CN206113721U - 一种强化传热混合换热装置 - Google Patents

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施龙生
张鸿晨
俞金芳
杨蕴辉
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Abstract

本实用新型公开了一种强化传热混合换热装置,其塔体内从上至下间隔设有多个传热混合单元,相邻两个传热混合单元之间呈90°交叉布置,传热混合单元包括连接管I,连接管I的封闭端固定于塔体内壁,另一端连接有热媒进管,连接管I的顶部通过多个分布腔连接有连接管II,连接管II的封闭端固定于热媒进管上方的塔体内壁,另一端连接有热媒出管,分布腔的两侧均设有多组换热盘管,每组换热盘管由呈90°交叉布置的两根蛇形管连接而成。本实用新型采用交叉布置多个传热混合单元的方式,既提高了传热效率,又能有效解决管外冷热流体分布不均、管内热媒的气蚀振动等问题,且不改变原工艺流态,使用时直接与管道联接即可。

Description

一种强化传热混合换热装置
技术领域
本实用新型属于热交换技术领域,具体涉及一种强化传热混合换热装置。
背景技术
目前所采用的换热设备通常为独立的一整台,特殊工艺和体系所要求的模块化、组合式、复合型传热方式都无法实现。在这些设备中,最为典型的列管式换热器等等型号均,受工艺条件限制,受压力限制,制造困难,受安装位置限制等所以造价成倍提升,设备安装检修都成了问题,而且都要改变原塔内流态,这是工艺所不允许的。
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安装检修方便,传热均匀,混合效率高的强化传热混合换热装置。
为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是:
一种强化传热混合换热装置,包括塔体,塔体内从上至下间隔设有多个传热混合单元,且相邻两个传热混合单元之间呈90°交叉布置,传热混合单元包括连接管I,连接管I的封闭端通过支座固定于塔体内壁,另一端连接有贯穿塔体的热媒进管,连接管I的顶部通过并排布置的多个分布腔连接有连接管II,连接管II的封闭端通过支座固定于热媒进管上方的塔体内壁,另一端连接有贯穿塔体的热媒出管,分布腔的两侧均设有多组换热盘管,每组换热盘管由呈90°交叉布置的两根蛇形管连接而成,换热盘管的底部支承于支撑架上。
所述传热混合单元的首尾两个分布腔与塔体之间设有挡料板,挡料板的外沿与塔体的内壁相适应。
所述分布腔包括腔体,腔体的底部通过进口接管与连接管I连接、顶部通过出口接管与连接管II连接,腔体的内壁对称设有弧形的端盖,端盖之间设有分隔板,腔体的两侧均设有上下两排接口,上排接口与换热盘管的出口端连接,下排接口通过阻尼管与换热盘管的进口端连接。
所述腔体的截面为圆形或内椭圆形。
所述阻尼管的长度为换热盘管内径的5-10倍,阻尼管的外径与换热盘管的外径相同。
所述塔体位于相邻两个传热混合单元之间的位置处设有人孔。
所述连接管I靠近热媒进管的位置处、连接管II靠近热媒出管的位置处均设有膨胀节。
本实用新型的优点是:本实用新型采用交叉布置多个传热混合单元的方式,对管内流体按等换热强度提供热媒传热,对管外流体进行冷热流体的高效混合,既提高了传热效率,又能有效解决管外冷热流体分布不均、管内热媒的气蚀振动等问题,且不改变原工艺流态;同时模块化程度高,易于运输,成本低,使用时直接与管道联接即可,便于安装检修。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
图1是本实用新型的结构示意图;
图2是本实用新型中A-A向的结构示意图;
图3是本实用新型中分布腔与换热盘管之间的连接结构示意图;
图4是本实用新型中分布腔的剖视结构示意图;
图5是本实用新型中阻尼管的连接结构示意图;
图6是本实用新型采用φ14x2换热盘管时阻尼管的清水流量系数拟合曲线图;
图7是本实用新型采用φ9x1.5换热盘管时阻尼管的清水流量系数拟合曲线图。
其中,1、塔体,2、支撑架,3、分布腔,31、腔体,32、进口接管,33、出口接管,34、端盖,35、分隔板,36、接口,4、连接管I,41、热媒进管,5、支座,6、挡料板,7、连接管II,71、热媒出管,8、换热盘管,9、人孔,10、膨胀节,11、阻尼管。
具体实施方式:
如图1至图3所示,一种强化传热混合换热装置,包括塔体1,塔体1内从上至下间隔设有多个传热混合单元,且相邻两个传热混合单元之间呈90°交叉布置,传热混合单元包括连接管I4,连接管I4的封闭端通过支座5固定于塔体1内壁,另一端连接有贯穿塔体1的热媒进管41,连接管I4的顶部通过并排布置的多个分布腔3连接有连接管II7,连接管II7的封闭端通过支座5固定于热媒进管41上方的塔体1内壁,另一端连接有贯穿塔体1的热媒出管71,分布腔3的两侧均设有多组换热盘管8,每组换热盘管8由呈90°交叉布置的两根蛇形管连接而成,换热盘管8的底部支承于支撑架2上。
在本实用新型中,换热盘管8也可以是由一根管材按蛇形管结构弯制而成,传热混合单元的这种特制结构既不会改变原工艺的流态,也便于装置的模块化,同时,传热混合单元的首尾两个分布腔3与塔体1之间设有挡料板6,挡料板6的外沿与塔体1的内壁相适应,有效确保了塔体1内冷热流体的互混效果,进而提高了整个装置的传热效率。
如图4和图5所示,分布腔3包括腔体31,腔体31的截面为圆形或内椭圆形,以提高在塔体1内部承受外压压力的性能,腔体31的底部通过进口接管32与连接管I4连接、顶部通过出口接管33与连接管II7连接,腔体31的内壁对称设有弧形的端盖34,端盖34之间设有分隔板35,利用流体压力达到分隔板35两侧的压力平衡,腔体31的两侧均设有上下两排接口36,上排接口36与换热盘管8的出口端连接,下排接口36通过阻尼管11与换热盘管8的进口端连接,阻尼管11的长度为换热盘管8内径的5-10倍,阻尼管11的外径与换热盘管8的外径相同,阻尼管11的内径由传热学及流体力学计算确定,根据换热盘管8传热面积的大小,确定流经换热盘管8内热媒流量的大小,达到在各换热盘管8之间传热面积与管内流量的比值相等或相近,以确保换热盘管8对塔体1内流体达到等强度的换热效果。
进行阻尼管11的清水流量系数拟合实验时,为了设计的规范化,取阻尼管11的长度为换热盘管8理论内径的5倍,故φ14x2换热盘管8配用的阻尼管11长度为(14-2×2)×5=50mm,φ9x1.5换热盘管8配用的阻尼管11长度为(9-1.5×2)×5=30mm。
对于φ14x2换热盘管8配用的阻尼管11,分别对φ10、φ7.1、φ5.3、φ4.1、φ3.3五种内径进行实验,所得到数据按二次多项式拟合,其清水流量系数的关系为:
fV=-0.31262432+0.14746245di-0.001627834di 2
对应的拟合曲线图如图6所示,其中:横坐标为阻尼管11内径di,纵坐标为通过阻尼管11的流量系数fv。可知,随着阻尼管11内径di的减小,通过阻尼管11内的流量相应减少。
同理,对于φ9x1.5换热盘管8配用的阻尼管11,分别对φ6、φ4.18、φ2.8三种内径进行实验,所得到数据按二次多项式拟合,其清水流量系数的关系为:
f’V=-0.31262432+0.14746245di-0.001627834di 2
对应的拟合曲线图如图7所示,其中:横坐标为阻尼管11内径di,纵坐标为通过阻尼管11的流量系数f’v。可知,随着阻尼管11内径di的减小,通过阻尼管11内的流量也相应减少。
本实用新型使用时直接与外部管道联接即可,大大方便了操作,而且塔体1位于相邻两个传热混合单元之间的位置处设有人孔9,模块化后便于传热混合单元安装时人员、工具以及传热混合单元部件进出塔体1,使得安装检修更加方便,适用于各种粘度介质体系的换热,特别适用于高粘稠物料、热敏性物料的加热和冷却。
当热媒介质为蒸汽时,为了有效缓解管道热胀冷缩引起的振动,在连接管I4靠近热媒进管41的位置处、连接管II7靠近热媒出管71的位置处均可设置膨胀节10;如与热媒进管41和热媒出管71联接的外部管道较长,也可在外部管道的适当位置增设膨胀节10,从而达到最佳的减振效果。

