管11的外表面密封，第二套管12靠近端部位置连接第二流体进出接管42，第二流体进出接管42与第二套管12垂直。
如图5所示，第二套管12的端部从第三套管13端部伸出一定距离，以连接二流体进出接管42。如图6所示，所述第三套管13的端部通过封堵件与第二套管12的外表面密封，第三套管13靠近端部位置连接第三流体进出接管43，第三流体进出接管43与第三套管13垂直。
进一步的，第三套管13的端部从第四套管14端部伸出一定距离，以连接三流体进出接管43。同样的，所述第四套管14的端部通过封堵件与第三套管13的外表面密封，第四套管14靠近端部位置连接第四流体进出接管44，第四流体进出接管44与第四套管14垂直。
在本实施例中，所述封堵件可以选择不同的结构实现，例如采用如图5所示的端部封头5、如图6所示的封堵管6等。
进一步的，端部封头5可通过将套管端部折弯并与相邻套管外表面焊接固定实现。封堵管6为直径等于流体通道径向厚度的圆管，封堵管6套设于相邻套管1的端部之间，并与套管1焊接固定。
本实施例的流体进出接管结构简单，加工方便。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压或超高压套管换热器，其特征在于，包括至少两层同轴套设在一起的套管，相邻层套管之间形成用于通入流体介质的流体通道；所述流体通道内设有缠绕于套管外表面的绕丝，使流体通道内形成螺旋状的流体流通路径；绕丝用于保持套管之间同轴。
2.根据权利要求1所述的一种高压或超高压套管换热器，其特征在于，所述绕丝沿套管轴线方向呈螺旋结构设置，绕丝螺旋结构的轴线与套管轴线共线。
3.根据权利要求1所述的一种高压或超高压套管换热器，其特征在于，所述套管的端部连接流体进出接管。
4.根据权利要求1或3所述的一种高压或超高压套管换热器，其特征在于，每一层套管的端部内表面与其内侧相邻的套管端部外表面相连以封闭流体。
5.根据权利要求4所述的一种高压或超高压套管换热器，其特征在于，所述套管的端部通过封堵件与其内侧相邻的套管端部外表面连接。
6.根据权利要求5所述的一种高压或超高压套管换热器，其特征在于，所述封堵件为端部封头或封堵管。
7.根据权利要求3所述的一种高压或超高压套管换热器，其特征在于，位于最内侧的套管内部同样为流体通道，其端部作为流体进出接管；其余套管的流体进出接管与之垂直。
8.根据权利要求1所述的一种高压或超高压套管换热器，其特征在于，所述套管呈螺旋状设置。
9.根据权利要求1或8所述的一种高压或超高压套管换热器，其特征在于，所述套管为一头或多头。
10.根据权利要求1所述的一种高压或超高压套管换热器，其特征在于，所述绕丝为一头或多头。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0017101A1 (de) * 1979-03-28 1980-10-15 John & Co. Wärmeaustauscher, insbesondere für Wärmepumpenanlagen
US4313491A (en) * 1978-06-30 1982-02-02 Molitor Industries, Inc. Coiled heat exchanger
CN2404087Y (zh) * 2000-01-26 2000-11-01 淮阴辉煌太阳能有限公司 装配式螺旋套管热交换器
US20160141921A1 (en) * 2014-11-17 2016-05-19 Arnold Magnetic Technologies Helical heat exchanger for electric motors
CN110174009A (zh) * 2019-06-12 2019-08-27 珠海格力电器股份有限公司 具有翅片的套管换热器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4313491A (en) * 1978-06-30 1982-02-02 Molitor Industries, Inc. Coiled heat exchanger
EP0017101A1 (de) * 1979-03-28 1980-10-15 John & Co. Wärmeaustauscher, insbesondere für Wärmepumpenanlagen
CN2404087Y (zh) * 2000-01-26 2000-11-01 淮阴辉煌太阳能有限公司 装配式螺旋套管热交换器
US20160141921A1 (en) * 2014-11-17 2016-05-19 Arnold Magnetic Technologies Helical heat exchanger for electric motors
CN110174009A (zh) * 2019-06-12 2019-08-27 珠海格力电器股份有限公司 具有翅片的套管换热器

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