CN1719176A - 壳侧多通道并流进出口结构的管壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种壳侧多通道并流进出口结构的管壳式换热器，包括下封头、壳体、壳侧出口、管侧入口、上封头、上管板、传热管束、壳侧入口、下管板、管侧出口，还包括壳侧入口切口、入口挡板、壳侧出口切口、出口挡板和纵向挡板，并由它们相互连接构成。本发明由多块纵向挡板沿横向将传热管束分割为若干并流壳程通道，不仅壳侧流阻低，传热性能好，而且操作能耗少，设备材耗小，设备投资省，适合于大型化的管壳式换热器。

Description

壳侧多通道并流进出口结构的管壳式换热器

技术领域

本发明属于管壳式换热器领域，尤其涉及大型化的壳侧多通道并流进出口结构的管壳式换热器。

背景技术

管壳式换热器的壳程结构有多种，主要分为壳程折流型的换热器和壳程轴流型的换热器。工业中常用的单弓、双弓或碟环折流板支承管束的管壳式换热器就是壳程折流型的换热器；工业上使用的折流杆或空心环等支承管束的管壳式换热器就是壳程轴流型的换热器。上述两种壳程结构的管壳式换热器均采用单通道的壳程进出口结构，随着工业设备规模的不断大型化，上述换热器都存在以下缺陷：换热器在完成单位产品同样传热负荷的条件下，大型化使其换热面积大幅度上升，在传热管长基本不变的情况下，换热器的长径比大幅度下降，传热管数目急剧增多，从而导致流体在壳程进出口沿径向横流过传热管的排数大幅度上升，流阻也大幅度增加，在折流处流体的流动死区也相应增加，传热性能下降，因此，造成换热器设备大型化后生产的操作能耗上升，设备的材耗增大，投资增加。

发明内容

本发明的目的是为了解决和克服现有换热器在设备大型化后出现的在壳程进出口流体横流管排数过多、流阻增加过大、流体折流死区增加，从而导致换热器操作能耗上升、传热性能下降、设备材耗增大、投资增加的问题和缺点，提供一种具有流体横流经过管排数少、流阻低、流体折流死区小、换热器操作能耗低、传热性能好、设备材耗少、投资节省的壳侧多通道并流进出口结构的管壳式换热器。

为此，本发明采用如下技术方案实现：

本发明的壳侧多通道并流进出口结构的管壳式换热器由多块纵向挡板沿横向将传热管束分割为若干并流壳程通道，构成壳侧多通道并流进出口结构的管壳式换热器，它包括下封头、壳体、壳侧出口、管侧入口、上封头、上管板、传热管束、壳侧入口、下管板、管侧出口，还包括壳侧入口切口、入口挡板、壳侧出口切口、出口挡板和纵向挡板，所述壳侧入口分别与壳体、下管板相焊接，下管板与下封头相焊接，下封头与管侧出口相焊接；壳侧出口分别与壳体、上管板相焊接，上管板与上封头相焊接，上封头与管侧入口相焊接；所述传热管束在壳体内沿纵向均布，两端分别与上管板、下管板的传热管孔相焊接或胀接；多块纵向挡板在壳体内沿横向将传热管束分割构成为若干并行流动的壳程通道，每块纵向挡板的两个纵向边与壳体相焊接；每相邻壳程通道的纵向挡板的下端开有壳侧入口切口，上端开有壳侧出口切口，并在壳侧入口切口最内侧的上端与壳侧入口上端之间焊有带倾角θ的入口挡板，在壳侧出口切口最内侧的下端与壳侧出口下端之间焊有带倾角θ的出口挡板。

所述壳体可以是圆形，也可以是矩形。

所述倾角θ为0°＜θ≤45°。

本换热器的换热方法：壳程流体沿壳侧入口进入壳体后，在入口挡板作用下经壳侧入口切口，均匀分流到若干并行流动的壳程通道，经过传热管束的换热后，由各自的壳侧出口切口流出壳程通道，再由壳侧出口汇流出壳体；管程流体沿管侧入口进入上封头，通过上管板进入传热管束的管内，经换热后通过下管板，下封头及管侧出口流出换热器，壳程流体与管程流体在传热管束的管间与管内作对流换热。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)利用纵向挡板将传热管束沿横向分割为若干并流的壳程通道后，流体在传热管束的进出口横向流过传热管束的排数可大幅减少，从而可以很好地解决现有管壳式换热器在大型化之后出现的在传热管束进出口流体横向冲刷管排数过多，流体阻力过大，操作能耗过高的问题；

(2)由于流体在传热管束进出口横向冲刷管排数的大幅减少，也显著缩小了流体折流过程的流动死区，改善了传热管束的传热性能，从而可降低换热器材耗，节省设备投资。

附图说明

图1是本发明的壳侧多通道并流进出口结构的管壳式换热器的结构示意图；

图2是图1的A-A向视图；

图3是图1的B-B向视图。

图中：1-下封头  2-壳侧入口切口  3-入口挡板  4-壳体  5-壳侧出口  6-管侧入口  7-上封头  8-上管板  9-壳侧出口切口  10-出口挡板11-传热管束  12-纵向挡板  13-壳侧入口  14-下管板  15-管侧出口16-壳程通道

