CN205119577U - 一种管壳过冷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管壳过冷器，包括管束、设置在管束一侧的管箱及包覆在管束另一侧且与管箱连接的壳体，所述壳体上设置冷介质进液口和出气口，所述管束包括与管箱连接的管板及固定在管板上多个U型换热管，所述U型换热管的端部和U型尾部为光管，所述U型换热管的端部和U型尾部之间为周向翅片管，每根所述U型换热管的端部分别插在所述管板上与所述管箱连通，所述管箱内设置隔板将管箱分成上下各自独立的第一腔室和第二腔室，所述第二腔室连通热介质进液口，所述第一腔室连通出液口。本实用新型提供的管壳过冷器，解决了现有过冷器单位换热面积小的问题。

Description

一种管壳过冷器

技术领域

本实用新型涉及制冷系统技术领域，特别涉及一种管壳过冷器。

背景技术

近年来随着国内外制冷系统规模的逐渐扩大，市场对制冷系统的需求在向大型化发展，尤其是年产百万方以上的液化天然气等工程用制冷系统。制冷系统通常要求非常巨大的换热量，考虑其受限于场地布置等原因，要求过冷器的换热效率非常高。由于过冷器的传热特性所限制，单侧介质流速非常低，难以通过流速来控制强化传热。通常，在普通过冷器中采用的光管换热技术，这种结构形式的换热管受外形结构的限制，每米长度可提供的换热面积只有0.07～0.09平方米。单位换热面积小，不适合用于大流量制冷系统。若采用其它管型，如普通翅片系列，加工困难，制造成本较高，而且易发生堵塞，翅片易脱落；对于老旧设备改造提高产能，受限于原有场地限制，难以放大设备加以改造。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种换热面积大、制造成本低的管壳过冷器。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种管壳过冷器，包括管束、设置在管束一侧的管箱及包覆在管束另一侧且与管箱连接的壳体，所述壳体上设置冷介质进液口和出气口，所述管束包括与管箱连接的管板及固定在管板上多个U型换热管，所述U型换热管的端部和U型尾部为光管，所述U型换热管的端部和U型尾部之间为周向翅片管，每根所述U型换热管的端部分别插在所述管板上与所述管箱连通，所述管箱内设置隔板将管箱分成上下各自独立的第一腔室和第二腔室，每根所述U型换热管的一个端部与所述第一腔室连通，每根所述U型换热管的另一端部与所述第二腔室连通，所述第二腔室连通热介质进液口，所述第一腔室连通出液口。

进一步地，所述周向翅片管的每个翅片从根部到顶部的厚度相同，所述周向翅片管的各个翅片的厚度相同，所述周向翅片管的外径与所述U型换热管端部和U型尾部的光管外径相等。

进一步地，所述管束内设置有多个支撑板和多根拉杆，所述支撑板垂直所述管束等距设置在所述管束内，所述拉杆一端固定在所述管板上，所述拉杆另一端依次穿过各个所述支撑板与尾端的支撑板固定连接，所述支撑板之间的每段所述拉杆上设置有用于支撑所述支撑板的定距管。

