CN204854414U - 管壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种管壳式换热器，属于换热器技术领域，能够防止在换热器的管箱内流体中的固体颗粒发生沉积。所述管壳式换热器包括：壳体；至少两条设在所述壳体内的传热管束；至少两个设在所述传热管束端部的管板；设在所述壳体端部的管箱，其中，在所述管箱内设有至少一个防堵内管，所述防堵内管的一端与一条传热管束的端部相连通，所述防堵内管的另一端与另一条传热管束的端部相连通。本实用新型可用于流体之间的换热。

Description

管壳式换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，尤其涉及一种管壳式换热器。

背景技术

换热器是一种将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，它可以在两种或两种以上的不同温度的流体间实现物料之间的热量传递，是提高能源利用率的主要设备之一。目前，应用较广泛的换热器为管壳式换热器，它是一种以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。

管壳式换热器一般由壳体、传热管束、管板和管箱等部件组成。其中，壳体多为圆筒形，传热管束置于壳体内部，且传热管束两端固定在管板上，壳体的两端为管箱。在进行换热时，一种流体在传热管束内流动，称为管程流体，另一流体在传热管束外流动，称为壳程流体，两种流体可通过传热管束的壁面实现热量的传递。通常，管程流体每通过管束一次称为一个管程；壳程流体每通过壳体一次称为一个壳程。在多管程管壳式换热器中，管程流体一般通过传热管束两端的管箱折流到另一传热管束中进而实现多管程换热。

在传统的多管程管壳式换热器中，当进入换热器内的管程流体中固含量较高时，换热器长时间运行容易使管程流体中的固体颗粒在换热器中形成局部沉积，特别是竖直放置的多管程管壳式换热器，当管程流体流经下部管箱时，由于管箱面积较大，管程流体流速减小，导致流体中的固体颗粒沉积到管箱底部，随着换热器运行时间增长，管箱底部沉积的颗粒越来越多，会造成管箱堵塞，流体压降增加，从而造成换热效率下降；当固体颗粒沉积严重时还能堵塞换热器，导致整个设备报废，失去换热能力。

实用新型内容

本实用新型提供了一种管壳式换热器，能够防止在换热器的管箱内流体中的固体颗粒发生沉积。

为达到上述目的，本实用新型提供一种管壳式换热器，包括：

壳体，

至少两条设在所述壳体内的传热管束，

至少两个设在所述传热管束端部的管板，

设在所述壳体端部的管箱，其中，在所述管箱内设有至少一个防堵内管，所述防堵内管的一端与一条传热管束的端部相连通，所述防堵内管的另一端与另一条传热管束的端部相连通。

具体地，所述防堵内管至少一端的管口直径大于所述防堵内管管体中部的直径。

优选地，所述防堵内管包括一个或两个锥斗以及与所述锥斗的小直径端相连接的弯管。

具体地，所述防堵内管的管口直径大于或等于与所述管口相连通的传热管束的直径。

进一步地，所述防堵内管管体中部的直径设置为使所述管体中部的流体流速为所述流体中夹带的固体颗粒的最小夹带速度的2～5倍。

进一步地，所述弯管的弯度为90～120°。

优选地，所述锥斗与所述弯管之间的连接方式为无缝连接。

优选地，所述防堵内管由非承压材料形成。

具体地，所述防堵内管的两个管口分别设在所述管板上的管孔处，以使所述防堵内管的一端与一条传热管束的端部相连通，所述防堵内管的另一端与另一条传热管束的端部相连通。

具体地，在所述防堵内管上还设有隔板，所述隔板位于所述防堵内管的两个管口之间，以将所述防堵内管的两个管口间隔开。

本实用新型提供了一种管壳式换热器，当壳程流体与管程流体进行换热时，管程流体从传热管束向下流入设置在管箱内的防堵内管中，在防堵内管中经折流从另一端流入另一传热管束中，这样，由于在管箱中设置了防堵内管，管程流体经由防堵内管折流，而不会像现有技术那样直接通过管箱折流，因防堵内管的管径小于管箱的直径，因而，相比于现有技术，本实用新型有效地减小了管程流体折流时的流通面积，避免因管程流体折流时流通面积突然增大而造成管程流体流速减小，从而避免管程流体中的固体颗粒发生沉积。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种管壳式换热器的局部结构示意图；

图2为图1中的防堵内管的主视图；

图3为具有两个防堵内管时管箱的俯视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图对本实用新型实施例提供的管壳式换热器进行详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种管壳式换热器，具体可以包括：

壳体10，

至少两条设在壳体10内的传热管束20，

至少两个设在传热管束20端部的管板30，

设在壳体10端部的管箱40，其中，在管箱40内设有至少一个防堵内管50，防堵内管50的一端与一条传热管束20a的端部相连通，防堵内管50的另一端与另一条传热管束20b的端部相连通。

