CN117288005A - 一种浸没式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浸没式换热器，包括换热管装置，换热管装置包括第一换热管和第二换热管，第一换热管的管腔第一分隔板分隔成至少两个沿周向顺序设置的第一换热管隔腔，第二换热管的管腔被第二分隔板分隔成至少两个沿周向顺序设置的第二换热管隔腔，第一换热管、第二换热管之间通过第一换热管束相连，第一换热管束包括多个并连设置的第一进水管和多个并连设置的第一回水管，至少一个第一换热隔腔沿周向横跨相邻的第一进水管和第一回水管，至少一个第二换热管腔沿周向横跨相邻的第一进水管和第一回水管。本发明提供了一种能够增加第一介质流经换热管的流经行程长度，进而增加第一介质与第二介质换热时间和换热面积的浸没式换热器。

Description

一种浸没式换热器

技术领域

本发明涉及换热器领域，尤其涉及一种浸没式换热器。

背景技术

浸没式换热器也称沉浸式换热器，是将一定方式编排的管子所形成的管束，置于槽、罐等不同形式的容器中构成。在每一管子的周围要保留合适的空间，以保证管子表面能有效地进行热交换。

列管式换热器就是一种常见的浸没式换热器，其包括壳体，壳体的两端分别设置有管板和封头，在两个管板之间固定有换热管束，换热管束包括多个长度沿壳体轴向延伸的换热管。一端的封头上设置有第一进液口，另外一端的封头上设置有第一出液口，壳体的一端设置有第二进液口，壳体的另外一端设置有第二出液口。

使用时，一种介质经第一进液口进入封头，然后流经对应的换热管束至另外一个封头，并最终经第一出液口流出；另外一种介质经第二进液口进入壳体，流经换热管束的外围，经第二出液口流出，利用换热管束的管壁实现两种介质之间的换热。

现有的这种浸没式换热器存在的问题在于：第一介质流经换热管的管腔时，实现与第二介质的换热，因此第一介质在换热管内的流经行程长短决定着第一介质、第二介质之间的换热时长，影响第一介质、第二介质之间的换热效果，现有技术中，第一介质流经换热管的流经行程较短，影响第一介质、第二介质之间的换热时长，进而影响第一介质、第二介质之间的换热效果；此外，现有技术中，第二介质在换热管外壁流经时，第二介质比较平缓，与换热管的换热效果有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够增加第一介质流经换热管的流经行程长度，进而增加第一介质与第二介质换热时间和换热面积的浸没式换热器。

为解决上述技术问题，本发明中一种浸没式换热器的技术方案如下：

一种浸没式换热器，包括一端设置有第一进液口、另外一端设置有第一出液口的罐体，罐体内设置有换热管装置，换热管装置包括沿罐体轴向间隔设置的第一换热管和第二换热管，第一换热管和第二换热管均为环形管，第一换热管的管腔被至少两个沿周向间隔设置的第一分隔板分隔成至少两个沿周向顺序设置的第一换热管隔腔，第二换热管的管腔被至少两个沿周向间隔设置的第二分隔板分隔成至少两个沿周向顺序设置的第二换热管隔腔，第一换热管、第二换热管之间通过第一换热管束相连，第一换热管束包括多个并连设置的第一进水管和多个并连设置的第一回水管，至少一个第一换热隔腔沿周向横跨对应的第一进水管和第一回水管，至少一个第二换热管腔沿周向横跨对应的第一进水管和第一回水管，其中一个第一换热隔腔上设置有第一换热管进水口，其中一个第二换热隔腔上设置有换热管第一出水口。

进一步的，第一换热管、第二换热管与罐体同轴线设置。

进一步的，第一换热管隔腔有两个，第二换热管隔腔有两个。

进一步的，第一进水管包括沿第一换热管径向延伸设置的第一换热管径向进水管和沿第二换热管径向延伸设置的第二换热管径向进水管，第一进水管还包括多个并连于第一换热管径向进水管与对应第二换热管径向进水管之间的第一轴向进水管；第一回水管包括沿第一换热管径向延伸设置的第一换热管径向回水管和沿第二换热管径向延伸设置的第二换热管径向回水管，第一回水管还包括多个并连于第一换热管径向回水管与对应第二换热管径向回水管之间的第一轴向回水管。

