CN201110730Y

CN201110730Y - 适用于高压气(汽)体加热的组合式换热器

Info

Publication number: CN201110730Y
Application number: CNU2007201880004U
Authority: CN
Inventors: 阮登芳; 吴双应; 高虹; 李友荣; 彭岚
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2007-10-18
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2017-10-18

Abstract

一种适用于高压气(汽)体加热的组合式换热器，属热能与动力工程领域。由高压气(汽)体进、出口接管、圆筒形壳体、管箱、过热蒸汽进口接管、冷凝液出口接管、支座、蛇形翅片管、旁流挡板、连接母管、蛇形光管组成。高压气(汽)体依次进入纵向布置于换热器圆筒形壳体中的由换热蛇形翅片管和蛇形光管组成的换热管束段，依次被换热蛇形翅片管内和蛇形光管内的饱和蒸汽和过热蒸汽加热后流出。整个换热段由适应不同加热需要的蛇形光管束和蛇形翅片管束两段组合而成，和传统换热器相比，不仅传热性能好、结构紧凑高效，而且可有效解决传统换热器承压能力不高、换热管在壳体内横向布置时被加热流体纵向冲刷换热管、换热效果差的问题。

Description

适用于高压气(汽)体加热的组合式换热器

技术领域：

本实用新型的名称是一种适用于高压气(汽)体加热的组合式换热器，属热能与动力工程领域。

背景技术：

在工业生产过程中，常常需要进行加热或冷却，即热量的传递。当一种流体与另一种流体进行热交换而且不允许混合时，就要求在间壁式热交换器中进行。间壁式热交换器种类很多，其中在中等压力情况下，采用管壳式换热器最为合适，在高压下，一般选用U形管换热器，其实这也是一种管壳式换热器，如果换热过程中一种流体为过热蒸汽并用来加热某种流体且发生相变，则该管壳式换热器的传热过程由冷却和冷凝两个阶段构成。管壳式换热器虽然是一种普遍化的产品，但是在条件各异的传热工况中，由于其结构的局限性、冷热物流操作条件和物理性质的多变性，常常使得管壳式换热器的常规设计不能满足工程上的需要。

对于换热过程中一种流体发生相变用于冷凝加热的冷凝器，当热源为饱和蒸汽时一般选择在卧式冷凝器的壳程冷凝，但当冷凝介质压力较高时，则采用管程冷凝较合适。然而在采用管程冷凝时，常面临这样的问题，即当被加热介质为气(汽)时，此时的管程冷凝传热系数远大于壳程的气(汽)体对流换热系数，根据传热学原理，当换热器两侧流体的换热系数相差较大时，需要对换热系数小的流体一侧传热进行强化，对于气(汽)体，一般采用翅片进行强化。如果采用传统的管壳式换热器结构，即换热管横向布置于换热器壳体中，一方面会造成流体纵向冲刷换热管束，不利于传热；另一方面，即使在壳程加装折流板，在换热管外加装翅片也不方便。对热源为过热蒸汽时，由于存在一定的过热度，需要在换热器中释放出过热蒸汽的显热，即存在一定的汽-气(汽)换热阶段，对汽-气(汽)换热两侧的流体换热系数相差不多，无需进行额外的强化。因此，对这种用过热蒸汽作为热源的高压气(汽)加热器，需采用由强化段和光管段组成的组合式换热器。另外，传统的换热器壳体大多为方形，承压能力有限，不适合于被加热的壳程介质压力较高时的工况。

本实用新型提出利用蛇形光管和换热蛇形翅片管组合在一起并纵向布置于换热器圆筒形壳体中用于过热蒸汽加热的思想，可有效解决传统的冷凝器承压能力不高、传热性能差和结构不紧凑等问题。

实用新型内容：

本实用新型提出的一种适用于高压气(汽)体加热的组合式换热器可用于工程上一些高压过热蒸汽加热的场合，过热蒸汽通过纵向布置于换热器圆筒形壳体中的蛇形光管束和换热蛇形翅片管束把热量传给光管和翅片管外的气(汽)体，不仅可以最大程度地增加换热器的承压能力，而且可以有效地改善换热器的传热工况，即在不需增加折流板的条件下，改工程上常规的纵向冲刷换热管束为横向冲刷，同时充分利用翅片管这种在改进管式换热面的过程中最早、最成功、对气(汽)体换热非常有效的强化传热方法。本实用新型对换热器在一些特殊场合的推广应用和节能降耗具有重要的意义。