本实用新型实施例提供的管壳式换热器，当壳程流体与管程流体进行换热时，如箭头所示，管程流体从传热管束20a向下流入设置在管箱40内的防堵内管50中，在防堵内管50中经折流从另一端流入另一传热管束20b中，这样，由于在管箱40中设置了防堵内管50，管程流体20经由防堵内管50折流，而不会像现有技术那样直接通过管箱40折流，因防堵内管50的管径小于管箱40的直径，因而，相比于现有技术，本实用新型有效地减小了管程流体折流时的流通面积，避免因管程流体折流时流通面积突然增大而造成管程流体流速减小，从而避免管程流体中的固体颗粒发生沉积。

在本实用新型一实施例中，防堵内管50的管口直径可以大于或等于与该管口相连通的传热管束20的直径，优选地，可以使防堵内管50的管口直径与该管口相连通的传热管束20的直径保持一致，这样，有利于确保流经传热管束20的管程流体全部通过防堵内管50的管口流经防堵内管50，而不会越过该管口串流到管箱40内，而且也便于安装。

进一步地，防堵内管50管体中部的直径小于传热管束20的直径，这样可使管程流体在防堵内管50中的流速增大，从而提高管程流体在防堵内管50中折流时的流速，避免了管程流体中的固体颗粒发生沉积。

具体地，防堵内管50管体中部的直径优选可以设置为使管体中部的流体流速为流体中夹带的固体颗粒的最小夹带速度的2～5倍，例如2、2.5、3、3.5、4、4.5、5倍等。这样既可以保证固体颗粒不会因流速过小而发生沉积，同时还可以避免流速过大对防堵内管产生较为严重的磨损。

其中，流体中夹带的固体颗粒的最小夹带速度是指流体中夹带的固体颗粒能够随流体一起流动时的最小速度，通常，该速度与所夹带的固体颗粒的粒径相关，本领域技术人员可以通过实践及实际情况很容易地获得该速度，本实用新型对此不作详细描述。

在本实用新型又一实施例中，防堵内管50可以包括一个或两个锥斗51以及与锥斗51的小直径端相连接的弯管53。例如，如图1和图2所示，防堵内管50可以包括两个锥斗51a、51b和一个弯管53，其中，每个锥斗51a、51b的大直径端的管口形状及直径均与传热管束20的形状及直径保持一致，且大直径端分别与传热管束20a、20b相连通；每个锥斗51a、51b的小直径端的管口形状及直径均与弯管53的管口形状及直径保持一致，且小直径端分别与弯管53的两端连接。如箭头所示，从传热管束20a流下的流体由锥斗51a的大直径端流入锥斗51，然后通过小直径端流入弯管53，在弯管53内通过折流流入另一锥斗51b，并继续向上流入另一传热管束20b。在这一过程中，锥斗51提供了逐渐缩小的流通面积，因而流体在传热管束20—锥斗51—弯管53的流通过程中的流动速度是逐渐增加的，顺畅地带动了流体中的固体颗粒，从而避免了流体中固体颗粒的沉积。

其中，由于弯管53位于防堵内管50的管体中部，因而弯管53的管径也可以小于传热管束20的直径，并且该管径也可以根据固体颗粒的最小夹带速度来确定，如上所述，弯管53管径同样优选满足使防堵内管50中部的流体流速为所述流体中夹带的固体颗粒的最小夹带速度的2～5倍，这样，既不会对锥斗51及弯管53造成磨损，还能使流体保证足够的流速避免固体颗粒沉积。

弯管53的弯度可以为90～120°，例如90°、100°、105°、110°、115°、120°等。本实用新型实施例提供的弯度可以保证流体能够平滑通过，避免流通不畅导致流体的流速降低。

此外，锥斗51与弯管53之间可以为无缝连接。无缝连接是指使锥斗51的小直径端与弯管53的管口平滑连接，连接处两端口相对且直径相一致，具体地，可以通过焊接等方式将二者相连接，这样可进一步保证流体在防堵内管中平滑流通。

在本实用新型又一实施例中，防堵内管50可以由非承压材料形成，即防堵内管50可以是非承压部件，具体地，可以采用厚度较小的板材或管材来制造。非承压材料相比承压材料，对强度、韧性、厚度等性能的要求较低，易于加工，成本低。