Claims (7)

1.一种强化传热混合换热装置,包括塔体,其特征在于:所述塔体内从上至下间隔设有多个传热混合单元,且相邻两个所述传热混合单元之间呈90°交叉布置,所述传热混合单元包括连接管I,所述连接管I的封闭端通过支座固定于塔体内壁,另一端连接有贯穿塔体的热媒进管,所述连接管I的顶部通过并排布置的多个分布腔连接有连接管II,所述连接管II的封闭端通过支座固定于热媒进管上方的塔体内壁,另一端连接有贯穿塔体的热媒出管,所述分布腔的两侧均设有多组换热盘管,每组所述换热盘管由呈90°交叉布置的两根蛇形管连接而成,所述换热盘管的底部支承于支撑架上。
2.根据权利要求1所述的强化传热混合换热装置,其特征在于:所述传热混合单元的首尾两个分布腔与塔体之间设有挡料板,所述挡料板的外沿与塔体的内壁相适应。
3.根据权利要求1或2所述的强化传热混合换热装置,其特征在于:所述分布腔包括腔体,所述腔体的底部通过进口接管与连接管I连接、顶部通过出口接管与连接管II连接,所述腔体的内壁对称设有弧形的端盖,所述端盖之间设有分隔板,所述腔体的两侧均设有上下两排接口,上排所述接口与换热盘管的出口端连接,下排所述接口通过阻尼管与换热盘管的进口端连接。
4.根据权利要求3所述的强化传热混合换热装置,其特征在于:所述腔体的截面为圆形或内椭圆形。
5.根据权利要求3所述的强化传热混合换热装置,其特征在于:所述阻尼管的长度为换热盘管内径的5-10倍,所述阻尼管的外径与换热盘管的外径相同。
6.根据权利要求1所述的强化传热混合换热装置,其特征在于:所述塔体位于相邻两个传热混合单元之间的位置处设有人孔。
7.根据权利要求1所述的强化传热混合换热装置,其特征在于:所述连接管I靠近热媒进管的位置处、连接管II靠近热媒出管的位置处均设有膨胀节。
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