CN201688732U - 高效节能椭圆多回程式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换热器，具体说是一种高效节能椭圆多回程式换热器。现有管壳式、板式换热器经过长期研究发现，都存在工艺比较复杂、维修费用高、占地空间大，使用寿命短，且换热效率低的缺陷。本实用新型包括多回程式椭圆型换热装置，其换热装置的前封头盖和管芯构成一次热媒的多回程；筒体、折流板和导流板构成二次热媒的多个区域加热，而且全逆流换热方式换热效率高，完全利用了一次热媒。本实用新型应用了椭圆型抽屉式结构，容易拆卸检修，其承压能力高，被压压降损失小，耐温性能好，生产成本低，而且流线型设计，体形小、重量轻，制造工艺成熟，使用寿命长达12-15年。普遍应用于供暖、制冷、石油、化工、冶金、电力、航空航天、船用等行业。

Description

高效节能椭圆多回程式换热器 

技术领域

本实用新型涉及换热器，具体说是一种高效节能椭圆多回程式换热器。 

背景技术

在现有技术中，现有管壳式、板式换热器通过长期的使用和研究发现，都存在一些缺点： 

管壳式换热器是指由圆筒形或方形壳体和装配在壳体内的带有管板、管束所组成的管式换热器，管壳式换热器占地面积较大，工艺比较复杂，维修费用高，设备不宜拆卸，矿物离子易结晶，易堵塞、易腐蚀，设备不耐用；而且换热效率不高，热媒利用率仅为50％左右，造成了能源的浪费。在管壳式换热器采用方形壳体，容易造成受力不均匀而导致方形壳体产生鼓包，甚至在压力过高的情况下容易产生焊缝撕裂，甚至产生爆炸，造成安全隐患。 

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种表面式换热器，各种板片之间形成薄矩形通道，不同温度的流体交错在多层紧密排列的薄壁金属板间流动，通过半片进行热量交换。主要由传热板片、固定盖板、活动盖板、定位螺栓及压紧螺栓组成，板片之间用垫片进行密封。由于板式换热器一、二次热媒均为单行程，而且热媒的行程短，其热媒利用率仅为60％左右，换热效率较低，浪费了大量的热媒，排放的热量造成热污染，造成了能源的浪费；板式换热器承压能力低，耐温性能差，板片的流道狭窄，内孔阻力大，容易堵塞、腐蚀和电击穿造成板片损坏，所以不适于易堵塞和CL离子含量高的介质，而且胶垫密封处容易泄漏，造成使用、维修费用过高，由于其结构和材料的限制，使用寿命一般在3-5年。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种椭圆型多流程结构，其承压能力高、运行安全稳定，换热效率高，全面提高了能源利用率，而且有效减少了占地面积，生产、使用成本较低的高效节能椭圆多回程式换热器。 

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案： 

高效节能椭圆多回程式换热器，包括一次热媒进口5，一次热媒出口1，二次热媒进口19，二次热媒出口8，其分别与换热器上的换热管13和椭圆型筒体14连通，前封头盖2、管芯和筒体14连接构成热交换装置4；其特殊之处在于：所述的高效节能椭圆多回程式换热器包括椭圆型的组成结构和多回程传热方式的热交换装置4，其热交换装置的椭圆型筒体14和管芯为多回程式结构，管芯由椭圆型管板6和多根换热管13构成一次热媒的多回程；椭圆型筒体14、二次热媒折流板12和二次热媒导流板16构成二次热媒的多个区域加热空间。 

上述的高效节能椭圆多回程式换热器的热交换装置4为椭圆型结构，其由椭圆型前封头盖2、椭圆型管板6、椭圆型封头法兰3、椭圆型筒体14、多根换热管13、多个箱体内折流板12、多个箱体内导流板16构成；所述的多根换热管13设置在椭圆型管板6上；所述的椭圆型换热器内的多个箱体内导流板16水平设置椭圆型筒体14上，在椭圆型筒体14内构成上下多个换热区域，每个区域的进出口左右依次顺流错开设置；所述的折流板12前后依次垂直设置在多根换热管13上；所述的热交换装置4的椭圆型管板6、椭圆型前封头盖2构成一次热媒的流程空间，其内设置多个管板折流板20，构成一次热媒的回程式通道。 

