CN115682788A - 中筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供中筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器，属于螺旋板换热器领域。该装备包括中筒增流缓冲式螺旋体，中筒增流缓冲式螺旋体两端分别通过凹凸形密封法兰结构可拆卸连接盖板、半球形增流缓冲封头；盖板外侧设有热侧介质出口，中筒增流缓冲式螺旋体上部设有切向的热侧介质入口，半球形增流缓冲封头顶部设有冷侧介质出口、底部设有冷侧介质入口；所述半球形增流缓冲封头内部设有封头隔板，中筒增流缓冲式螺旋体包括外圈筒体、中间螺旋板、内圈中筒芯管，中筒芯管中间设有中筒隔板。本发明增强介质换热效率，增大介质处理流量；可拆式凹凸形密封法兰结构密封性好，方便安装、定期维护、清洗和保养，防止有害物质泄露污染环境或造成人员中毒。

Description

中筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器

技术领域

本发明属于螺旋板换热器领域，特别涉及一种中筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器。

背景技术

不同的热交换机组（螺旋板式换热器，板式换热器，管式换热器，管壳式换热器等）组成热交换器网络作为过程控制系统中的一个重要子系统，其设计水平的高低和制造技术的先进与否对过程系统的能耗和经济性有着重要的影响。因此,热交换网络综合优化成为研究制造的热点问题。在众多的热交换网络综合研究开发中，螺旋板式换热器结构的创新势在必行。

螺旋板式换热器是换热器中的一种类型，螺旋板换热器其品种繁多，用途广阔。螺旋板式换热器可使具有一定温差的两种气体或液体介质实现热交换，从而达到降低（或升高）温度，回收利用，是保证换热网络系统正常运行的关键设备。螺旋板式冷凝器的强化传热、降低流阻以及提高综合性能一直是国内科研人员和工程技术人员研究的热点。但国内企业的供给能力及技术水平有限，导致螺旋板式冷凝器行业呈现高端市场依赖进口且供不应求的市场状态。国内很多螺旋板式冷凝器产品综合性能比较差，流道易结垢堵塞，使用至一定时间（半年至一年）后需要清洗和维护，直接影响换热网络的有效运作。

目前的螺旋板式换热器中螺旋体为单流道介质（流体）流量，存在介质流量不稳定、压力降损失、换热效率减弱、流体流量有待提高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器，该装备能够增大热交换介质（流体）流量，减小进出口温差，稳定与另一侧介质所需的热交换温度，提高装备换热效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

中筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器，包括中筒增流缓冲式螺旋体，中筒增流缓冲式螺旋体两端分别通过凹凸形密封法兰结构可拆卸连接盖板、半球形增流缓冲封头；盖板外侧设有热侧介质出口，中筒增流缓冲式螺旋体上部设有切向的热侧介质入口，半球形增流缓冲封头顶部设有冷侧介质出口、底部设有冷侧介质入口；

所述半球形增流缓冲封头内部设有封头隔板，封头隔板将半球形增流缓冲封头内腔比例分隔为上下两个缓冲舱室；

所述中筒增流缓冲式螺旋体包括外圈筒体、中间螺旋板、内圈中筒芯管，中筒芯管中间设有将中筒芯管内部比例分隔为上下两个缓冲流道的中筒隔板，两张螺旋板一端与中筒连接，另一端螺旋卷制形成1个热侧封闭螺旋通道和1个冷侧轴向贯通通道，形成热侧封闭螺旋通道的其中一张螺旋板的两端均机械翻边并焊接在另一张螺旋板上形成密封通道；

所述热侧介质入口通过热侧封闭螺旋通道与中筒芯管上侧缓冲流道连通，中筒芯管上侧缓冲流道与热侧介质出口；冷侧介质入口通过半球形增流缓冲封头下侧缓冲舱室分别与冷侧轴向贯通通道、中筒芯管下侧缓冲流道连通，中筒芯管下侧缓冲流道与冷侧轴向贯通通道连通，冷侧轴向贯通通道通过半球形增流缓冲封头上侧缓冲舱室与冷侧介质出口连通。

进一步的，所述凹凸形密封法兰结构包括第一端面法兰、第二端面法兰，第一端面法兰上固设有凸面密封衬环，第二端面法兰上固设有与凸面密封衬环相匹配的凹面密封衬环，第一端面法兰与第二端面法兰还均设有螺纹孔，第一端面法兰与第二端面法兰通过穿过螺纹孔的螺栓紧固连接。

