CN1370974A - 带平行分流隔板的管壳式换热器及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种带平行分流隔板的管壳式换热器及其安装方法,它用平行流分隔板,在管壳式换热器壳程相邻两块折流隔板间插入平行分流隔板,使两折流隔板间的单股流通道改变为多股平行流通道。它由换热器壳体、折流隔板、传热管束、平行分流隔板、管板、封头、管程进出口管、壳程进出口管连接构成,其相互关系为;传热管束与两端管板相接后并至于壳体内,传热管束在壳体内由相邻两块折流隔板间平行插入构成多股平行流道,两端封头分别与两端管板相接并与管程进出口管接通构成管程流道,壳程进出口管与壳体相接通与折流隔板构成往返折流管间壳程流道。它具有降低壳程流体形体阻力,提高传热管束的传热效率,适合较小体积流量操作,结构简单,制造方便的优点。

Description

带平行分流隔板的管壳式换热器及其安装方法

(一)技术领域：

本发明是带平行分流隔板的管壳式换热器及其安装方法，属换热设备，特别涉及利用平行分流隔板的换热设备技术。

(二)背景技术：

管壳式换热器有多种结构，特别在壳程结构方面，主要有单弓折流隔板，双弓折流隔板，碟环折流隔板，栅板以及空心环网板等作为管间支承物的壳程结构，用折流隔板作为管间支承物是目前工业换热器主要的壳程结构形式，流体在折流隔板间往返折流冲刷管束，这种换热器结构的主要缺点在于折流隔板的迎风与背风面均存在流动回流死区，涡流尺度较大，形体阻力较高，而且流场的流速分布很不均匀，传热管束的有效利用率低，传热性能差，尤其是单弓折流隔板的缺点更为突出，以空心环网板(例如名称为：《管壳式换热器管间支承物》的中国专利，专利号：89218385.3)及栅板(例如名称为：《缩放管全逆流双壳程轴流式换热器》的中国专利，专利号：012157880)作为管间支承物的换热器称为壳程轴流式换热器，流体在壳程纵向冲刷管束，轴向流的流速分布均匀，没有流动死角，是一种阻力小，传热效率高的换热器，但这种换热器只适用于物流体积流量大的场合，当物流体积流量较小时则需较大的壳体长径比才可提高壳程流速，而在工业中太大的壳体长径比受到安装场地的限制，一般很难实施，故在很多液体或高压气体的换热场合仍需采用折流隔板作为管间支承物的换热器。

(三)发明内容：

本发明的目的就是为了解决和克服现有折流隔板管间支承物壳程结构换热器的流体流动回流死区大，形体阻力高，流场流速分布不均匀，传热性能差，及空心环网板和栅板管间支承物壳程结构的换热器难于适应于较小物流体积流量传热场合的问题和缺点，研究设计一种可有效控制流体回流死区大小，减少形体阻力，均化流场流速，提高传热性能，同时又能适应于较小物流体积流量传热场合的带平行分流隔板的管壳式换热器及其平行分流隔板的安装方法。

本发明是通过下述结构技术方案和方法技术方案来实现的：本发明的结构技术方案如下：本带(单弓折流隔板内插带弓形缺口)平行分流分隔板的管壳式换热器的结构示意图如图1所示，其A-A剖视图如图2所示。它由换热器壳体1、折流隔板2、传热管束3、平行分流隔板4、管板5、封头6、管程出口管7、壳程进口管8、壳程出口管9、管程进口管10共同安装连接构成，其相互位置及连接关系为：传热管束3与两端管板5通过焊接或胀管相连接后并置于壳体1内，传热管束3在壳体内由相邻两块折流隔板2间平行插入平行分流隔板4构成折流隔板间多股平行流道，两端封头6与两端管板5通过焊接或法兰密封相连接并分别与管程进出口管7、10通过焊接相连通构成管程流道，壳程进出口管8、9与壳体1通过焊接相连通，与重复安置的折流隔板2构成往返折流的管间壳程流道；其中：上述的平行分流隔板4的缺口形状结构是弓形缺口(如图1～2所示配弓形折流隔板)或是圆形缺口(如图5～6所示配碟环折流隔板)，或是扩大的管孔与传热管间的环隙及隔板上开泄流孔眼(如图3～4所示)。

本发明的平行分流隔板的安装方法是用一块或多块平行分流隔板平行插入相邻的两块折流隔板管间支承物之间，使两折流隔板间的单股流道分隔为多股平行流道。

本带平行分流隔板的管壳式换热器其运作原理为：壳程流体由壳程入口8进入管束3间，沿与传热管间的多块折流隔板作管间往返折流流动，在相邻的两折流隔板之间按平行分流隔板4分隔的平行流道分多股平行流体流动，最后由壳程出口管9流出壳体，管程流体由管程进口管10进入管程流道，经传热管束3之后再经由封头6及管程出口7流出管程。