上述的管芯由椭圆型管板6和换热管13和二次热媒折流板12构成，其前封头盖2、椭圆型管板6与椭圆型筒体14通过法兰连接。 

上述的椭圆型热交换装置4内的多个箱体内折流板12构成上下多个加热区域，每个区域内的多根换热管13的数量从上到下按比例依次递减。 

上述的换热管13采用U型管或直管；使用直管时，热交换装置4为椭圆型多回程固定管板结构。 

上述的高效节能椭圆多回程式换热器的椭圆型筒体14上设置温度计9，压力表10，安全阀11。 

上述的高效节能椭圆多回程式换热器的换热装置4为圆壳式结构。 

本实用新型相对于现有技术，其优点如下： 

(1)、本实用新型应用了卧式椭圆型结构，结构设计科学，生产工艺简便，工艺管道便于安装，设备承压能力高，耐温性能好，被压压降损失小，换热容量大，占地面积小，仅为管壳式换热器的1/4。而且内部构造为多回程式抽屉结构，检修、维护比较方便，生产、维护成本较低，比其它换热器减少了1/2成本，同时安全运行可靠，使用寿命长达12-15年。 

(2)、本实用新型应用了多回程式结构，实现了分段式加热，一、二次热媒经过多道流程，延长了一、二次热媒的流程通道和接触时间，全面提高了能源利用率，完全利用了一次热媒，凝结水与回水温差仅有5-8℃。二次热媒通过多个加热区域，每个区域大小不同，一大一小形成了强烈的湍流，水流强烈的冲刷管子表面，不易结垢，没有死水区，换热比较充分。 

(3)、本实用新型采用不锈钢波纹管、锰钛精密合金管、优质紫铜管或其他高效换热管，换热管具有优良的导热能力和良好的耐温性能，而且金属伸缩率高，热胀冷缩导致污垢容易脱落，管子不容易结垢。 

(4)、本实用新型传热效率高，全逆流换热方式经济高效、换热器K值比一般换热器高，节省换热面积。本实用新型的汽-水换热传热系数(K值)在相同工况下比板式换热器大2倍多，是管壳式换热器的1.5倍多，换热面积可减少30-60％；水-水换热传热系数(K值)比一般板式换热器大30-50％，比一般管壳式换热器大40-70％，换热面积可减少20-40％。 

(5)、本实用新型水力特性好，阻力小，耐温、耐压能力强，而且完全利用了一次热媒，不需要任何降压、疏水阀，避免了由于降压装置失灵而造成损失。 

附图说明

图1是现有的管壳式换热器的结构示意图； 

图2是现有的板式换热器的结构示意图； 

图3是本实用新型的具体实施方式：汽-水换热式的立体结构示意图； 

图4是本实用新型的具体实施方式：汽-水换热式的结构示意图； 

图5是本实用新型的俯视剖面示意图； 

图6是本实用新型的侧视示意图； 

图7是图4中前封头盖的结构示意图； 

图8是图4中管板的结构示意图； 

图中标号说明： 

1-一次热媒出口    2-前封头盖        3-封头法兰 

4-换热装置        5-一次热媒进口    6-管板 

7-筒体法兰        8-二次热媒出口    9-温度计 

10-压力表        11-安全阀          12-二次热媒折流板 

13-换热管            14-筒体        15-筒体封头 

16-二次热媒导流板    17-支腿        18-排污口 

19-二次热媒进口      20-一次热媒导流板 

具体实施方式

参见图1，管壳式换热器是指由圆筒形或方形壳体和装配在壳体内的带有管板管束所组成的管式换热器，因管壳式换热器的设置结构，其一、二次热媒只有单回程，换热效率不高，没有充分利用完一次热媒，浪费了大量热能。且内管阻力大，被压温度过高，被压压降损失大，耐温性能差，只能加疏水阀才能正常工作，所以其工艺比较复杂，占地面积较大，设备不宜拆卸，生产、维护费用过高。在管壳式换热器采用方形壳体，容易造成受力不均匀而导致方形壳体产生鼓包，甚至在压力过大的情况下容易产生焊缝撕裂，甚至产生爆炸。 

参见图2，现有的板式换热器，由于板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种表面式换热器，各种板片之间形成薄矩形通道，不同温度的流体交错在多层紧密排列的薄壁金属板间流动，通过半片进行热量交换。由于板式换热器一、二次热媒均为单行程，而且热媒的行程短，其热媒利用率较低，浪费了大量的能源；板式换热器的承压性和耐温性都比较低，板片的流道狭窄，阻力大，容易堵塞、腐蚀和电击穿造成板片损坏，而且胶垫密封处容易泄漏，使用、维修费用较高，由于其结构和材料的限制，使用寿命较短。 

