CN201772781U - 一种纵流换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种纵流换热器，包括筒体、设置在所述筒体侧的管板、与管板连接的管程水室、以及设置在所述筒体内并贯穿所述管板的换热管束，其特征在于：所述筒体内沿筒体轴向设置有包裹所述换热管束的多边形导流套筒；所述导流套筒内设置有供换热管束贯穿的扁钢格栅。本实用新型通过在纵流换热器的筒体内沿筒体轴向设置有包裹所述换热管束的导流套筒，按照漏流量最小化原理，将导流套筒的外形设置为多边形，从而减小无效流量，进一步提高换热效果。导流套筒内设置有供换热管束贯穿的扁钢格栅，扁钢格栅与换热管的接触为线接触，改变了传统折流杆与换热管之间进行的点接触，改善了换热管的受力状态，减小应力集中。

Description

一种纵流换热器

技术领域

本实用新型涉及石油、化工、冶金、电力等领域的热交换装置，更具体地说，涉及一种纵流换热器。

背景技术

目前，现有的壳管式换热器中折流圈或支撑板及导流套筒均为圆形，并且换热管管束与壳程筒体之间不可避免的存在很多间隙，这些间隙会引起壳程流体的漏流缺陷。特别是纵流型换热器，壳程流体在间隙“短路”，造成一定的无效流量，降低了换热器的换热效率。

此外，目前折流杆换热器中的折流杆常为圆钢，换热管管束布置一般为正方形，其紧密度不如三角形布置，尤其对换热管直径小的换热器。折流杆为圆钢时，其与换热管的接触为点接触，应力集中明显，对换热管本身形成潜在的危害。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中管壳式换热器换热管管束与壳程筒体之间存在间隙引起壳程流体漏流的缺陷、以及折流杆与换热管之间点接触导致应力集中的缺陷，提供一种纵流换热器，能够很好解决上述问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种纵流换热器，包括筒体、设置在所述筒体侧的管板、与管板连接的管程水室、以及设置在所述筒体内并贯穿所述管板的换热管束，其特征在于：所述筒体内沿筒体轴向设置有包裹所述换热管束的多边形导流套筒；所述导流套筒内设置有供换热管束贯穿以支撑和固定换热管束的扁钢格栅。

本实用新型一种纵流换热器，优选的，所述扁钢格栅的外围呈多边形，与所述多边形导流套筒嵌套配合。

本实用新型一种纵流换热器，优选的，所述扁钢格栅包括多片相互插接的扁钢；所述扁钢上设置供相互插接的齿缝。

本实用新型一种纵流换热器，优选的，所述相互插接的扁钢之间构成格栅；所述换热器管束穿过所述格栅孔。

本实用新型一种纵流换热器，优选的，所述导流套筒内沿筒体轴向设置有多个扁钢格栅。

本实用新型一种纵流换热器，优选的，所述筒体上设置有壳程入口和壳程出口。

本实用新型可达到以下有益效果：该纵流换热器通过在筒体内沿筒体轴向设置有包裹所述换热管束的导流套筒，引导壳程流体在导流套筒流过与换热管束进行换热；按照漏流量最小化原理，将导流套筒的外形设置为多边形，对换热管束进行包覆，从而减小无效流量，提高壳程流体流通面积的有效利用率，进一步提高换热效果；导流套筒内设置有供换热管束贯穿的扁钢格栅，用于支撑和固定换热管束。换热管束的布置方式可为三角形或正方形，扁钢格栅与换热管的接触为线接触，改变了传统折流杆与换热管之间进行的点接触，改善了换热管的受力状态，减小应力集中。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型的纵流换热器的主视示意图；

图2是本实用新型的纵流换热器的主视示意图的A-A剖视示意图；

图3是本实用新型的纵流换热器的半个扁钢格栅示意图；

图4是本实用新型的纵流换热器的扁钢格栅的单个扁钢结构示意图。

图中

1、管程排气管    2、壳程进口接管

3、筒体          4、壳程出口接管

5、导流筒支撑件        6、多边形支撑圈；

7、吊耳                8、弯管支撑；

9、壳程封头            10、右支腿

11、壳程分层隔板       12、拉杆

13、多边形导流套筒     14、左支腿

15、管板               16、管程水室隔板

17、管程水室进口接管   18、管程水室封头

19、管程水室出口接管   20、扁钢

21、换热管束

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1～4为本实用新型一种纵流换热器提供的一个优选实施例，该纵流换热器为U形管换热器，两壳程两管程式，包括圆筒形筒体3，设置在筒体3左侧的管板15，与管板15固定的管程水室封头18，管程水室通过水室隔板16隔开形成管程入口水室和管程出口水室，管程水室封头18上设置有管程水室进口接管17和管程水室出口接管19，换热管束21穿过管板15与管程水室相通。筒体3上设置有壳程进口接管2和壳程出口接管4，筒体3内横向设置有壳程分层隔板11，壳程分层隔板11将壳程分为上下两壳程。筒体3右侧焊接固定设置有壳程封头9，换热管束21的弯管段设置有弯管支撑杆8。

为了引导壳程流体在壳程内沿纵向流动，该纵流换热器在筒体3内沿筒体轴向设置有包裹换热管束21的导流套筒13。导流套筒13的轴向长度至换热管21的直管段末端，换热管束21的直管段外围均被导流套筒13所包裹，对壳程流体起到了很好的引流作用。

进一步的，导流套筒13的外围形状改造成多边形导流套筒，多边形导流套筒13与换热管束21布置的外围形状紧密配合。根据漏流量最小化原理，多边形导流套筒13基本上减少了漏流通道面积，提高壳程流体流通面积的有效利用率，进一步提高换热效果。