当采用非承压材料制造防堵内管50时，可在锥斗51侧壁上设置一个或多个泪孔(未示出)以平衡锥斗51与管箱40之间的压力。

进一步地，如图1所示，可在管箱40的底端设置排出口60，以用于每间隔一定时间将通过泪孔进入到管箱40中的固体颗粒排出到管箱40外部。

在本实用新型实施例提供的管壳式换热器中，防堵内管50可以与传热管束20相连接从而使防堵内管50与传热管束20相连通；防堵内管50也可以设置在管板30上的管孔处，这样，管孔的上端对应有传热管束20、下端对应有防堵内管50，从而使防堵内管50的管口与传热管束20的管口相对应而使它们相连通，即，防堵内管50的两个管口可以分别直接设在管板30上的管孔处，以使防堵内管50的一端与一条传热管束20a的端部相连通，防堵内管50的另一端与另一条传热管束20b的端部相连通。

可以理解的是，防堵内管50可以与管板30一体连接。例如，防堵内管50可以包括锥斗51与弯管53，通过焊接方式将锥斗51的大直径端与管板30上的管孔平滑连接，并且使二者无缝连接，这样可使流体能够平滑通过。

当然，为了维护时拆卸方便，便于换热器的维修维护，防堵内管50还可与管板30分体连接。例如，可以通过焊接方式将防堵内管50焊接到管箱40上，然后通过焊接等连接方式将管箱40与管板30连接到一起。

在本实用新型一优选实施例中，为了防止流经防堵内管50的流体串流短路，在防堵内管50上还可以设置隔板55，隔板55位于防堵内管50的两个管口之间，以将防堵内管50的两个管口间隔开。

具体地，可以在管板30下端与隔板55相对处设有凹槽(未示出)，将隔板55镶嵌到该凹槽内。如图1～2所示，在管板30上设有凹槽，隔板55镶嵌到凹槽内，并且使隔板55固定到与两个锥斗51a、51b的两个管口相连接的管孔之间，这样隔板55可以将防堵内管50的两端完全间隔开，从而可以防止流体在流经管板30与防堵内管50一端的锥斗51a相连接的位置处时，串流到防堵内管50另一端的锥斗51b中造成流体短路。

当换热器的管程数大于2时，例如换热器为四、六或八管程的管程式换热器时，管箱40内还可以设有至少一个分程隔板70。分程隔板70可以将管箱40划分为多组“双管程”，每个防堵内管可以对应一组，根据管程数即可确定防堵内管的数量。也就是，当换热器为大于2的多管程式换热器时，在管箱40内设有至少两个防堵内管50。

图3为示出了四管程的管壳式换热器中具有2个防堵内管时管箱的俯视图。如图3所示，管箱40内设有一个分程隔板70，分程隔板70将管箱40分成两组“双管程”，每组“双管程”对应设置一个防堵内管50。

需要说明的是，在本文中，一条传热管束中可以只包含一条传热管，也可以包含多条传热管。当一条传热管束包含多条传热管时，所述多条传热管中流体的流动方向是一致的，它们可以看作是一个整体，因而可以称之为“一条”传热管束。

还需要说明的是，当一条传热管束包含多条传热管时，上文所述的“防堵内管50管体中部的直径小于传热管束20的直径”中，该传热管束20的直径是指与每条传热管束中的各个传热管横截面积之和相当的圆形的直径，即保证防堵内管50管体中部的横截面积小于每条传热管束中的各个传热管横截面积之和，从而避免管程流体流经防堵内管时固体颗粒发生沉积。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围。

Claims (10)

1.一种管壳式换热器，其特征在于，包括：

壳体；

至少两条设在所述壳体内的传热管束；

至少两个设在所述传热管束端部的管板；

设在所述壳体端部的管箱，其中，在所述管箱内设有至少一个防堵内管，所述防堵内管的一端与一条传热管束的端部相连通，所述防堵内管的另一端与另一条传热管束的端部相连通。

2.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，所述防堵内管管体中部的直径小于所述传热管束的直径。

3.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，所述防堵内管包括一个或两个锥斗以及与所述锥斗的小直径端相连接的弯管。

4.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，所述防堵内管的管口直径大于或等于与所述管口相连通的传热管束的直径。

5.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，所述防堵内管管体中部的直径设置为使所述管体中部的流体流速为所述流体中夹带的固体颗粒的最小夹带速度的2～5倍。

6.根据权利要求3所述的管壳式换热器，其特征在于，所述弯管的弯度为90～120°。

7.根据权利要求3所述的管壳式换热器，其特征在于，所述锥斗与所述弯管之间的连接方式为无缝连接。

8.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，所述防堵内管由非承压材料形成。

9.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，所述防堵内管的两个管口分别设在所述管板上的管孔处，以使所述防堵内管的一端与一条传热管束的端部相连通，所述防堵内管的另一端与另一条传热管束的端部相连通。

10.根据权利要求9所述的管壳式换热器，其特征在于，所述防堵内管上还设有隔板，所述隔板位于所述防堵内管的两个管口之间，以将所述防堵内管的两个管口间隔开。