进一步的，换热管装置还包括沿罐体轴向间隔设置的第三换热管和第四换热管，第三换热管、第四换热管均为环形管，第三换热管的内径大于第一换热管的外径，第四换热管的内径大于第二换热管的外径，第四换热管的管腔被两个沿周向间隔设置的第四分隔板分隔成两个沿周向顺序设置的第四换热管隔腔，第三换热管、第四换热管之间通过第二换热管束相连，第二换热管束均包括多个并连设置的第二进水管和多个并连设置的第二回水管，第二进水管的进水端、第二回水管的出水端分别与对应相邻两个第四换热隔腔相连，第二进水管的出水端、第二回水管的进水端均与第三换热管的管腔相连，其中一个第四换热隔腔上设置有与换热管第一出水口相连的第四换热管进水口，另外一个第四换热隔腔上设置有换热管第二出水口。

进一步的，第三换热管、第四换热管与第一换热管、第二换热管同轴线设置。

进一步的，第二进水管包括沿第三换热管径向延伸设置的第三换热管径向进水管和沿第四换热管径向延伸设置的第四换热管径向进水管，第二进水管还包括多个并连于第三换热管径向进水管与对应第四换热管径向进水管之间的第二轴向进水管；第二回水管包括沿第三换热管径向延伸设置的第三换热管径向回水管和沿第四换热管径向延伸设置的第四换热管径向回水管，第二回水管还包括多个并连于第三换热管径向回水管与对应第四换热管径向回水管之间的第二轴向回水管。

进一步的，第三换热管位于第一换热管的下侧，第四换热管位于第二换热管的上侧，将第三换热管径向进水管和第三换热管径向回水管称为第三换热管径向管，第一换热管径向进水管和第一换热管径向回水管称为第一换热管径向管，第二换热管径向进水管和第二换热管径向回水管称为第二换热管径向管，第四换热管径向进水管和第四换热管径向回水管称为第四换热管径向管，第三换热管径向管的长度短于第一换热管径向管，各第三换热管径向管分别位于对应的相邻两个第一换热管径向管的下侧中间位置；第四换热管径向管的长度短于第二换热管径向管，各第四换热管径向管分别位于对应的相邻两个第二换热管径向管的上侧中间位置。

进一步的，罐体的轴线沿上下方向延伸设置，罐体上转动装配有转动轴线沿上下方向延伸的搅拌轴，搅拌轴上固定有位于各第一轴向回水管内侧的搅拌轴叶片，罐体顶部设置有驱动搅拌轴转动的驱动电机。

进一步的，罐体底部为上大下小的锥形底部，第三换热管径向管与水平方向夹角为A，5°≤A≤20；第一换热管径向管与水平方向夹角为B，5°≤B≤20。

本发明的有益效果为：本发明中在使用时，第一种介质流经换热管装置的内腔，第二种介质在罐体内流经换热管装置的外周从而实现两种介质之间的换热，为了提高两种介质之间的换热行程长度和时间，第一种介质在经第一换热管进水口进入对应的第一换热隔热腔后，经第一进水管流向第二换热管的对应第二换热隔腔，然后经第一回水管流向第一换热管上相邻的第一换热隔热腔中，通过使用环形结构的第一换热管和第二换热管，并将第一换热管和第二换热管分别分隔成对应多个换热管隔腔的形式，使得第一种介质可以在对应的第一换热隔腔和第二换热隔腔中循环多次，从而增加第一介质、第二介质之间的换热行程，保证第一介质、第二介质之间的换热时长，保证第一介质、第二介质之间的换热效果。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应地标号表示相同或对应地部分，其中：

图1是本发明中一种浸没式换热器的一个实施例的结构示意图；

图2是图1中换热管装置的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2中的B-B向视图；

图5是图2中第一换热管、第二换热管、第三换热管、第四换热管和第一换热管束、第二换热管束的配合示意图；

图6是本发明中第一介质在换热管装置中的流经路径示意图；

附图标记说明：1、罐体；2、介质出水管；3、介质进水管；4、第一进液口；5、第一出液口；6、驱动电机；7、罐顶；8、第四换热管；9、第三换热管；10、第二换热管；11、第一换热管；12、搅拌轴；13、搅拌叶片；14、第四换热管径向管；15、第二换热管径向管；16、第三换热管径向管；17、第一换热管径向管；18、第二轴向进水管的中心线；19、第一轴向进水管的中心线；20、第四换热管出水口；21、上侧水管；23、第二分隔板；24、第一分隔板；25、第一轴向进水管；26、第二轴向进水管；28、第一换热管第一隔腔；29、第一换热管第二隔腔；30、第二换热管第一隔腔；31、第二换热管第二隔腔；32、第四换热管第一隔腔；33、第四换热管第二隔腔；34、第三换热管的管腔；36、第一进水管；37、第一回水管；38、第二进水管；39、第二回水管；40、罐底。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。