本发明与现有技术相比有如下的优点和效果：①在相邻的两折流隔板间平行插入平行分流隔板，将原单通道改为多股平行通道，将原单股流分为多股平行流，可有效控制原单股流在折流隔板迎风及背风面回流死区的涡流尺度，减小壳程形体阻力损失，节省流体输送功；②在多股平行流流量分配均匀的条件下，可使原单股流流速分布不均匀的现象得以改善，均化管间流场流速，减少不良传热区域，使传热管束的传热面积得以充分利用，提高换热器的传热效率；③该种高效换热器可适用于物料体积流量较小的换热场合，以解决壳程轴流式换热器难以适应物料体积流量小的传热操作问题。

(四)附图说明：

下面对说明附图进一步说明如下：图1是单弓折流隔板内插带弓形缺口平行分流隔板的管壳式换热器结构示意图，图2是图1的A-A向剖视示意图；图3是单弓形折流隔板内插带扩大管孔或增开泄流孔眼的平行分流隔板的管壳式换热器结构示意图，图4是图3的B-B向剖视示意图；图5是双弓形及碟环折流隔板内插带圆形缺口平行分流隔板的管壳式换热器结构示意图，图6是图5的C-C向剖视示意图。各图中：1是换热器壳体，2是折流隔板，3是传热管束，4是平行分流隔板，5是管板，6是封头，7是管程出口管，8是壳程进口管，9是壳程出口管，10是管程进口管，11是扩大的管孔。

(五)具体的实施方式：

发明人认为实现本发明的优选方式可为如下：(1)可按图1、图2所示，本带平行分流隔板的管壳式换热器的加工、制造方法及工艺均可采用现有的折流隔板管壳式换热器的加工、制造方法及工艺来进行加工、制造、安装。具体来说，可选用铝合金或钢材作为材料，采用通用的机加工及焊接方法来加工制造和安装；(2)首先按图1～2或图3～4或图5～6所示，设计、加工制造本换热器的各部件和组件，换热器壳体1可由卷板焊接或无缝管加工而成；折流隔板2及平行分流隔板4可由薄板钻孔或冲孔加工而成；管板5可由钻孔加工而成；封头6可由模冲压或铸造加工而成；传热管束3、管程及壳程进出口管7、8、9、10根据操作压力、温度及工作介质可选用符合国家标准的无缝或有缝管机加工而成；各部件的材质可按国家标准选用钢、铜、铝等多种金属材料。然后按上面说明书所述的各部件的相互连接关系及平行分流隔板的安装方法进行安装连接，构成如图1或图3或图5所示的带平行分流隔板结构的管壳式换热器，这样便能较好地实施本发明。发明人经过多年的研究、设计、试验，特推荐设计由180根Φ25×2.5×6000mm的传热管束在Φ600mm壳径换热器中安置，管间可采用18块单弓形折流隔板等距均布支承传热管束，相邻两折流隔板间均安置一块平行分流隔板，厚度可为3mm，使两折流隔板间的单股流道改为双股平行流道，以实现本发明的目的。

Claims (2)

1、一种带平行分流隔板的管壳式换热器，其特征在于：它由换热器壳体(1)、折流隔板(2)、传热管束(3)、平行流分隔板(4)、管板(5)、封头(6)、管程出口管(7)、壳程进口管(8)、壳程出口管(9)、管程进口管(10)共同安装连接构成，其相互位置及连接关系为：传热管束(3)与两端管板(5)通过焊接或胀管相连接后并置于壳体(1)内，传热管束(3)在壳体内由相邻两块折流隔板(2)间平行插入平行分流隔板(4)构成折流隔板间多股平行流道，两端封头(6)与两端管板(5)通过焊接或法兰密封相连接并分别与管程进出口管(7)、(10)通过焊接相连通构成管程流道，壳程进出口管(8)、(9)与壳体(1)通过焊接相连通，与重复安置的折流隔板(2)构成往返折流的管间壳程流道；其中：上述的平行分流隔板(4)的缺口形状结构是弓形缺口或是圆形缺口，或是扩大的管孔与传热管间的环隙及隔板上开泄流孔眼。

2、一种权利要求1所述的带平行分流隔板的管壳式换热器，其特征在于平行流分隔板的安装方法是用一块或多块平行分流隔板平行插入相邻的两块折流隔板管间支承物之间，使两折流隔板间的单股流道分隔为多股平行流道。

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