CN203240926U - 旋流式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热交换设备技术领域，具体是一种旋流式换热器，包括壳程、冷却液、管程、冷却液进口和冷却液出口，其特征在于所述壳程呈圆锥形或者上部为圆柱形、壳程下部为圆锥形，壳程内设有管程，壳程顶部横截面积大于底部横截面积，壳程上部一侧设有冷却液进口，壳程顶部设有冷却液辅助出口，壳程底部设有冷却液出口，所述管程呈螺旋状，管程顶部螺旋直径大于底部螺旋直径，顶部还设有冷却液辅助出口。本旋流式换热器可使用一般污水或除盐水作为冷却液，最大程度的节省运行成本，且不易形成结垢，不易堵塞，提高冷却效果，有效保证设备长周期运行，减少修理清洗工作强度和缓解安全生产隐患，一旦投入生产使用将产生巨大的经济效益。

Description

旋流式换热器

[技术领域]

本实用新型涉及热交换设备技术领域，具体的说是一种旋流式换热器。 

[背景技术]

我国目前石油、化工等行业工艺流程中应用的冷换设备大量为管壳式换热器，这类具有结构简单、重量轻、造价低等优点，适用于各种高温、高压、复杂介质等苛刻工艺条件，在众多种类换热设备中占主导地位。但是，现有的管壳式列管换热器，其换热管大多为内、外表面都光滑的普通钢管，容易存在换热效率较低，易结垢和堵塞等问题，且在冷却液上进下出的情况下如只有下部一个出液口，一旦冷却液含杂质严重形成积垢最终会导致换热器堵塞，此时结垢堵塞情况首先发生在换热器底部的下出液口，下出液口一旦堵塞会导致冷却液无法循环而使换热器彻底失效。 

为了解决管壳式列管换热器易结垢和堵塞问题，考虑到利用流体流经时本身存具的冲击力可去除换热管内壁堵塞，因此出现了对换热管形状进行改造的方案，如国内专利CN202074869U公开的一种用于管壳式换热器的圆锥缩放管，其换热原理是利用该管道内壁的特殊结构，具体的说是利用连续套叠的圆锥管，上一节圆锥管的小径端插接在下一届圆锥管的大径端内，如此循环往复，利用圆锥管大径端构成该换热器内管的波峰，小径端构成该换热器内管的波谷。因此当流体流经时，由于管道内壁上的波纹，从而形成强烈湍流和强烈扰动，从而提高换热管的传热系数。但是，该换热管内壁形状的波动，仅能改变流体在运行方向上的流经路径，但是不能实质上改变流体流经的速率，因此仍存有缺 陷；考虑到利用冷却液进出口数量及摆放位置可解决上述问题，因此出现了对冷却液进出口数量及摆放位置进行改造的方案。 

[发明内容]

本实用新型的目的，在现有换热器壳程、管程结构及出液口数量及位置结构的基础上改进，提供一种能有效防止壳壁阻塞、结垢，且能有效防止壳壁阻塞、结垢带来设备的突发事故，有效减少和缓解安全生产隐患的旋流式换热器。 

为实现上述目的，设计一种旋流式换热器，包括壳程、冷却液、管程、冷却液进口和冷却液出口，其特征在于所述的壳程呈圆锥形，壳程内设有管程，壳程顶部横截面积大于底部横截面积，壳程上部一侧设有冷却液进口，壳程顶部设有冷却液辅助出口，壳程底部设有冷却液出口，所述的管程呈螺旋状，所述的管程顶部螺旋直径大于底部螺旋直径。 

一种旋流式换热器，包括壳程、管程、冷却液进口和冷却液出口，其特征在于所述的壳程上部为圆柱形，壳程下部为圆锥形，壳程内设有管程，壳程下部圆锥形顶部横截面积大于圆锥形底部横截面积，壳程上部圆柱形的上部一侧设有冷却液进口，壳程下部圆锥形底部设有冷却液出口，壳程上部圆柱形的顶部设有冷却液辅助出口，所述的管程呈螺旋状，管程顶部的螺旋直径大于底部螺旋直径。 

所述的冷却液进口沿切线方向进入壳程。 

所述冷却液为上进下出。 

本实用新型的旋流式换热器是根据换热器容易结垢堵塞而实用新型的一种 新型换热器，优点是不易形成结垢，不易堵塞，提高冷却效果，有效保证设备长周期运行，减少修理清洗工作强度和缓解安全生产隐患，一旦投入生产使用将产生巨大的经济效益，其在结构上具有以下优势： 

(1)壳程及管程均采用圆锥形构造，具体的说是上大下小的圆锥形，当冷却液从上口进入下口流出的中间流程，需要流经壳程内圆锥形的管程，由于受到重力及离心力的作用，冷却液流体的流速会愈来愈快，出液口流速加大、压强减小不仅可以有效带走冷却液中杂质以减少沉淀物，流速加大起到冲刷管程外壁和壳程内壁的作用，优点是换热器不易形成结垢而难以堵塞，圆锥形的上部由于换热面积增大，换热效果得到提高； 

(2)将所述的进液口改进为全部或部分沿切线方向进入壳程，作用是有效形成冷却液的旋流，由于冷却液是沿着壳程内壁切线方向进入而形成的旋流，圆锥形壳程又可以使旋流产生一定向下的作用力，在对壳程内壁垢层及管程外壁垢层进行冲刷的同时，向下作用力的旋流使冷却液中的杂质更好的从下出液口排出，其优点是换热器不易形成结垢，不易堵塞，冷却效果提高； 