本发明中一种浸没式换热器的实施例如图1~6所示：包括竖向设置的罐体1，罐体的上端设置有水平布置的罐顶7，罐体的底部设置有上大下小的锥形的罐底40。罐体上端设置有第一进液口4，罐底的底部设置有第一出液口5。罐顶上固定有介质出水管2，罐底上设置有介质进水管3。

罐体内设置有换热管装置，换热管装置包括上下布置的上侧环形管组和下侧环形管组，上侧环形管组包括同心设置的第二换热管10和第四换热管8，第二换热管10、第四换热管8为与罐体1同心设置的环形结构，第四换热管的内径大于第二换热管的外径，第四换热管位于第二换热管的上侧外围；下侧环形官组包括同心设置的第一换热管11和第三换热管9，第一换热管11、第三换热管9为与罐体同心设置的环形结构，第三换热管9的内径大于第一换热管11的外径，第三换热管9位于第一换热管11的下侧外围。第一换热管、第二换热管、第三换热管和第四换热管的管经相同，且第一换热管的外径、内径分别与第二换热管的外径、内径相同，第三换热管的外径、内径分别与第四换热管的外径、内径相同。

第一换热管的管腔被两个沿周向间隔设置的第一分隔板24分隔成两个沿周向顺序设置的第一换热管隔腔，两个第一换热管隔腔分别为第一换热管第一隔腔28和第一换热管第二隔腔29，其中第一换热管第二隔腔29的周向长度是第一换热管第一隔腔28周向长度的两倍；第二换热管10的管腔被两个沿周向间隔设置的第二分隔板23分隔成至少两个沿周向顺序设置的第二换热管隔腔，两个第二换热管隔腔分别为第二换热管第一隔腔和第二换热管第二隔腔，第二换热管第一隔腔的周向长度是第二换热管第二隔腔周向长度的两倍；第三换热管的管腔34中没有分隔板；第四换热管的管腔被两个沿周向间隔设置的第四分隔板23分隔成两个沿周向顺序设置的第四换热管隔腔，两个第四换热管隔腔分别为第四换热管第一隔腔32和第四换热管第二隔腔33，第四换热管第一隔腔的周向长度与第四换热管第二隔腔的周向长度相同。

第一换热管11、第二换热管10之间通过多组第一换热管束相连，第三换热管9与第四换热管10之间通过多组第二换热管束相连。在本实施例中，每组第一换热管束均包括多个并连设置的第一进水管36和多个并连设置的第一回水管37，如图6所述，根据介质流向，将流向第二换热管方向的水管称为第一进水管，将流向第一换热管方向的水管称为第一回水管，流体介质首先经介质进水管流入第一换热管第一隔腔28，然后经第一进水管36流向第二换热管第一隔腔30，再经第一回水管37流回第一换热管第二隔腔29，再经对应的第一进水管流向第二换热管第二隔腔31。图6中箭头方向为流体介质的流动方向。

第二换热管第二隔腔31上设置有换热管第一出水口。

每组第二换热管束均包括多个并连设置的第二进水管38和多个并连设置的第二回水管39，如图6所示，根据介质流向，将流向第三换热管9的方向的水管称为第二进水管38，将流向第四换热管10方向的水管称为第二回水管39。第四换热管第一隔腔32通过上侧水管21与第二换热管第二隔腔相通，流体介质经过上侧水管21流入第四换热管第一隔腔后32，经第二进水管38流向第三换热管的管腔，然后再经第二回水管39流向第四换热管第二隔腔33，第四换热管第二隔腔上设置有换热管第二出水口，换热管第二出水口与介质出水管相连，流体介质最终经过 介质出水管2流出换热管装置。本实施例中，第一换热管第二隔腔同时与对应的第一进水管和第一回水管相连，因此可以称第一换热管第二隔腔沿周向横跨第一进水管和第一回水管；第二换热管第一隔腔同时与对应的第一进水管和第一回水管相连，因此可以呈第二换热管沿周向横跨第一进水管和第一回水管。

