CN208042830U - 一种模块化换热单体及使用该模块化换热单体的换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块化换热单体，包括一立方体换热主体（10），所述换热主体（10）设置有多个第一流体通孔（20）和多个第二流体通孔（30），所述多个第一流体通孔和第二流体通孔垂直交错设置，换热主体（10）上还设置有连通多个第一流体通孔的第一流体入口管箱（21）及第一流体出口管箱（22）以及连通多个第二流体通孔的第二流体入口管箱（31）和第二流体出口管箱（32），所述多个第一流体通孔与第二流体通孔交错排列。本实用新型还公开了使用该模块化换热单体的换热器。本实用新型的模块化换热单体及换热器，其流体通孔采用机加工方式，取消传统换热器的管板，彻底解决了泄漏问题。

Description

一种模块化换热单体及使用该模块化换热单体的换热器

技术领域

本实用新型涉及一种换热器，特别涉及一种使用灵活的模块化换热单体及使用该模块化换热单体的换热器。

背景技术

在现代化生产中，换热器是进行介质热交换的专用设备。其中，管壳式换热器是一种应用最为广泛的换热器，使用在石油化工、精细化工、油气、煤化工、核电等各种领域。

管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行换热管束，管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动,一种在管外流动，管束的壁面即为传热面。管壳式换热器最突出的一个问题是，换热管与管板的接头非常容易泄漏。一台大型换热器可能有上万根换热管，即存在两万以上换热管接头。在一些绝对禁止介质混合的场合（例如核电主回路）换热管与管板接头的检测至关重要。即使这样，也常常发生因极小的缺陷而导致泄漏，进而造成生产中断、带来巨大损失。克服泄漏通常的方法只能采取堵管来避免泄漏，所以一般换热器在传热计算时会有5%以上的富余量。

虽然在实际工程中，为了避免介质混合，可以采用一种双管板结构的换热器，但是这种换热器内层管板与换热管的连接限于结构只能采用胀接形式，这对于高温或高压工况不适用，所以使用场合非常有限。

发明内容

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题提出一种模块化换热单体，其打破原有换热器的制造理念禁锢，以机加工形式加工为换热单体模块，彻底解决了换热管和管板连接处的泄漏。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种模块化换热单体，包括一立方体换热主体10，所述换热主体10设置有多个第一流体通孔20和多个第二流体通孔30，所述多个第一流体通孔和第二流体通孔垂直交错设置，换热主体10上还设置有连通多个第一流体通孔的第一流体入口管箱21及第一流体出口管箱22以及连通多个第二流体通孔的第二流体入口管箱31和第二流体出口管箱32，所述多个第一流体通孔与第二流体通孔交错排列，第一流体入口管箱21及第一流体出口管箱22分别具有第一流体入口23和第一流体出口24，第二流体入口管箱31和第二流体出口管箱32分别具有第二流体入口33和第二流体出口34。

其中，所述第一流体入口管箱21、第一流体出口管箱22、第二流体入口管箱31和第二流体出口管箱32为近似半球状管箱。所述第一流体通孔和第二流体通过为多排交错设置。所述第一流体通孔和第二流体通孔为机加工钻孔而成。

本实用新型还提供了一种使用模块化换热单体的换热器，所述换热器包括多个换热单体1，所述换热单体1包括一立方体换热主体10，所述换热主体10设置有多个第一流体通孔20和多个第二流体通孔30，所述多个第一流体通孔和第二流体通孔垂直交错设置，换热主体10上还设置有连通多个第一流体通孔的第一流体入口管箱21及第一流体出口管箱22以及连通多个第二流体通孔的第二流体入口管箱31和第二流体出口管箱32，所述多个第一流体通孔与第二流体通孔交错排列，第一流体入口管箱21及第一流体出口管箱22分别具有第一流体入口23和第一流体出口24，第二流体入口管箱31和第二流体出口管箱32分别具有第二流体入口33和第二流体出口34，所述换热单体1以串联、并联任一或其组合方式连接。

其中，所述第一流体入口管箱21、第一流体出口管箱22、第二流体入口管箱31和第二流体出口管箱32为近似半球状管箱。所述第一流体通孔和第二流体通孔为多排交错设置。所述第一流体通孔和第二流体通孔为机加工钻孔而成。

本实用新型所能达到的有益效果是：

1.本实用新型的模块化换热单体，其流体通孔采用机加工方式，取消传统换热器的管板，彻底解决了泄漏问题。

2.本实用新型的模块化换热单体使用灵活，可根据需要并联或串联组成各种形式的换热器，对于设备厂房、场地空间等要求大大降低。

3.本实用新型换热单体和换热器方便检修，一旦发现缺陷只需更换相应换热单体即可。

4.本实用新型的换热单体可以规格化，便于加工制造。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例一的模块化换热单体三维立体图。

图2为图1所示的模块化换热单体的四分之一剖视图。

图3A-3B为根据本实用新型实施例的模块化换热单体流路图。

图4为本实用新型的使用图1所示模块化换热单体的组成的一种换热器。

图5为本实用新型使用图1所示模块化换热单体的组成的另一种换热器。

图6为本实用新型使用图1所示模块化换热单体的组成的又一种换热器。

具体实施方式

参阅图1-图2，为本实用新型一实施例的一种模块化换热单体示意图，其包括一换热主体10，换热主体10为一立方体，优选为一正方体。所述换热主体10设置有以机加工形式钻得多排第一流体通孔20和多排第二流体通孔30，第一流体通孔和第二流体通孔相互垂直且各排交错设置，以利于充分换热。换热主体10上还设置有连通多个第一流体通孔的第一流体入口管箱21及第一流体出口管箱22，该第一流体入口管箱21及第一流体出口管箱22可采用近似半球状的管箱且分别设置有第一流体入口23和第一流体出口24。类似地，作为第二流体的流路，第二流体通孔30也具有一第一流体通孔相同的结构设计，连通多个第二流体通孔的第二流体入口管箱31及第一流体出口管箱32，该第二流体入口管箱31及第二流体管箱32分别设置有第二流体入口33和第二流体出口34。