本实用新型的高效节能椭圆多回程式换热器是两种不同温度的流体进行热量交换的节能设备，在采暖、制冷、空调、生活、石油、化工、冶金、电力、造纸、轻工、食品、医药、航空航天、船用、动力和原子能等行业普遍应用的一种工艺设备。本实用新型为了简化工艺，减少占地空间、提高承压能力和节 约成本采用了椭圆型多流程结构，抽屉式结构法兰连接，容易拆装、维修，管子损坏或堵塞，只需抽出管芯更换管子，减少了设备的维修费用及人工费用。 

参见图3、图4、图5、图6、本实用新型高效节能椭圆多回程式换热器，其结构包括一次热媒进口5，一次热媒出口1，二次热媒进口19，二次热媒出口8，其分别与换热器上的换热管13和椭圆型筒体14连通，前封头盖2、管芯和筒体14连接构成热交换装置4；其特殊之处在于：本实用新型的高效节能椭圆多回程式换热器包括椭圆型的组成结构和多回程传热方式的热交换装置4，其热交换装置的椭圆型筒体14和管芯为多回程式结构，管芯由椭圆型管板6和多根换热管13构成一次热媒的多回程；椭圆型筒体14、二次热媒折流板12和二次热媒导流板16构成二次热媒的多个区域加热空间。 

参见图4、图5、管芯由椭圆型管板6和换热管13和二次热媒折流板12构成，其前封头盖2、椭圆型管板6与椭圆型筒体14通过法兰连接。 

为了加大换热空间、减小占地面积和增强壳体承压能力，换热装置4采用椭圆型结构。 

为了检修方便，换热装置4采用抽屉式结构，如果换热装置4需要检修，只需抽出管芯进行维修，使用方便，运行安全可靠。 

为了提高设备热效率，有效利用能源；本实用新型采用了二次热媒包一次热媒逆流加热，而且采用多行程、多流道、多折流，形成了各个换热空间区域加热，一次热媒分区域加热依次为：高温区速热、中温区加热、低温区预热，换热充分，完全利用了一次热媒，热损失小，换热效率高，温差只有5℃左右。 

参见图4、图5、图6、图7、图8、所述的高效节能椭圆多回程式换热器的热交换装置4为椭圆型结构，其由椭圆型前封头盖2、椭圆型管板6、椭圆型封 头法兰3、椭圆型筒体14、多根换热管13、多个箱体内折流板12、多个箱体内导流板16构成；所述的多根换热管13设置在椭圆型管板6上；所述的椭圆型换热器内的多个箱体内导流板16水平设置椭圆型筒体14上，在椭圆型筒体14内构成上下多个换热区域，每个区域的进出口左右依次顺流错开设置；所述的折流板12前后依次垂直设置在多根换热管13上；所述的热交换装置4的椭圆型管板6、椭圆型前封头盖2构成一次热媒的流程空间，其内设置多个管板折流板20，构成一次热媒的回程式通道。本实用新型的热交换装置4还可以为圆壳式结构；壳体采用低合金钢或不锈钢制作。 

参见图4、图5、为了克服板式换热器流道间隙小易堵塞，我们采用了细小的无波纹或双波纹的不锈钢、紫铜、锰合金U型管、直管或其他高性能换热管为流道，换热管束为 

或其他规格。且使用直管时，热交换装置4采用椭圆型多回程固定管板结构。 

参见图4、图8，针对板式换热器换热不充分和流速、流量不稳定，本实用新型采用了强化全逆流传热，换热管的数量、流量按比例递减的回程式管板6，保证了流速，充分利用了一次热媒，不加任何疏水装置。其在椭圆型热交换装置4内的多个导流板16构成上下多个加热空间，且加热空间一大一小，形成了二次热媒的强制湍流。每个加热空间内的多根换热管13的数量从上到下按比例递减，从而形成了一次热媒的强制湍流，保证了流速及压降。 

为了保证使用安全，减少不必要的损失，本实用新型的高效节能椭圆多回程式换热器的椭圆型筒体14上设置温度计9，压力表10，安全阀11；为了设备固定和安全使用，在换热器的椭圆型筒体上设置支腿17；为了排泄筒体内杂质和设备排水，在筒体下设置排污口18。 

