CN114234678B - 纯逆流管式换热器模块及模块组合式管式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纯逆流管式换热器模块及模块组合式管式换热器，包括两端开口的壳体和若干换热管，其特征在于：所述壳体的进出两端分别倾斜设置有进出口通道，每一侧的进出口通道分别被一块倾斜的管板分隔为管程通道部分与壳程通道部分，两块倾斜的管板之间从上到下分布有多排换热管。保证进出口也接近纯逆流，可实现模块的串联对接，解决现有纯逆流管式换热器管长过长，难以运输的问题。

Description

纯逆流管式换热器模块及模块组合式管式换热器

技术领域

本发明涉及换热器领域，特别涉及一种纯逆流管式换热器模块及模块组合式管式换热器。

背景技术

纯逆流的换热器，尤其是管式换热器，因为对数平均温差修正系数高，理论上非常适合在低温差、少流程的工况环境中应用。

但实际应用过程中，现有的管式换热器却面临不少问题：首先是换热设备的壳程进、出口，因为管板的关系，往往只能选择从上下侧面进入换热器。虽然上下侧面进入换热器，是横掠管束，理论换热系数变大了，但是却由以前的纯逆流变成了局部叉流，不但对管束的磨损更高，还需要进行对数平均温差修正。而低温差的对数平均温差修正系数往往较低，在一定程度上降低了纯逆流原本的优势。尤其是在介质流量较大的时候，因为进出口截面较大，管束较大面积都处于叉流换热状态，而叉流区域又正好位于换热器的进口和出口，换热效果往往大受影响。

同时，一旦介质流量变大，换热器体积也随之需要增大，一旦管程方向长度增加，由于纯逆流管式换热器的特殊结构，要求单根换热管的长度也一并增加。一旦长度超过一定限度，运输条件和安装条件都会变得非常苛刻，但如果采用管道拼接方式，既费人工，又不现实。

并且，现有的管式换热器因为进出口管板与换热管垂直，对接时无法串联，不方便实现串联组装。

发明内容

针对现有技术问题，本发明第一目的在于提供一种纯逆流管式换热器模块，保证进出口也接近纯逆流，可实现模块的串联对接，解决现有纯逆流管式换热器管长过长，难以运输的问题。第二目的在于提供一种模块组合式管式换热器。

为实现以上第一目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种纯逆流管式换热器模块，包括两端开口的壳体和若干换热管，其特征在于：所述壳体的进出两端分别倾斜设置有进出口通道，每一侧的进出口通道分别被一块倾斜的管板分隔为管程通道部分与壳程通道部分，两块倾斜的管板之间从上到下分布有多排换热管。

上述方案中，两端的进出口通道分别向下和向上倾斜设置，所述壳体内靠左右两端部分别设置有管内出口斜管板和管内进口斜管板，其中所述管内进口斜管板的下端固定设置在壳体的下封板上，上端伸到位于右侧的进出口通道内，所述管内出口斜管板的上端设置在壳体的上封板上，下端伸到左侧的进出口通道内，所述管内进口斜管板将位于右侧的进出口通道分隔成位于上方的管外介质出口和位于下方的管内介质进口，所述管内出口斜板将左侧的进出口通道隔成位于下侧的管外介质进口和位于上侧的管内介质出口，所述管内出口斜管板和管内进口斜板之间从上到下分布有多排换热管。

采用上述方案，换热管采用独特的管内进口斜管板和管内出口斜管板支撑，管内介质进口与管外介质出口在同侧并行排布，管内介质出口与管外介质进口在同一侧并行排布，保证进出口的换热也接近纯逆流，减少局部叉流，对管束的磨损小。

本发明在设计时，将进出口通道分别向上和向下倾斜设置，可实现在串联对接，方便安装。配合管内进口斜管板和管内出口斜管板，保持了管内、管外介质对接时的平稳过渡，阻力小，可实现模块的串联对接，可以实现管长方向的模块组装，从而避免以往纯逆流管式换热器管长过长，难以运输的问题。在对接时，可采用法兰连接、卡扣连接、焊接、软封等各种形式。

特有的模块形状设计，可以通过多种不同排布方式(串联、并联或者串并联结合)，组合成大型设备。彻底解决了同类大型纯逆流换热器换热管过长难以运输和拆装的问题。

上述方案中，所述壳体由上封板、下封板和前后侧封板围成。

上述方案中，所述管内进口斜管板与下封板之间的夹角以及管内出口斜管板与上封板之间的夹角为5°-85°。

上述方案中，所述管内进口斜管板与下封板之间的夹角以及管内出口斜管板与上封板之间的夹角为30°-60°。更有利于减少叉流。

上述方案中，所述进出口通道由上斜板、下斜板和前后侧板围成，其倾斜角度为5°-85°。进出口通道倾斜设置，有利于串联时的安装。

上述方案中，所述进出口通道的倾斜角度为30°-60°。

上述方案中：所述换热管为光管、丁胞管或涡节管中的至少一种。换热管可以采用普通的换热管，也可以采用换热效率更高的丁胞管或涡节管等。

本发明的第二目的是这样实现的：一种模块组合式管式换热器，其特征在于：由多个所述纯逆流管式换热器模块串联组成，或由多个所述纯逆流管式换热器模块并联组成，或由多个所述纯逆流管式换热器模块通过串联和并联两种模式组装而成。串联就是将多个纯逆流管式换热器模块通过膨胀节连接成一长的组合式管式换热器。并联就是将多个纯逆流管式换热器模块上下叠放组成。通过串联和并联两种模式组装而成就是先串联，然后再将串联成串的纯逆流管式换热器并联。