进一步地，所述拉杆的尾端设置螺纹，所述拉杆尾端与紧固螺母连接将拉杆与所述支撑板和所述定距管固定一起。

进一步地，所述管板为圆形板，所述管板的圆周上设置有用于连接管箱的光孔，所述管板上还设置有用于固定所述拉杆的固定点和供所述U型换热管穿过的第一换热管通孔。

进一步地，所述支撑板为圆形板，所述支撑板的直径小于所述壳体的内径，所述支撑板上设置有供所述拉杆穿过的拉杆通孔和供所述U型换热管穿过的第二换热管通孔。

进一步地，所述壳体内的上部为壳体空腔，所述壳体内的下部设置所述的管束。

进一步地，所述冷介质进液口设置在所述壳体的上侧部与所述壳体空腔连通，所述出气口设置于所述壳体的顶部与所述壳体空腔连通。

进一步地，所述壳体底部设置有用于彻底排净过冷器中残留液体的排净口，所述壳体顶部设置有用于彻底排净过冷器内气体的放空口。

进一步地，所述管箱与所述管束的管板之间、以及所述壳体与所述管束的管板之间以法兰方式通过螺柱螺母连接。

本实用新型提供的一种管壳过冷器，采用带有周向翅片管的U型换热管作为管壳过冷器的换热管，在相同的条件下增加了换热面积，提高了换热效率，减小了设备体积，并且加工简单，制造成本低，不易发生液化堵塞，翅片牢固不宜脱落。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的管壳过冷器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的管壳过冷器的管束结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的管壳过冷器的U型换热管剖视图；

图4为本实用新型实施例提供的管壳过冷器的管箱剖视图；

图5为本实用新型实施例提供的管壳过冷器的管箱左视图；

图6为本实用新型实施例提供的管壳过冷器的管板结构示意图；

图7为图6中I部的局部放大图；

图8为本实用新型实施例提供的管壳过冷器的U型换热管与管板连接示意图；

图9为本实用新型实施例提供的管壳过冷器的支撑板结构示意图；

图10为图9中Ⅱ部的局部放大图；

图11为本实用新型实施例提供的管壳过冷器的壳体剖视图；

图12为本实用新型实施例提供的管壳过冷器的壳体左视图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型实施例提供的一种管壳过冷器，包括管束1、连接在管束1一侧的管箱2及包覆在管束1另一侧且与管箱2连接的壳体3,壳体3上设置冷介质进液口6和出气口7。

参见图2，管束1为圆柱形结构，包括管板4及固定在管板4上有多个U型换热管5。参见图3，每根U型换热管5的端部51和U型尾部52为光管，在U型换热管5的端部51和U型尾部52之间为周向翅片管12，周向翅片管12的每个翅片从根部到顶部的厚度相同，并且周向翅片管12的各个翅片的厚度也相同，周向翅片管12的外径与所述U型换热管5端部51和U型尾部52的光管外径相等。换热管采用光管与周向翅片管相结合的U型换热管，在介质流量相同、压力损失相同和换热管数量相同的情况下，这种换热管能够增加换热管单位长度的表面积，从而可以增加换热面积，提高换热效率，并且这种换热管加工简单，制造成本低，且不易发生液化堵塞现象，同时翅片也不宜脱落。

参见图4和图5，管箱2为一段圆柱形中空结构，与管束1连接的一侧为圆形开口，另一侧封闭，且封闭端为球面状，管箱2的开口一侧设置有法兰，法兰上沿圆周均匀设置有用于和管束1连接的光孔26，管箱2内水平焊接有一个隔板16，隔板16将管箱2分割成两个相互独立，互不相通的腔室，即第一腔室18和第二腔室17，管箱2上设置有热介质进液口8和出液口9，其中，热介质进液口8与第二腔室17连通，出液口9与第一腔室18连通。

参见图6和图7，管束1的管板4也为圆形板，管板4上设置有许许多多个与U型换热管5的端部51光管数目相等的第一换热管通孔14，并且管板4的圆周上还均匀设置有与管箱2的光孔26对应匹配的用于将管板4与管箱2法兰连接的光孔28。

壳体3与管箱2的连接端为圆形开口，壳体3的圆形开口设计有与管箱2的圆形开口上的法兰大小匹配的法兰，壳体3的法兰圆周上均匀设置有与管箱2的法兰上的光孔26数目相同且匹配的光孔27，螺柱螺母25依次穿过壳体3法兰上的光孔27、管板4上的光孔28和管箱2法兰上的光孔26，从而将壳体3、管板4和管箱2连接在一起。

