CN205679090U - 具有不同管径的多股流换热器 - Google Patents

Abstract

一种具有不同管径的多股流换热器，包括壳体、多根换热管以及第一管板和第二管板，各换热管的两端限位在第一、二管板之间，且位于第一、二管板之间的换热管沿壳体的轴向螺旋盘绕形成内外间隔套置的多层螺旋管，其特征在于换热管至少有两种不同外径的换热管，同一层螺旋管由同一种外径的换热管绕成，且同一种外径的换热管绕成的螺旋管相邻设置。使用时可让低压且压降小的流体在大管径的换热管中流动，而压力较高且压降较大的流体可选在小管径中换热，这样能更好地分配壳程流量以满足各管程的换热要求，避免管程换热管层数分配不均导致的换热不充分，使各换热管中的流体与壳程内的流体进行充分换热，以满足不同介质的换热要求，提高整体的换热效率。

Description

具有不同管径的多股流换热器

技术领域

本实用新型涉及一种换热器，具体指一种带有不同管径的多股流换热器。

背景技术

换热器是在换热管和壳体内分别通入不同温度的流体而进行热交换的一种设备，常见的换热器通常仅对两种流体进行换热。为了能充分利用工业装置中多个设备产生的废热，减小占地面积，人们设计出多股流换热器，如中国专利申请公开号为201410616277.7的《新型多股流换热器》，它包括壳体、设置在壳体内的换热管以及设置在壳体内两端的第一管板和第二管板，其中换热管的两端限位在上、下管板之间，且位于上、下管板之间的换热管沿壳体的轴向螺旋盘绕形成内外间隔套置的多层螺旋管，这些换热管被分成多组，在壳体上设有多个管程进、出口，以连通对应组的换热管。采用该多股流换热器，使得不同装置产生的废热能同时进入同一换热器中对同一介质进行换热，降低了设备投资，热量损失小，节能减排效果好。

但目前的多股流换热器中，各换热管的规格相同，相邻层螺旋管之间的层间距也相同，而由于不同温度的流体，其操作参数及物理化学性质的不同，使得在上述结构的换热器中换热时，有些管程过度换热，有些管程换热不足。虽然现有的换热器中也有带不同管径的换热管，如中国专利申请公布号为CN104315894A的《一种不同管径U型管换热器》中所披露的结构。但它不适合多股流换热，因此对现有的多股流换热器还有待于进一步的改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能满足各管程换热要求的具有不同管径的多股流换热器。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种具有不同管径的多股流换热器，包括有壳体、设置在壳体内的多根换热管以及设置在壳体内两端的第一管板和第二管板，其中各换热管的两端限位在所述第一、二管板之间，且位于第一、二管板之间的换热管沿壳体的轴向螺旋盘绕形成内外间隔套置的多层螺旋管，其特征在于：所述的换热管至少有两种不同外径的换热管，同一层螺旋管由同一种外径的换热管绕成，且同一种外径的换热管绕成的螺旋管相邻设置。

在上述方案中，各相邻层螺旋管之间的层间距可以相同；也可以不同，优选的是各层间距的取值范围为1mm～10mm。当形成不同层间距时，不同的层间距之差优选控制在0.2～3mm之间。这样能充分利用壳程压降，提高壳程流体流速，强化传热，增强换热效率。与普通缠绕管换热器相比较，其换热效率能提高5％～10％，相应的壳体、换热管等用材均能减少。

在上述各方案中，所述换热管可以有两种不同外径的换热管组成。也可以有三种不同外径的换热管组成，此时，它们分别分布在多层螺旋管中的a区、b区和c区，该三个区可以排列组合，即，a区的螺旋管、b区的螺旋管和c区的螺旋管从内而外依次按a区、b区、c区分布；或者a区、c区、b区分布；或者按b区、a区、c区分布；或者按b区、c区、a区分布；或者按c区、a区、b区分布；或者按c区、b区、a区分布。采用更多的不同外径的换热管，可以满足更多不同流体的换热要求，并且可以采用更多不同的层间距。与普通缠绕管换热器相比较，其换热效率能提高5％～20％，相应的壳体、换热管等用材将进一步减少。

在上述方案中，所述同一外径的换热管所占螺旋管的层数和层间距的选取满足下列要求：所述同一外径的换热管所在区域的截面积与整个壳体截面积的比值等于该同一外径的换热管所在管程的热负荷与总热负荷的比值。可进一步确保壳程流体与各个管程流体进行充分换热，从而可以减小管程因为层数分配不均而采用较大面积余量来弥补的问题，提高换热效率，降低制作成本。