上述方案中：当采用串联模式时，前一个纯逆流管式换热器模块的管外介质出口与后一个纯逆流管式换热器模块的管外介质出口相连，后一个纯逆流管式换热器模块的管外介质进口与再后一个纯逆流管式换热器模块的管外介质进口相连，以此类推；

最末端的纯逆流管式换热器模块的管内介质出口与前一个纯逆流管式换热器模块的管内介质出口相连，前一个纯逆流管式换热器模块的管内介质进口与再后一个纯逆流管式换热器模块的管内介质进口相连，以此类推。

上述方案中，当采用并联模式时，上下侧的纯逆流管式换热器模块独立运行；

或上下侧的纯逆流管式换热器模块的管内介质进口和管内介质出口连接，上下侧的纯逆流管式换热器模块的管外介质进口和管外介质出口连接。

上述方案中，各个纯逆流管式换热器模块通过膨胀节相连。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、解决了以往纯逆流管式换热器管程过长时带来的运输、安装问题，彻底突破了管长方向的长度极限。

2、实现了纯逆流管式换热器模块化(以往纯逆流换热器因为管板与换热管垂直，对接时无法串联，只能并联)，模块化拼装之后，增加的阻力小，保持了管内、管外介质对接时的平稳过渡。

3、模块之间通过膨胀节吸收膨胀，彻底解决大设备的热膨胀问题。

4、换热管采用独特的管内进口斜管板和管内出口斜管板支撑，管内介质进口与管外介质出口在同侧并行排布，管内介质出口与管外介质进口在同一侧并行排布，保证进出口的换热也接近纯逆流，减少局部叉流，对管束的磨损小。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为实施例2的多模块串联组合图。

图4为实施例3的多模块并联组合图。

图5为实施例5的多模块并联串联组合图。

图6为图1的右侧视图(左侧相同)。

具体实施方式

下面将结合实施例和附图，对本发明做进一步的描述。

本发明的前、后、左、右、上、下等方位词仅代表图中的相对位置，不表示产品的绝对位置。

实施例1

如图1-2所示，纯逆流管式换热器模块，包括两端开口的壳体1和若干换热管2，壳体1由上封板、下封板和前后侧封板围成。

壳体1可以为筒状、管状或箱式壳体。

壳体1的进出两端分别倾斜设置有进出口通道3，每一侧的进出口通道3分别被一块倾斜的管板分隔为独立的管程通道部分与壳程通道部分，两块倾斜的管板之间从上到下分布有多排换热管2。

具体的：壳体1的左右两端分别倾斜设置有进出口通道3，左右两侧的进出口通道3分别向下和向上倾斜设置，即左侧的进出口通道3向下倾斜，右侧的进出口通道向上倾斜，进出口通道3由上斜板、下斜板和前后侧板围成。实际设计时，左右两侧的进出口通道倾角方向可分别为上下方向，也可同时为上、同时为下，同时向后侧或前侧。甚至可以根据实际需要，一侧朝上，另一侧后侧或前侧，以此类推。

图中，壳体1内靠左右两端部分别设置有管内出口斜管板5和管内进口斜管板4，其中管内进口斜管板4的下端固定设置在壳体的下封板上，上端伸到位于右侧的进出口通道3内，且与进出口通道3的上斜板和下斜板之间有间隙，管内进口斜管板4的前后侧连接在壳体的前后侧封板上。

管内出口斜管板5的上端设置在壳体1的上封板上，下端伸到左侧的进出口通道3内，且与左侧的进出口通道3的上斜板和下斜板之间有间隙，管内出口斜管板5的前后侧连接在壳体1的前后侧封板上。

管内进口斜管板4将位于右侧的进出口通道3分隔成位于上方的管外介质出口6和位于下方的管内介质进口7，管内出口斜板5将左侧的进出口通道3隔成位于下侧的管外介质进口8和位于上侧的管内介质出口9，管内出口斜管板5和管内进口斜板4之间从上到下分布有多排换热管2。换热管2为光管、丁胞管或涡节管中的至少一种。也可以为其它的强化换热管，也可以多种换热管2组合使用，也可以单独使用某一种换热管。