参见图8，每根U型换热管5的端部51的光管部分分别插入到管板4上的第一换热管通孔14内，再通过强度焊加贴胀方式将端部51的光管部分固定在管板4上的第一换热管通孔14内，从而使U型换热管5固定在管板4上不可转动。并且，每根U型换热管5的一个端部光管固定在管板4上的第一换热管通孔14内与第一腔室18连通，每根U型换热管5的另一端部光管固定在管板4上的第一换热管通孔14内与第二腔室17连通。

管束1内设置有多个支撑板10和多根拉杆11。参见图9和图10，每个支撑板10为圆形板，支撑板10的直径小于壳体3的内径，每个支撑板10上设置有供拉杆11穿过的拉杆通孔23和供U型换热管5穿过的一系列的第二换热管通孔24。支撑板10垂直管束1等距离地设置在管束1内，管板4上设置有与拉杆11根数相同的用于固定拉杆11的拉杆固定点13，拉杆11一端固定在拉杆固定点13上，拉杆11的另一端依次穿过各个支撑板10与尾端的支撑板10固定连接，并且相邻两个支撑板10之间的拉杆11上套有用于支撑支撑板10的定距管，用于固定每块支撑板10的位置。拉杆11的尾端设置螺纹，当拉杆11穿过尾端的支撑板10后，通过拧紧紧固螺母22来压紧支撑板10和定距管而将各个支撑板10固定。管束1中的各个U型换热管5分别依次穿过各个支撑板10上的相应第二换热管通孔24后，再分别固定在管板4上的第一换热管通孔14内与管箱2连通，通过固定在管板4上的拉杆11将拉杆11与支撑板10和定距管固定一起，被拉杆11固定的支撑板10可将支撑在支撑板10上的所有U型换热管5进一步地稳定固定在管板4上，可以防止U型换热管5弯曲变形。这样形成了稳定的热介质-热介质进液口8-第二腔室17-U型换热管5-第一腔室18-出液口9的热介质循环换热通道。

参见图11和图12，壳体3内的上部为壳体空腔19，壳体3内的下部安装的是管束1，壳体3内的上部设置壳体空腔19，有利于冷介质换热蒸发成的蒸汽后顺利从壳体3上的出气口7排出。冷介质进液口6设置在壳体3的上侧部与壳体空腔19连通，出气口7设置于壳体3的顶部与壳体空腔19连通，这样冷介质经冷介质进液口6进入壳体空腔19后逐渐接触管束1，与管束1中的各个U型换热管5充分接触，与各个U型换热管5中热介质换热，冷介质经换热后蒸发成蒸汽从壳体空腔19上的出气口7排出，从而完成冷介质与热介质的换热蒸发过程。

在壳体3的底部设置有排净口21，在壳体3的顶部设置有放空口20，当在设备检修时，通过排净口21可以将过冷器内残留的液体彻底排净，通过放空口20可以将过冷器内的气体彻底排净，以方便检修。

本实用新型提供的一种管壳过冷器，其工作原理如下：

冷介质(如低温丙烯)由冷介质进液口6进入壳体3内的壳体空腔19中，随着壳体3内的冷介质液位逐渐升高直至淹没整个管束1，此时冷介质经U型换热管5(外侧)完成热交换过程，其中，冷介质液体由于吸热被气化产生的气体由出气口7流出。

热介质(如常温丙烯)由热介质进液口8进入到管箱2内的第二腔室17中，再通过U型换热管5重新流入管箱2内上部的第一腔室18中，热介质液体在经过U型换热管5(内侧)的过程中完成热交换过程，最后经过换热后温度降低的热介质液体从出液口9排出。

本实用新型提供的一种管壳过冷器，与传统的光管换热管相比，在换热液体流量、液体压力损失、换热管数量等相同的条件下，本实用新型提供的管壳过冷器要比传统光管的换热管长度要短，从而可以减小设备体积。见表1所示：