在本实施例中，第一换热管11上连接有多个以第一换热管轴线为中心呈辐射状分布的第一换热管径向管17，第二换热管10上连接有多个以第二换热管轴线为中心呈辐射状分布的第二换热管径向管15，第三换热管9上连接有多个以第三换热管轴线为中心呈辐射状分布的第三换热管径向管16，第四换热管8上连接有多个以第四换热管轴线为中心呈辐射状分布的第四换热管径向管14。

根据进水和回水可以将第一换热管径向管分为第一换热管径向进水管和第一换热管径向回水管，可以将第二换热管径向管分为第二换热管径向进水管和第二换热管径向回水管，可以将第三换热管径向管分为第三换热管径向进水管和第三换热管径向回水管，可以将第四换热管径向管分为第四换热管径向进水管和第四换热管径向回水管。

第一换热管径向进水管与对应的第二换热管径向进水管之间设置有多个并连设置的第一轴向进水管25，第一轴向进水管沿罐体径向间隔设置，第一换热管径向进水管、第二换热管径向进水管和其二者之间连接的第一轴向进水管构成了第一进水管36；第一换热管径向回水管与第二换热管径向回水管之间设置有多个并连设置的第一轴向回水管，第一轴向回水管沿罐体径向间隔设置，第一换热管径向回水管、第二换热管径向回水管和其二者之间的第一轴向回水管构成第一回水管37。

同样的，第三换热管径向进水管与对应第四换热管径向进水管之间设置有多个并连设置的第二轴向进水管26，第三换热管径向进水管、第四换热管径向进水管和其二者之间的第二轴向进水管构成第二进水管38；第三换热管径向回水管与第四换热管径向回水管之间设置有多个并连设置的第二轴向回水管，第三换热管径向回水管、第四换热管径向回水管和其二者之间的第二轴向回水管构成第二回水管39。

第三换热管径向管16的长度短于第一换热管径向管，各第三换热管径向管分别位于对应的相邻两个第一换热管径向管的下侧中间位置；第四换热管径向管14的长度短于第二换热管径向管15，各第四换热管径向管15分别位于对应的相邻两个第二换热管径向管的上侧中间位置。

罐顶7上转动装配有转动轴线沿上下方向延伸的搅拌轴12，搅拌轴12沿上下方向穿过第一换热管、第三换热管、第四换热管和第二换热管，搅拌轴上固定有位于各第一轴向回水管内侧的搅拌轴叶片13，罐体顶部设置有驱动搅拌轴转动的驱动电机。第二换热管径向管与水平方向夹角为A，5°≤A≤20；第四换热管径向管与水平方向夹角为B，5°≤A≤20，比如说A、B可以是5°、10°或15°等。

第二轴向进水管比较多，为避免图1中线条过多，在图1中使用第二轴向进水管的中心线18来表示第二轴向进水管；同样道理，使用第一轴向进水管的中心线19来表示第一轴向进水管。

使用时，待换热的两种液体介质，其中一种介质经第一进液口流入罐体，与换热管装置换热后，经第一出液口流出罐体；另外一种介质经介质进水管进入换热管装置的管腔，流经换热管装置的管腔后，经介质出水管流出。

流体介质经第一换热管、第二换热管中反复几次，然后再经第三换热管、第四换热管中反复几次，最终经介质出水管流出，保证了换热行程和换热面积，保证了两种介质可以得到充分的换热，从而提高换热效率，保证换热效果。搅拌轴和搅拌叶片的设置，使得液体在罐体内产生强烈的紊流，提高换热系数；罐底为锥形结构，第一换热管径向管、第三换热管径向管沿罐底的锥度倾斜布置，便于进料和排污。本装置适用于大直径槽型设备需要换热，在有限的空间内两种不同温度流体热交换且需要较大的换热面积的场合。

在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，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，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本发明的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本发明方案的限制。

另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种浸没式换热器，包括一端设置有第一进液口、另外一端设置有第一出液口的罐体，罐体内设置有换热管装置，其特征在于：换热管装置包括沿罐体轴向间隔设置的第一换热管和第二换热管，第一换热管和第二换热管均为环形管，第一换热管的管腔被至少两个沿周向间隔设置的第一分隔板分隔成至少两个沿周向顺序设置的第一换热管隔腔，第二换热管的管腔被至少两个沿周向间隔设置的第二分隔板分隔成至少两个沿周向顺序设置的第二换热管隔腔，第一换热管、第二换热管之间通过第一换热管束相连，第一换热管束包括多个并连设置的第一进水管和多个并连设置的第一回水管，至少一个第一换热隔腔沿周向横跨对应的第一进水管和第一回水管，至少一个第二换热管腔沿周向横跨对应的第一进水管和第一回水管，其中一个第一换热隔腔上设置有第一换热管进水口，其中一个第二换热隔腔上设置有换热管第一出水口。