(3)上下两个出液口组成的设计，实现在非正常情况下，即底部出液口出现堵塞时冷却液可以由上部出液口流出形成冷却液循环，可以排除换热器突然堵塞带来设备的突发事故，有效减少和缓解安全生产隐患。 

通过运用此新型换热器，可使用一般污水或除盐水作为冷却液，而不必因水质不佳而引起换热器结垢堵塞问题去更换成新鲜水（民用水）作为冷却液或增加其他改进水处理方案（改善水质问题）的资金投入，不用改动原有工艺状况且在保证设备运行可靠性的前提下最大程度的节省设备运行成本，使得投入 产出比最优成为现实——即达到一种“节能降耗”的表现和结果。 

[附图说明]

图1为本实用新型旋流式换热器的结构示意图； 

图中1.冷却液进口2.壳程3.管程4.冷却液出口5.冷却液出口辅助出液口。 

[具体实施方式]

为使本实用新型的目的、原理及产品构造更清楚明了，现结合附图及具体实施例作进一步阐述，相信对本领域技术人员来说是可以实现的，本实用新型技术方案的实现以下列实施例作具体说明： 

实施例一 

在本实施例中的旋流式换热器如图1所示，主要部件有：由金属材料制成的圆锥形一体构型的壳程2，壳程2顶部横截面积大于底部横截面积，所述壳程2内含有空腔，用于安装固定管程3；由金属管材制成的管程3，将所述管程3弯曲成螺旋状并形成镂空的圆锥结构，管程2顶部的螺旋直径大于底部螺旋直径； 

在将管程3安装在壳程2的空腔内，在壳程2上部一侧设有一冷却液进口1，用于注入冷却液或者连接冷却液管道出口，壳程2底部设有一冷却液出口4，用于冷却液的排出或者连接冷却液管道入口形成循环流，壳程2顶部设有冷却液辅助出口5，主要是在底部出液口出现堵塞时，形成临时的冷却液循环。 

上述换热器在正常情况下使用时，由于换热器内部存在液体自身重力及离心力的，冷却液的流向为上进下出，沿切线方向进入圆锥形壳程2，沿着直径逐 渐减小的螺旋状螺旋管程3形成速度愈来愈快的旋流，冷却液由换热器底部的冷却液出口4流出形成循环；在非正常情况下，尤其是底部的冷却液出口4出现堵塞时，冷却液可以由冷却液出口辅助出液口5流出形成冷却液循环，排除换热器突然堵塞带来设备的突发事故，有效减少和缓解安全生产隐患。 

实施例二 

在实施例一的基础上优化，即得本实施例中的旋流式换热器，主要部件有：由金属材料制成的上部为圆柱形、下部为圆锥形一体构型的壳程2，壳程2下部圆锥形顶部横截面积大于圆锥形底部横截面积，所述壳程2内含有空腔，用于安装固定管程3；由金属管材制成的管程3，将所述管程3弯曲成螺旋状并形成镂空的圆锥结构，所述壳程2下部圆锥形中的管程3顶部的螺旋直径大于底部螺旋直径； 

将管程3安装在壳程2的空腔内，在壳程2上部圆柱形上部圆柱形的上部一侧设有一冷却液进口1，用于注入冷却液或者连接冷却液管道出口，壳程2下部圆锥形底部设有冷却液出口4，用于冷却液的排出或者连接冷却液管道入口形成循环流，壳程2上部圆柱形的顶部设有冷却液辅助出口5，主要是在底部出液口出现堵塞时，形成临时的冷却液循环。 

上述换热器在正常情况下使用时，由于换热器内部存在液体自身重力及离心力的作用，冷却液的流向为上进下出，沿切线方向进入壳程2圆柱形部分，沿着直径相同的螺旋状管程3形成旋流，再进入壳程2的圆锥形部分，沿着直径逐渐减小的螺旋状管程3形成速度愈来愈快的旋流，冷却液由换热器底部的冷却液出口4流出形成循环；在非正常情况下，尤其是底部的冷却液出口4出现堵塞时，冷却液可以由冷却液出口辅助出液口5流出形成冷却液循环，排除 换热器突然堵塞带来设备的突发事故，有效减少和缓解安全生产隐患。 

Claims (4)

1.一种旋流式换热器，包括壳程、冷却液、管程、冷却液进口和冷却液出口，其特征在于所述的壳程呈圆锥形，壳程内设有管程，壳程顶部横截面积大于底部横截面积，壳程上部一侧设有冷却液进口，壳程顶部设有冷却液辅助出口，壳程底部设有冷却液出口，所述的管程呈螺旋状，所述的管程顶部螺旋直径大于底部螺旋直径。 

2.一种旋流式换热器，包括壳程、管程、冷却液进口和冷却液出口，其特征在于所述的壳程上部为圆柱形，壳程下部为圆锥形，壳程内设有管程，壳程下部圆锥形顶部横截面积大于圆锥形底部横截面积，壳程上部圆柱形的上部一侧设有冷却液进口，壳程下部圆锥形底部设有冷却液出口，壳程上部圆柱形的顶部设有冷却液辅助出口，所述的管程呈螺旋状，管程顶部的螺旋直径大于底部螺旋直径。 

3.如权利要求1或2所述的一种旋流式换热器，其特征在于所述的冷却液进口沿切线方向进入壳程。 

4.如权利要求1或2所述的一种旋流式换热器，其特征在于所述冷却液为上进下出。 

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