表1

并且本实用新型提供的管壳过冷器，其换热管采用光管与周向翅片管相结合的U型换热管，能够极大的增加换热面积，提高换热效率。同时，本实用新型提供的管壳过冷器，其U型换热管加工简单，制造成本低，且不易发生液化堵塞，翅片不宜脱落。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种管壳过冷器，其特征在于：包括管束(1)、设置在管束(1)一侧的管箱(2)及包覆在管束(1)另一侧且与管箱(2)连接的壳体(3)，所述壳体(3)上设置冷介质进液口(6)和出气口(7)，所述管束(1)包括与管箱(2)连接的管板(4)及固定在管板(4)上多个U型换热管(5)，所述U型换热管(5)的端部和U型尾部为光管，所述U型换热管(5)的端部和U型尾部之间为周向翅片管(12)，每根所述U型换热管(5)的端部分别插在所述管板(4)上与所述管箱(2)连通，所述管箱(2)内设置隔板(16)将管箱(2)分成上下各自独立的第一腔室(18)和第二腔室(17)，每根所述U型换热管(5)的一个端部与所述第一腔室(18)连通，每根所述U型换热管(5)的另一端部与所述第二腔室(17)连通，所述第二腔室(17)连通热介质进液口(8)，所述第一腔室(18)连通出液口(9)。

2.按权利要求1所述的管壳过冷器，其特征在于：所述周向翅片管(12)的每个翅片从根部到顶部的厚度相同，所述周向翅片管(12)的各个翅片的厚度相同，所述周向翅片管(12)的外径与所述U型换热管(5)端部和U型尾部的光管外径相等。

3.按权利要求1所述的管壳过冷器，其特征在于：所述管束(1)内设置有多个支撑板(10)和多根拉杆(11)，所述支撑板(10)垂直所述管束(1)等距设置在所述管束(1)内，所述拉杆(11)一端固定在所述管板(4)上，所述拉杆(11)另一端依次穿过各个所述支撑板(10)与尾端的支撑板(10)固定连接，所述支撑板(10)之间的每段所述拉杆(11)上设置有用于支撑所述支撑板(10)的定距管。

4.按权利要求3所述的管壳过冷器，其特征在于：所述拉杆(11)的尾端设置螺纹，所述拉杆(11)尾端与紧固螺母(22)连接将拉杆(11)与所述支撑板(10)和所述定距管固定一起。

5.按权利要求3所述的管壳过冷器，其特征在于：所述管板(4)为圆形板，所述管板(4)的圆周上设置有用于与管箱(2)法兰连接的光孔(28)，所述管板(4)上还设置有用于固定所述拉杆(11)的固定点(13)和供所述U型换热管(5)穿过的第一换热管通孔(14)。

6.按权利要求4所述的管壳过冷器，其特征在于：所述支撑板(10)为圆形板，所述支撑板(10)的直径小于所述壳体(3)的内径，所述支撑板(10)上设置有供所述拉杆(11)穿过的拉杆通孔(23)和供所述U型换热管(5)穿过的第二换热管通孔(24)。

7.按权利要求1所述的管壳过冷器，其特征在于：所述壳体(3)内的上部为壳体空腔(19)，所述壳体(3)内的下部设置所述的管束(1)。

8.按权利要求7所述的管壳过冷器，其特征在于：所述冷介质进液口(6)设置在所述壳体(3)的上侧部与所述壳体空腔(19)连通，所述出气口(7)设置于所述壳体(3)的顶部与所述壳体空腔(19)连通。

9.按权利要求1所述的管壳过冷器，其特征在于：所述壳体(3)底部设置有用于彻底排净过冷器中残留液体的排净口(21)，所述壳体(3)顶部设置有用于彻底排净过冷器内气体的放空口(20)。

10.按权利要求1所述的管壳过冷器，其特征在于：所述管箱(2)与所述管束(1)的管板(4)之间、以及所述壳体(3)与所述管束(1)的管板(4)之间以法兰方式通过螺柱螺母(25)连接。