为解决上述技术问题，本实用新型一种适用于高压气(汽)体加热的组合式换热器的技术方案如下：

由高压气(汽)体进口接管、圆筒形壳体、管箱、高压气(汽)体出口接管、过热蒸汽进口接管、冷凝液出口接管、支座、换热蛇形翅片管、旁流挡板、连接母管和蛇形光管组成的一种适用于高压气(汽)体加热的组合式换热器，高压气(汽)体由介质进口接管首先进入由换热蛇形翅片管构成的换热管束段，然后再进入由蛇形光管组成的换热管束段；高压气(汽)体横向冲刷换热管束，依次被换热蛇形翅片管内和蛇形光管内的饱和过热和过热蒸汽加热后由介质出口接管流出。过热蒸汽由过热蒸汽进口接管进入，在蛇形光管内被冷却到饱和蒸汽后再进入到换热蛇形翅片管内继续放出热量，饱和蒸汽冷凝后由冷凝液出口接管流出；高压气(汽)体进、出口接管分别位于冷凝器左右两侧的上、下部；过热蒸汽首先进入位于蛇形光管束上部的过热蒸汽母管中，经过均匀分配后到每组蛇形光管中，然后再进入到位于换热蛇形翅片管束上部的饱和蒸汽母管中，经均匀分配后进入每组换热蛇形翅片管中继续参与换热；换热器两端为管箱；每组蛇形光管和换热蛇形翅片管纵向布置于换热器圆筒形壳体中，并且相邻两组蛇形光管和换热蛇形翅片管之间呈叉排；整个换热段分别由蛇形光管束和换热蛇形翅片管束两段组合而成；为改善壳程气(汽)体的流动状况，在换热器壳程还安装有旁流挡板。

本实用新型特征在于整个换热段由适应不同加热需要的蛇形光管束和换热蛇形翅片管束两段组合而成，和传统换热器相比，不仅传热性能好、结构更加紧凑高效，而且可有效地解决传统换热器承压能力不高、换热管在壳体内横向布置时被加热流体只能纵向冲刷换热管以及在管外不易加装翅片的问题。一方面可极大地扩展换热面积，另一方面可有效地增加换热表面的承压能力，和传统的换热器相比，不仅传热性能好、结构更加紧凑高效，而且可以有效地解决传统的换热器承压能力不高、换热管在壳体内横向布置时被加热流体纵向冲刷换热管、换热效果差的问题。同时该种换热器的适应性强，被加热介质可以是气体，也可以是蒸汽。

附图说明：

图1是一种适用于高压气(汽)体加热的组合式换热器的结构图，图2为图1中A、B、C、D向的投影图。其中：1-高压气(汽)体进口接管；2-圆筒形壳体；3-管箱；4-高压气(汽)体出口接管；5-过热蒸汽进口接管；6-冷凝液出口接管；7-支座；8-换热蛇形翅片管；9-旁流挡板；10-连接母管；11-蛇形光管。

具体实施方式：

图1也表示一个用高温高压过热蒸汽加热从某蓄热器出来的饱和蒸汽的组合式换热器的结构。

从蓄热器出来的压力为P＝1.2MPa的饱和蒸汽由介质进口接管1进入由换热蛇形翅片管束8构成的换热段，蒸汽横向冲刷换热芯体，被换热蛇形翅片管内的饱和蒸汽加热后再进入由蛇形光管束11构成的换热段，最后由介质出口接管4流出。高温高压的过热蒸汽由过热蒸汽进口接管5进入，在蛇形光管管内被冷却至饱和蒸汽后再经饱和蒸汽母管均匀分配后进入换热蛇形翅片管内冷凝，冷凝液由出口接管6流出。蒸汽进、出口接管分别位于冷凝器左右两侧的上、下部。过热蒸汽首先进入位于蛇形光管束上部的过热蒸汽母管中，然后均匀分配到每组蛇形光管中。冷凝器两端为管箱3。每组蛇形光管和换热蛇形翅片管纵向布置于换热器圆筒形壳体2中，并且相邻两组换热管之间呈叉排；为改善壳程气(汽)体的流动状况，在换热器壳程还安装有旁流挡板。

经测算，在过热蒸汽压力为3MPa、温度为400℃时，该换热器的换热面积为12m²(光管外表面积)，被加热蒸汽出口过热度超过20℃，完全满足工艺需求。

Claims

1.一种适用于高压气(汽)体加热的组合式换热器，由高压气(汽)体进口接管、圆筒形壳体、管箱、高压气(汽)体出口接管、过热蒸汽进口接管、冷凝液出口接管、支座、换热蛇形翅片管、旁流挡板、连接母管、蛇形光管组成，其特征在于整个换热段由蛇形光管束和换热蛇形翅片管束两段组合而成，在过热蒸汽冷却段，由于为汽-气(汽)换热，采用传统的蛇形光管；在饱和蒸汽冷凝段采用高效翅片管换热表面代替传统的光管换热表面，管外翅片采用高频焊环形翅片，并且每组蛇形光管和换热蛇形翅片管纵向布置于换热器圆筒形壳体中，相邻两组蛇形光管和换热蛇形翅片管之间呈叉排；高压气(汽)体由介质进口接管首先进入由换热蛇形翅片管构成的换热管束段，然后再进入由蛇形光管组成的换热管束段；高压气(汽)体横向冲刷换热管束，依次被换热蛇形翅片管内和蛇形光管内的饱和过热和过热蒸汽加热后由介质出口接管流出；过热蒸汽由过热蒸汽进口接管进入，在蛇形光管内被冷却到饱和蒸汽后再进入到换热蛇形翅片管内继续放出热量，饱和蒸汽冷凝后由冷凝液出口接管流出；高压气(汽)体进、出口接管分别位于冷凝器左右两侧的上、下部；过热蒸汽首先进入位于蛇形光管束上部的过热蒸汽母管中，经过均匀分配后到每组蛇形光管中，然后再进入到位于换热蛇形翅片管束上部的饱和蒸汽母管中，经均匀分配后进入每组换热蛇形翅片管中继续参与换热；换热器两端为管箱；为改善壳程气(汽)体的流动状况，在换热器壳程还安装有旁流挡板。