优选的，所述凸面密封衬环与凹面密封衬环之间还设有密封垫圈。

优选的，所述热侧封闭螺旋通道和冷侧轴向贯通通道内均设定距柱，冷侧轴向贯通通道内的定距柱为长方形，且沿螺旋板板宽方向大间距排列，热侧封闭螺旋通道内的定距柱矩阵交错排列。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.传统结构的螺旋体换热器中间无流量分配中筒，直接卷制螺旋体中心焊接即可，介质流量固定而不可调节，换热效率较差；而本发明的筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器的中筒芯管下侧缓冲流道与半球形增流缓冲封头组成增流缓冲舱室，冷侧轴向贯通通道内的冷侧介质能够同时多层轴向流与多层螺旋流，解决了现有螺旋板式换热器螺旋体介质流量不稳定、压力降损失、换热效率减弱等问题；冷侧介质从半球形增流缓冲封头下侧缓冲舱室进入中筒芯管下侧缓冲流道及冷侧轴向贯通通道分配，通过多层同时轴向流和多层同时螺旋流流道循环后从半球形增流缓冲封头上侧缓冲舱室缓冲流出，由于中筒芯管下侧缓冲流道和半球形增流缓冲封头组成的增流缓冲舱室冷侧介质存量相对较大，从进口到出口时间缩短，缓冲分配到多层同时轴向流和多层同时螺旋流流量均匀，足够量的冷侧介质加大了与另一侧被热交换热侧介质的温差，因而促使冷侧介质的温度和压力达到平衡稳定状态，使之换热效率增强，足量的介质（流体）温度和压力易于调节；解决现有螺旋板式换热器单流道介质（流体）循环受限之弊端，有效的强化冷媒流体介质在螺旋通道中的流动，稳定换热介质（流体）所需温度的交换，提高设备换热性能，还能有效的增大介质（流体）处理流量。

2.本发明的筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器采用可拆式凹凸形密封法兰结构，方便安装、定期维护、清洗和保养。

3.本发明的筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器科学布局定距柱阵形，宽通道设计制造，大流体，稳流速，小压降，提高冷凝效率。

4.本发明的可拆式凹凸形密封法兰结构密封性好，解决现有螺旋板式换热器存在剧毒、易燃、易爆或贵重流体介质（产物）渗漏的问题，防止有害物质泄露污染环境或造成人员中毒等。

5.本发明的筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器不受传统单流道螺旋板式换热器流体循环限制，实现5℃以下小温差换热。

6.传统结构的螺旋体换热器端口为平面盖板不做半球体或者直接把螺旋体通道焊死不用端面盖板，虽然节约材料，但承压能力不高，有些设备为了好看适当做一个半球体但内部不通流体，而本发明采用半球形增流缓冲封头，承压能力高，承压端面凹凸形密封。

附图说明

图1为本发明的中筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器的结构示意图；

图2为本发明的中筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器的内部示意图；

图3为本发明的中筒芯管处的放大图；

图4为本发明中凹凸形密封法兰的结构示意图；

图中标记：1-盖板，2-中筒增流缓冲式螺旋体，201-筒体，202-螺旋板，203-中筒芯管，204-热侧封闭螺旋通道，205-冷侧轴向贯通通道，206-中筒隔板，3-半球形增流缓冲封头，301-封头外筒，302-封头隔板，4-热侧介质入口，5-热侧介质出口，6-冷侧介质入口，7-冷侧介质出口，8-第一端面法兰，801-凸面密封衬环，9-第二端面法兰，901-凹面密封衬环，10-密封垫圈，11-螺纹孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

请参阅附图1-4所示，本实施例的中筒增流缓冲式组合流道螺旋板202换热器，包括中筒增流缓冲式螺旋体2，中筒增流缓冲式螺旋体2两端分别通过凹凸形密封法兰结构可拆卸连接盖板1、半球形增流缓冲封头3；盖板1外侧设有热侧介质出口5，中筒增流缓冲式螺旋体2上部设有切向的热侧介质入口4，半球形增流缓冲封头3顶部设有冷侧介质出口7、底部设有冷侧介质入口6；所述半球形增流缓冲封头3内部设有封头隔板302，封头隔板302将半球形增流缓冲封头3内腔比例分隔为上下两个缓冲舱室；所述中筒增流缓冲式螺旋体2包括外圈筒体201、中间螺旋板202、内圈中筒芯管203，中筒芯管203中间设有将中筒芯管203内部比例分隔为上下两个缓冲流道的中筒隔板206，两张螺旋板202一端与中筒连接，另一端螺旋卷制形成1个热侧封闭螺旋通道204和1个冷侧轴向贯通通道205，形成热侧封闭螺旋通道204的其中一张螺旋板202的两端均机械翻边并焊接在另一张螺旋板202上形成密封通道；所述热侧介质入口4通过热侧封闭螺旋通道204与中筒芯管203上侧缓冲流道连通，中筒芯管203上侧缓冲流道与热侧介质出口5；冷侧介质入口6通过半球形增流缓冲封头3下侧缓冲舱室分别与冷侧轴向贯通通道205、中筒芯管203下侧缓冲流道连通，中筒芯管203下侧缓冲流道与冷侧轴向贯通通道205连通，冷侧轴向贯通通道205通过半球形增流缓冲封头3上侧缓冲舱室与冷侧介质出口7连通。

具体的，所述凹凸形密封法兰结构包括第一端面法兰8、第二端面法兰9，第一端面法兰8上固设有凸面密封衬环801，第二端面法兰9上固设有与凸面密封衬环801相匹配的凹面密封衬环901，第一端面法兰8与第二端面法兰9还均设有螺纹孔11，第一端面法兰8与第二端面法兰9通过穿过螺纹孔11的螺栓紧固连接。