为了固定多边形导流套筒13，在筒体3内设置有固定在筒体3的内壁上的导流筒支撑件5。

为了增强壳程流体的扰动，同时支撑和固定换热管束，在导流套筒13内间隔设置有扁钢格栅，扁钢格栅是作为预制件安装设置在换热器的导流套筒13内。如图2～4所示，扁钢格栅由多边形支撑圈6和相互插接的多片扁钢20组成而成。多边形支撑圈6与多边形导流套筒13的内壁连接固定，扁钢则卡入焊接在多边形支撑圈的卡槽内。扁钢20与换热管束21之间接触为线接触，改善了点接触应力集中程度。每条扁钢上都设置有齿缝，安装时多片扁钢互相插合，扁钢之间互相支撑和卡位，同时对壳程流体的起热扰动作用。根据需要可将扁钢插接成多排平行布置、或者交叉布置；相互插接的扁钢形成扁钢格栅，换热管束21穿过扁钢格栅的格栅孔中。扁钢之间的组装方式也可以是单根扁钢条组成格栅，如同普通折流杆布置，但扁钢条上不再设置齿缝，同时相邻多边形支撑圈内格栅扁钢条的布置方向应按照换热管束的布置形式相互错开一定的角度，以确保对换热管束的固定。

扁钢格栅通过扁钢组装成外周呈多边形的格栅整体，也可以是由半个扁钢格栅对接而成，如图3所示。在两壳程的换热器中，将半个扁钢格栅焊接固定在壳程分层隔板11上，在将另半个扁钢格栅焊接固定壳程分层隔板11的相对应位置；依次成对地固定好扁钢格栅的位置后，再将多边形导流套筒13套于焊接好的扁钢格栅和壳程分层隔板11上。

本实用新型纵流换热器提供的扁钢格栅和多边形导流套筒也适用于单壳程换热器，在单壳程换热器中，不需要设置壳程分层隔板11。

进一步的，换热管束21可以布置成三角形、正方形，换热管束21与导流套筒13结合从而使泄漏通道大大减少，纵流换热器的换热效率得到提高。

为了固定安装多边形扁钢栅格，沿换热管束21的轴向间距布置了拉杆12。

本实用新型一种纵流换热器还包括：设置在管程水室封头18上的管程排气孔1、设置在筒体3上的吊耳7、以及设置筒体3底部的右支腿10和左支腿。

本实用新型一种纵流换热器的工作原理为：

壳程流体从壳程进口接管2内进入筒体1内，进入圆筒形的多边形导流套筒13中；壳程流体在导流套筒13的引导下在上壳程中沿换热管束21流动，在壳程流体纵向流动过程中与换热管束21进行热交换；壳程流体流经扁钢格栅，产生扰流，在下一个扁钢格栅处再次产生扰流，如此多次扰动减薄了层流边界层，增强了传热；壳程流体流经换热管束21的弯管处后，进入下壳程中纵向流动；壳程流体纵向流动过程中与换热管束21进行热交换；壳程流体流经扁钢格栅，产生扰流，在下一个扁钢格栅处再次产生扰流；壳程流体流出导流套筒13中，从下壳程的壳程出口接管4中流出。

管程流体通过管程水室进口接管17进入管程水室中，管程流体进入换热管束21中，与下壳程中的壳程流体进行热交换；管程流体流经U形管的弯管段后，与上壳程中的壳程流体进行热交换；通过管板15进入管程水室中，最后从管程水室出口接管19中流出。

本实用新型的优选实施例提供一种多边形导流套筒13，此结构克服了圆形导流筒存在漏流现象的缺陷，提高了壳程流体流通面积的有效利用率，进而提高了换热效率。

本实用新型中还有一个改进就是提供了一种如图2～4所示的多边形扁钢栅格，克服了现有管壳式换热器中圆钢制成的折流杆与换热管之间点接触造成的应力集中，多边形扁钢栅格则变点接触为线接触，改善了应力集中现象。多边形扁钢栅格在制造过程中，扁钢直接拼接，可以将供换热器穿过的格栅孔布置成三角形及正方形。三角形格栅孔布置较正方形紧凑，在目前的折流杆换热器中较为少见，而且这种扁钢栅格，扁钢互相插合起支撑的作用，也可拆解成为单排平行分布作折流杆换热器中折流杆用途，结构灵活。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (6)

1.一种纵流换热器，包括筒体、设置在所述筒体侧的管板、与管板连接的管程水室、以及设置在所述筒体内并贯穿所述管板的换热管束，其特征在于：所述筒体内沿筒体轴向设置有包裹所述换热管束的多边形导流套筒；所述导流套筒内设置有供换热管束贯穿以支撑和固定换热管束的扁钢格栅。

2.根据权利要求1所述的纵流换热器，其特征在于，所述扁钢格栅的外围呈多边形，与所述多边形导流套筒嵌套配合。

3.根据权利要求2所述的纵流换热器，其特征在于，所述扁钢格栅包括多片相互插接的扁钢；所述扁钢上设置供相互插接的齿缝。

4.根据权利要求3所述的纵流换热器，其特征在于，所述相互插接的扁钢之间构成格栅；所述换热器管束穿过所述格栅孔。

5.根据权利要求4所述的纵流换热器，其特征在于，所述导流套筒内沿筒体轴向设置有多个扁钢格栅用于支撑和固定换热管束。

6.根据权利要求1所述的纵流换热器，其特征在于，所述筒体上设置有壳程入口和壳程出口。

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