具体工作过程为： 

参见图4、图5、图6、图7、图8；一次热媒的流程为：高温汽体或液体通过一次热媒进口5流入前封头盖2内，高温汽体或液体通过封头内的导流板20和管板6导流，高温汽体或液体进入换热管13，然后通过换热管13流回前封头盖2内，再次通过封头内导流板20和管板6导流，进入下回程，依次从上到下经过多个回程，最后的低温液体由一次热媒出口1排出。 

二次热媒的流程为：椭圆型筒体14内是被加热热媒，被加热热媒通过二次热媒进口19流入筒体14，然后通过二次热媒折流板12和二次热媒导流板16的导流，通过换热管13内热媒的区域加热，逐渐从底温区预热到中温区加热和由高温区迅速提热，最后通过二次热媒出口8流出，用于供热或其他用途。 

高效节能椭圆多回程式换热器既采用卧式椭圆型结构，还可以是圆壳式结构，结构设计科学，生产工艺简便，设备承压能力高，耐温性能好，被压压降损失小，换热容量大，占地面积小，节省了占地空间。而且内部构造为多回程式抽屉结构，实现了分段式全逆流加热，换热比较充分，全面提高了能源利用率，生产、维修成本较低，检修、维护比较方便，工艺管道便于安装，同时安全运行可靠，使用寿命长等特性，有效攻克了其他换热器的缺陷。 

Claims (7)

1.高效节能椭圆多回程式换热器，包括一次热媒进口(5)，一次热媒出口(1)，二次热媒进口(19)，二次热媒出口(8)，其分别与换热器上的换热管(13)和椭圆型筒体(14)连通，前封头盖(2)、管芯和筒体(14)连接构成热交换装置(4)；其特征在于：所述的高效节能椭圆多回程式换热器包括椭圆型的组成结构和多回程传热方式的热交换装置(4)，其热交换装置的椭圆型筒体(14)和管芯为多回程式结构，管芯由椭圆型管板(6)和多根换热管(13)构成一次热媒的多回程；椭圆型筒体(14)、二次热媒折流板(12)和二次热媒导流板(16)构成二次热媒的多个区域加热空间。

2.根据权利要求1所述的高效节能椭圆多回程式换热器，其特征在于：所述的高效节能椭圆多回程式换热器的热交换装置(4)为椭圆型结构，其由椭圆型前封头盖(2)、椭圆型管板(6)、椭圆型封头法兰(3)、椭圆型筒体(14)、多根换热管(13)、多个箱体内折流板(12)、多个箱体内导流板(16)构成；所述的多根换热管(13)设置在椭圆型管板(6)上；所述的椭圆型换热器内的多个箱体内导流板(16)水平设置椭圆型筒体(14)上，在椭圆型筒体(14)内构成上下多个换热区域，每个区域的进出口左右依次顺流错开设置；所述的折流板(12)前后依次垂直设置在多根换热管(13)上；所述的热交换装置(4)的椭圆型管板(6)、椭圆型前封头盖(2)构成一次热媒的流程空间，其内设置多个管板折流板(20)，构成一次热媒的回程式通道。

3.根据权利要求2所述的高效节能椭圆多回程式换热器，其特征在于：所述的管芯由椭圆型管板(6)和换热管(13)和二次热媒折流板(12)构成，其前封头盖(2)、椭圆型管板(6)与椭圆型筒体(14)通过法兰连接。

4.根据权利要求2所述的高效节能椭圆多回程式换热器，其特征在于：所述的椭圆型热交换装置(4)内的多个箱体内折流板(12)构成上下多个加热区域，每个区域内的多根换热管(13)的数量从上到下按比例依次递减。

5.根据权利要求2所述的高效节能椭圆多回程式换热器，其特征在于：所述的换热管(13)采用U型管或直管；使用直管时，热交换装置(4)为椭圆型多回程固定管板结构。

6.根据权利要求2所述的高效节能椭圆多回程式换热器，其特征在于：所述的高效节能椭圆多回程式换热器的椭圆型筒体(14)上设置温度计(9)，压力表(10)，安全阀(11)。

7.根据权利要求2所述的高效节能椭圆多回程式换热器，其特征在于：所述的高效节能椭圆多回程式换热器的换热装置(4)为圆壳式结构。

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