本实施例中，盖板1右端面设置第一端面法兰8，中筒增流缓冲式螺旋体2左端面对应设置第二端面法兰9；中筒增流缓冲式螺旋体2右端面设置第一端面法兰8，半球形增流缓冲封头3左端面对应设置第二端面法兰9。

本实施例中，中筒芯管203下侧缓冲流道和上侧缓冲流道上均布设通孔，使中筒芯管203下侧缓冲流道和上侧缓冲流道分别与冷侧轴向贯通通道205、热侧封闭螺旋通道204连通。

本实施例中，中筒芯管203下侧缓冲流道与半球形增流缓冲封头3组成增流缓冲舱室，冷侧轴向贯通通道205内的冷侧介质能够同时多层轴向流与多层螺旋流。冷侧介质从半球形增流缓冲封头3下侧缓冲舱室进入中筒芯管203下侧缓冲流道及冷侧轴向贯通通道205分配，通过多层同时轴向流和多层同时螺旋流流道循环后从半球形增流缓冲封头3上侧缓冲舱室缓冲流出，由于中筒芯管203下侧缓冲流道和半球形增流缓冲封头3组成的增流缓冲舱室冷侧介质存量相对较大，从进口到出口时间缩短，缓冲分配到多层同时轴向流和多层同时螺旋流流量均匀，足够量的冷侧介质加大了与另一侧被热交换热侧介质的温差，因而促使冷侧介质的温度和压力达到平衡稳定状态，使之换热效率增强，足量的介质（流体）温度和压力易于调节。热侧介质从热侧介质入口4切向进入热侧封闭螺旋通道204，由外而内螺旋流动，至中筒芯管203上侧缓冲流道后从热侧介质出口5流出。

具体的，所述凸面密封衬环801与凹面密封衬环901之间还设有密封垫圈10。

本实施例中，密封垫圈10采用高粘性聚合物密封圈。

本实施例中，采用了可拆式凹凸形密封法兰结构，该结构为凹凸形端面密封加高粘性聚合物密封圈加螺栓紧固的结构，密封性能好。

具体的，所述热侧封闭螺旋通道204和冷侧轴向贯通通道205内均设定距柱，冷侧轴向贯通通道205内的定距柱为长方形，且沿螺旋板202板宽方向大间距排列，热侧封闭螺旋通道204内的定距柱矩阵交错排列。

本实施例中，热侧封闭螺旋通道204内的定距柱结构与传统螺旋板式换热器所用定距柱结构相同，通过科学布局定距柱阵形，宽通道设计制造，大流体，稳流速，小压降，提高冷凝效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.中筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器，其特征在于：包括中筒增流缓冲式螺旋体，中筒增流缓冲式螺旋体两端分别通过凹凸形密封法兰结构可拆卸连接盖板、半球形增流缓冲封头；盖板外侧设有热侧介质出口，中筒增流缓冲式螺旋体上部设有切向的热侧介质入口，半球形增流缓冲封头顶部设有冷侧介质出口、底部设有冷侧介质入口；

所述半球形增流缓冲封头内部设有封头隔板，封头隔板将半球形增流缓冲封头内腔比例分隔为上下两个缓冲舱室；

所述中筒增流缓冲式螺旋体包括外圈筒体、中间螺旋板、内圈中筒芯管，中筒芯管中间设有将中筒芯管内部比例分隔为上下两个缓冲流道的中筒隔板，两张螺旋板一端与中筒连接，另一端螺旋卷制形成1个热侧封闭螺旋通道和1个冷侧轴向贯通通道，形成热侧封闭螺旋通道的其中一张螺旋板的两端均机械翻边并焊接在另一张螺旋板上形成密封通道；

所述热侧介质入口通过热侧封闭螺旋通道与中筒芯管上侧缓冲流道连通，中筒芯管上侧缓冲流道与热侧介质出口；冷侧介质入口通过半球形增流缓冲封头下侧缓冲舱室分别与冷侧轴向贯通通道、中筒芯管下侧缓冲流道连通，中筒芯管下侧缓冲流道与冷侧轴向贯通通道连通，冷侧轴向贯通通道通过半球形增流缓冲封头上侧缓冲舱室与冷侧介质出口连通。

2.根据权利要求1所述的中筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器，其特征在于：所述凹凸形密封法兰结构包括第一端面法兰、第二端面法兰，第一端面法兰上固设有凸面密封衬环，第二端面法兰上固设有与凸面密封衬环相匹配的凹面密封衬环，第一端面法兰与第二端面法兰还均设有螺纹孔，第一端面法兰与第二端面法兰通过穿过螺纹孔的螺栓紧固连接。

3.根据权利要求2所述的中筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器，其特征在于：所述凸面密封衬环与凹面密封衬环之间还设有密封垫圈。

4.根据权利要求1所述的中筒增流缓冲式组合流道螺旋板换热器，其特征在于：所述热侧封闭螺旋通道和冷侧轴向贯通通道内均设定距柱，冷侧轴向贯通通道内的定距柱为长方形，且沿螺旋板板宽方向大间距排列，热侧封闭螺旋通道内的定距柱矩阵交错排列。

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