与现有技术相比，由于本实用新型将换热管设计成不同外径的管子，因此在换热时，可以让低压且压降小的流体在大管径的换热管中流动，而压力较高且压降较大的流体可选在小管径中换热，这样能更好地分配壳程流量以满足各管程的换热要求，避免管程换热管层数分配不均导致的换热不充分，使得各换热管中的流体与壳程内的流体进行充分换热，以满足不同介质的换热要求，提高整体的换热效率。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的结构示意图；

图2为图1中的A-A向剖视中仅示出其中一层螺旋管的示意图；

图3为图1中的B-B向示意图(图中的剖面线代表走壳程的流体)；

图4为本实用新型第二实施例的结构示意图(图中的剖面线代表走壳程的流体)。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1至图3所示，该多股流换热器包括有壳体1、设置在壳体内的多根换热管2以及设置在壳体内两端的第一管板3和第二管板4，其中各换热管2的两端限位在第一、二管板之间，且位于第一、二管板之间的换热管2沿壳体的轴向的中心管5螺旋盘绕形成内外间隔套置的多层螺旋管，本实施例中，换热管有两种不同外径的换热管，即采用小管径换热管21和大管径换热管22，同一层螺旋管由同一种外径的换热管绕成，请参见图2；且同一种外径的换热管绕成的螺旋管相邻设置，请参见图3，例如小管径换热管21均分布在内三层，而大管径换热管22分布在外三层。

根据不同流体的不同操作条件，相邻层螺旋管之间的层间距L可以相同，也可以不同，并且根据压降的不同，层间距的取值范围为1mm～10mm。若各相邻层螺旋管之间的层间距式不相同，则不同的层间距之差优选控制在0.2～3mm之间。

同时为了更好的分配壳程流体参与各个管程的流体进行换热，从而可以减小管程因为层数分配不均而采用较大面积余量来弥补的问题，优选的是，同一外径的换热管所占螺旋管的层数和层间距的选取满足下列要求：同一外径的换热管所在区域的截面积与整个壳体截面积的比值等于该同一外径的换热管所在管程的热负荷与总热负荷的比值，这样可以进一步提高换热效率，节约了用材及成本。

使用时，让低压且压降小的流体，如，低温甲醇洗中尾气、CO2，在大管径的换热管中流动，而压力较高且压降较大的流体，如变换气、净化气等，可选在小管径中换热，这样能使各换热管中的流体与壳程内的流体进行充分换热，以提高换热效率5％～15％。

实施例二，如图4所示，与上述第一实施例不同之处在于，换热管采用三种不同外径的换热管组成，即采用小管径换热管21’、中管径换热管22’和大管径换热管23’，分别分布在多层螺旋管中的a区、b区和c区，且这三个区可以排列组合，即a区的螺旋管、b区的螺旋管和c区的螺旋管从内而外依次按a区、b区、c区分布；或者a区、c区、b区分布；或者按b区、a区、c区分布；或者按b区、c区、a区分布；或者按c区、a区、b区分布；或者按c区、b区、a区分布。这样的方案，同样可以更好的分配壳程流量，以满足各管程换热要求。

Claims (5)

1.一种具有不同管径的多股流换热器，包括有壳体、设置在壳体内的多根换热管以及设置在壳体内两端的第一管板和第二管板，其中各换热管的两端限位在所述第一、二管板之间，且位于第一、二管板之间的换热管沿壳体的轴向螺旋盘绕形成内外间隔套置的多层螺旋管，其特征在于：所述的换热管至少有两种不同外径的换热管，同一层螺旋管由同一种外径的换热管绕成，且同一种外径的换热管绕成的螺旋管相邻设置。

2.根据权利要求1所述的多股流换热器，其特征在于：相邻层螺旋管之间的层间距的取值范围为1mm～10mm。

3.根据权利要求2所述的多股流换热器，其特征在于：所述多层螺旋管中形成多个不同的层间距，不同的层间距之差控制在0.2～3mm之间。

4.根据权利要求1或2或3所述的多股流换热器，其特征在于：所述换热管有三种不同外径的换热管组成，分别分布在多层螺旋管中的a区、b区和c区，且a区的螺旋管、b区的螺旋管和c区的螺旋管从内而外依次按a区、b区、c区分布；或者a区、c区、b区分布；或者按b区、a区、c区分布；或者按b区、c区、a区分布；或者按c区、a区、b区分布；或者按c区、b区、a区分布。

5.根据权利要求1或2或3所述的多股流换热器，其特征在于所述同一外径的换热管所占螺旋管的层数和层间距的选取满足下列要求：所述同一外径的换热管所在区域的截面积与整个壳体截面积的比值等于该同一外径的换热管所在管程的热负荷与总热负荷的比值。