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

如图1、图2和图3所示，本发明的壳侧多通道并流进出口结构的管壳式换热器包括下封头1、壳体4、壳侧出口5、管侧入口6、上封头7、上管板8、传热管束H、壳侧入口13、下管板14、管侧出口15，还包括壳侧入口切口2、入口挡板3、壳侧出口切口9、出口挡板10和纵向挡板12，壳侧入口13分别与壳体4、下管板14相焊接，下管板14与下封头1相焊接，下封头1与管侧出口15相焊接；壳侧出口5分别与壳体4、上管板8相焊接，上管板8与上封头7相焊接，上封头7与管侧入口6相焊接；传热管束11在壳体4内沿纵向均布，两端分别与上管板8、下管板14的传热管孔相焊接或胀接；多块纵向挡板12在壳体4内沿横向将传热管束11分割构成为若干并行流动的壳程通道16，每块纵向挡板12的两个纵向边与壳体4相焊接；每相邻壳程通道的纵向挡板12的下端开有壳侧入口切口2，上端开有壳侧出口切口9，并在壳侧入口切口2最内侧的上端与壳侧入口13上端之间焊有带倾角θ的入口挡板3，在壳侧出口切口9最内侧的下端与壳侧出口5下端之间焊有带倾角θ的出口挡板10。

壳体4可以做成圆形的，也可以做成矩形的；倾角θ为0°＜θ≤45°。

本换热器的换热方法：壳程流体沿壳侧入口13进入壳体4后，在入口挡板3作用下经壳侧入口切口2，均匀分流到若干并行流动的壳程通道16，经过传热管束11的换热后，由各自的壳侧出口切口9流出壳程通道，再由壳侧出口5汇流出壳体4；管程流体沿管侧入口6进入上封头7，通过上管板8进入传热管束11的管内，经换热后通过下管板14，下封头1及管侧出口15流出换热器，壳程流体与管程流体在传热管束11的管间与管内作对流换热。

本发明可选用不锈钢或碳钢作材料，可采用普通的板金工艺和机加工方法及设备即可加工。实施本发明，只要按图1、图2和图3所示设计，加工本装置的各个部件，并按上面说明书所述的相互连接关系进行连接装配构成图1、图2和图3所示的流通结构，便能较好地实施本发明。例如：本发明人推荐设计由直径×高为4.5m×8m的壳体4，用6块7m高的纵向挡板12将传热管束11沿横向分割为4条并流的壳程通道16，其中中间两壳程通道16宽度均为1m，左右两侧壳程通道16宽度均为0.5m，中间两壳程通道16各容纳816根Φ51mm×3.5mm×8000mm的传热管束11，左右两侧壳程通道16各容纳272根Φ51mm×3.5mm×8000mm的传热管束11，传热管束11的上、下两端分别与厚度为50mm的上、下管板8、14的传热管孔相焊接或胀接，上、下封头7、1的直径×高为4.5m×3.2m，管侧出、入口15、6与壳侧出、入口5、13均用Φ2500mm×14mm的接管。

本发明可以使流体在传热管束的进出口横向流过传热管束的排数大幅减少，从而很好地解决现有管壳式换热器在大型化之后出现的在传热管束进出口流体横向冲刷管排数过多，流体阻力过大，操作能耗过高的问题；也显著缩小了流体折流过程的流动死区，改善了传热管束的传热性能，从而可降低换热器材耗，节省设备投资。

Claims (3)

1.一种壳侧多通道并流进出口结构的管壳式换热器，包括下封头(1)、壳体(4)、壳侧出口(5)、管侧入口(6)、上封头(7)、上管板(8)、传热管束(11)、壳侧入口(13)、下管板(14)、管侧出(15)，其特征在于，还包括壳侧入口切口(2)、入口挡板(3)、壳侧出口切口(9)、出口挡板(10)和纵向挡板(12)，所述壳侧入口(13)分别与壳体(4)、下管板(14)相焊接，下管板(14)与下封头(1)相焊接，下封头(1)与管侧出口(15)相焊接；壳侧出口(5)分别与壳体(4)、上管板(8)相焊接，上管板(8)与上封头(7)相焊接，上封头(7)与管侧入口(6)相焊接；所述传热管束(11)在壳体(4)内沿纵向均布，两端分别与上管板(8)、下管板(14)的传热管孔相焊接或胀接；多块纵向挡板(12)在壳体(4)内沿横向将传热管束(11)分割构成为若干并行流动的壳程通道(16)，每块纵向挡板(12)的两个纵向边与壳体(4)相焊接；每相邻壳程通道(16)的纵向挡板(12)的下端开有壳侧入口切口(2)，上端开有壳侧出口切口(9)，并在壳侧入口切口(2)最内侧的上端与壳侧入口(13)上端之间焊有带倾角θ的入口挡板(3)，在壳侧出口切口(9)最内侧的下端与壳侧出口(5)下端之间焊有带倾角θ的出口挡板(10)。

2.根据权利要求1所述的壳侧多通道并流进出口结构的管壳式换热器，其特征在于，所述壳体(4)是圆形或矩形。

3.根据权利要求1或2所述的壳侧多通道并流进出口结构的管壳式换热器，其特征在于，所述倾角θ为0°＜θ≤45°。

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