2.根据权利要求1所述的浸没式换热器，其特征在于：第一换热管、第二换热管与罐体同轴线设置。

3.根据权利要求1所述的浸没式换热器，其特征在于：第一换热管隔腔有两个，第二换热管隔腔有两个。

4.根据权利要求1~3所述的浸没式换热器，其特征在于：第一进水管包括沿第一换热管径向延伸设置的第一换热管径向进水管和沿第二换热管径向延伸设置的第二换热管径向进水管，第一进水管还包括多个并连于第一换热管径向进水管与对应第二换热管径向进水管之间的第一轴向进水管；第一回水管包括沿第一换热管径向延伸设置的第一换热管径向回水管和沿第二换热管径向延伸设置的第二换热管径向回水管，第一回水管还包括多个并连于第一换热管径向回水管与对应第二换热管径向回水管之间的第一轴向回水管。

5.根据权利要求4所述的浸没式换热器，其特征在于：换热管装置还包括沿罐体轴向间隔设置的第三换热管和第四换热管，第三换热管、第四换热管均为环形管，第三换热管的内径大于第一换热管的外径，第四换热管的内径大于第二换热管的外径，第四换热管的管腔被两个沿周向间隔设置的第四分隔板分隔成两个沿周向顺序设置的第四换热管隔腔，第三换热管、第四换热管之间通过第二换热管束相连，第二换热管束均包括多个并连设置的第二进水管和多个并连设置的第二回水管，第二进水管的进水端、第二回水管的出水端分别与对应相邻两个第四换热隔腔相连，第二进水管的出水端、第二回水管的进水端均与第三换热管的管腔相连，其中一个第四换热隔腔上设置有与换热管第一出水口相连的第四换热管进水口，另外一个第四换热隔腔上设置有换热管第二出水口。

6.根据权利要求5所述的浸没式换热器，其特征在于：第三换热管、第四换热管与第一换热管、第二换热管同轴线设置。

7.根据权利要求5所述的浸没式换热器，其特征在于：第二进水管包括沿第三换热管径向延伸设置的第三换热管径向进水管和沿第四换热管径向延伸设置的第四换热管径向进水管，第二进水管还包括多个并连于第三换热管径向进水管与对应第四换热管径向进水管之间的第二轴向进水管；第二回水管包括沿第三换热管径向延伸设置的第三换热管径向回水管和沿第四换热管径向延伸设置的第四换热管径向回水管，第二回水管还包括多个并连于第三换热管径向回水管与对应第四换热管径向回水管之间的第二轴向回水管。

8.根据权利要求7所述的浸没式换热器，其特征在于：第三换热管位于第一换热管的下侧，第四换热管位于第二换热管的上侧，将第三换热管径向进水管和第三换热管径向回水管称为第三换热管径向管，第一换热管径向进水管和第一换热管径向回水管称为第一换热管径向管，第二换热管径向进水管和第二换热管径向回水管称为第二换热管径向管，第四换热管径向进水管和第四换热管径向回水管称为第四换热管径向管，第三换热管径向管的长度短于第一换热管径向管，各第三换热管径向管分别位于对应的相邻两个第一换热管径向管的下侧中间位置；第四换热管径向管的长度短于第二换热管径向管，各第四换热管径向管分别位于对应的相邻两个第二换热管径向管的上侧中间位置。

9.根据权利要求6所述的浸没式换热器，其特征在于：罐体的轴线沿上下方向延伸设置，罐体上转动装配有转动轴线沿上下方向延伸的搅拌轴，搅拌轴上固定有位于各第一轴向回水管内侧的搅拌轴叶片，罐体顶部设置有驱动搅拌轴转动的驱动电机。

10.根据权利要求7所述的浸没式换热器，其特征在于：罐体底部为上大下小的锥形底部，第三换热管径向管与水平方向夹角为A，5°≤A≤20；第一换热管径向管与水平方向夹角为B，5°≤B≤20。