管内进口斜管板4与下封板之间的夹角以及管内出口斜管板5与上封板之间的夹角为5°-85°。优选为30°-60°。对应的进出口通道3的倾斜角度为5°-85°，优选为30°-60°。根据管内进口斜管板4与下封板之间的夹角以及管内出口斜管板5与上封板之间的夹角的调整而调整。管板的倾斜角度可以与进出口通道倾角不一致，也可以一致。

实施例2

如图3所示，模块组合式管式换热器，由多个实施例1纯逆流管式换热器模块通过膨胀节10串联组成。图中为三个。

前一个纯逆流管式换热器模块的管外介质出口6通过膨胀节10与后一个纯逆流管式换热器模块的管外介质出口6相连，后一个纯逆流管式换热器模块的管外介质进口8通过膨胀节10与再后一个纯逆流管式换热器模块的管外介质进口相连，以此类推。

相反，最末端的纯逆流管式换热器模块的管内介质出口9通过膨胀节14与前一个纯逆流管式换热器模块的管内介质出口9相连，前一个纯逆流管式换热器模块的管内介质进口通过膨胀节10与再后一个纯逆流管式换热器模块的管内介质进口相连，以此类推。

两个纯逆流管式换热器模块之间的对接，也可以管内通道与管外通道互换对接，也可以不采用膨胀节10而是通过法兰连接，焊接等其它形式连接。

实施例3

如图4所示，模块组合式管式换热器，由多个实施例1的纯逆流管式换热器模块并联组成。即简单的上下叠合，上下侧的纯逆流管式换热器模块独立运行。

实施例4

如图5所示，模块组合式管式换热器，或由多个实施例1的纯逆流管式换热器模块通过串联和并联两种模式组装而成。即先通过串联的模式组装成较长的管式换热器，然后再将两个以上较长的管式换热器上下并联。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种纯逆流管式换热器模块，包括两端开口的壳体和若干换热管，其特征在于：所述壳体的进出两端分别倾斜设置有进出口通道，每一侧的进出口通道分别被一块倾斜的管板分隔为独立的管程通道部分与壳程通道部分，两块倾斜的管板之间从上到下分布有多排换热管；两端的进出口通道分别向下和向上倾斜设置，所述壳体内靠左右两端部分别设置有管内出口斜管板和管内进口斜管板，其中所述管内进口斜管板的下端固定设置在壳体的下封板上，上端伸到位于右侧的进出口通道内，所述管内出口斜管板的上端设置在壳体的上封板上，下端伸到左侧的进出口通道内，所述管内进口斜管板将位于右侧的进出口通道分隔成位于上方的管外介质出口和位于下方的管内介质进口，所述管内出口斜板将左侧的进出口通道隔成位于下侧的管外介质进口和位于上侧的管内介质出口，所述管内出口斜管板和管内进口斜板之间从上到下分布有多排换热管；所述换热管为光管、丁胞管、涡节管中的至少一种。

2.根据权利要求1所述纯逆流管式换热器模块，其特征在于：所述壳体由上封板、下封板和前后侧封板围成。

3.根据权利要求2所述纯逆流管式换热器模块，其特征在于：所述管内进口斜管板与下封板之间的夹角以及管内出口斜管板与上封板之间的夹角为5°-85°。

4.根据权利要求3所述纯逆流管式换热器模块，其特征在于：所述管内进口斜管板与下封板之间的夹角以及管内出口斜管板与上封板之间的夹角为30°-60°。

5.根据权利要求4所述纯逆流管式换热器模块，其特征在于：所述进出口通道由上斜板、下斜板和前后侧板围成，其倾斜角度为5°-85°。

6.根据权利要求5所述纯逆流管式换热器模块，其特征在于：所述进出口通道的倾斜角度为30°-60°。

7.一种模块组合式管式换热器，其特征在于：由多个权利要求1-6任一项所述纯逆流管式换热器模块通过串联组成，或由多个权利要求1-6任一项所述纯逆流管式换热器模块并联组成，或由多个权利要求1-6任一项所述纯逆流管式换热器模块通过串联和并联两种模式组装而成。

8.根据权利要求7所述模块组合式管式换热器，其特征在于：当采用串联模式时，前一个纯逆流管式换热器模块的管外介质出口通过膨胀节与后一个纯逆流管式换热器模块的管外介质出口相连，后一个纯逆流管式换热器模块的管外介质进口通过膨胀节与再后一个纯逆流管式换热器模块的管外介质进口相连；

最末端的纯逆流管式换热器模块的管内介质出口与前一个纯逆流管式换热器模块的管内介质出口相连，前一个纯逆流管式换热器模块的管内介质进口与再前一个纯逆流管式换热器模块的管内介质进口相连。

9.根据权利要求7所述模块组合式管式换热器，其特征在于：当采用并联模式时，上下侧的纯逆流管式换热器模块独立运行；或上下侧的纯逆流管式换热器模块的管内介质进口和管内介质出口连接，上下侧的纯逆流管式换热器模块的管外介质进口和管外介质出口连接。

10.根据权利要求7所述模块组合式管式换热器，其特征在于：各个纯逆流管式换热器模块通过膨胀节相连。

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