参阅图3A-3B，为本实用新型实施例一的换热单体的流路示意图，第一流体/第二流体分别从第一/第二流体入口经第一/第二流体入口管箱进入多个第一/第二流体通孔后，再经第一/第二流体出口管箱由第一流体出口流出。第一流体和第二流体在换热主体内进行充分热交换。

本实用新型取消传统换热器的管板，以机加工保证第一流体通孔和第二流体通孔彻底隔离，解决了传统换热器管板连接处的泄漏问题。

参阅图4，为本实用新型的一种由多个换热单体1串联组成的换热器，在进行串接是，前一换热单体的第一流体的出口与相邻的后换热单体的第一流体的进口相连接，第二流体的流路连接方式亦如此，根据需求计算出所需要的换热单体的数量。

在一些场地受到限制的场所，利用本实用新型的换热单体依然可以自由组合成适应使用场所的换热器，参阅图5、图6，可以组合成多排并列的、绕开障碍物的换热器。

事实上，本领域技术人员可以根据掌握的常识，将本实用新型的换热器与传统的固定式管板换热器进行对比。假设两者总长都为3960mm，截面外形尺寸大致为500mm*700mm，第一流体流路的开孔尺寸均为19mm，两者换热面积计算如下：

本实用新型的换热面积为：19*π*14*7*2*360*10≈42.1 m²。

传统换热器的换热面积为：按照最大布管方式，管间距25mm，在DN500的筒体内布管307根，其换热面积为：19*π*2851*307≈52.2 m²。

由以上数据可知，传统换热器仅管子与管板接头就有307*2=614个，而本很强的换热器只需要接管之间相互对接接头9*2*2*4=144个，发生泄漏的风险减少了（614-144）/614=76.5%，而且，两者在传热面积上只是略有差距；同时，没有折流板、拉杆、挡管/杆、防冲板等各种内部构件，也没有可能产生的流体震动风险；最后，由于新结构只是由不同的单体模块及连接法兰构成，也就没有了传统形式的设备法兰、封头、管板等各种零件，便于采购制作。

进一步地，本实用新型的模块化的换热单体便于维修。传统换热器如果使用后发现泄漏，一般采取堵管的形式，但如果反复堵管，必将影响传热效率。而模块化的换热单体，一旦发现泄漏等情况，只需要更换单体部件。模块化单体便于制造、运输。由于单体几乎是定形产品，由客户需要任意组装。所以在制造周期上将大大由于非定形产品。平时也可以按照产能均衡条件生产，一旦有需要便能迅速组装发货，减少制造周期。

唯以上所述者，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能以之限定本实用新型实施之范围；即大凡依本实用新型专利范围所作之均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖之范围内。

Claims (8)

1.一种模块化换热单体，其特征在于，包括一立方体换热主体（10），所述换热主体（10）设置有多个第一流体通孔（20）和多个第二流体通孔（30），所述多个第一流体通孔和第二流体通孔垂直交错设置，换热主体（10）上还设置有连通多个第一流体通孔的第一流体入口管箱（21）及第一流体出口管箱（22）以及连通多个第二流体通孔的第二流体入口管箱（31）和第二流体出口管箱（32），所述多个第一流体通孔与第二流体通孔交错排列，第一流体入口管箱（21）及第一流体出口管箱（22）分别具有第一流体入口（23）和第一流体出口（24），第二流体入口管箱（31）和第二流体出口管箱（32）分别具有第二流体入口（33）和第二流体出口（34）。

2.根据权利要求1所述的模块化换热单体，其特征在于，所述第一流体入口管箱（21）、第一流体出口管箱（22）、第二流体入口管箱（31）和第二流体出口管箱（32）为近似半球状的管箱。

3.根据权利要求1所述的模块化换热单体，其特征在于，所述第一流体通孔和第二流体通过为多排交错设置。

4.根据权利要求1所述的模块化换热单体，其特征在于，所述第一流体通孔和第二流体通孔为机加工钻孔而成。

5.一种使用模块化换热单体的换热器，其特征在于，

所述换热器包括多个换热单体（1），

所述换热单体（1）包括一立方体换热主体（10），所述换热主体（10）设置有多个第一流体通孔（20）和多个第二流体通孔（30），所述多个第一流体通孔和第二流体通孔垂直交错设置，换热主体（10）上还设置有连通多个第一流体通孔的第一流体入口管箱（21）及第一流体出口管箱（22）以及连通多个第二流体通孔的第二流体入口管箱（31）和第二流体出口管箱（32），所述多个第一流体通孔与第二流体通孔交错排列，第一流体入口管箱（21）及第一流体出口管箱（22）分别具有第一流体入口（23）和第一流体出口（24），第二流体入口管箱（31）和第二流体出口管箱（32）分别具有第二流体入口（33）和第二流体出口（34），

所述换热单体（1）以串联、并联任一或其组合方式连接。

6.根据权利要求5所述的使用模块化换热单体的换热器，其特征在于，所述第一流体入口管箱（21）、第一流体出口管箱（22）、第二流体入口管箱（31）和第二流体出口管箱（32）为近似半球状管箱。

7.根据权利要求5所述的使用模块化换热单体的换热器，其特征在于，所述第一流体通孔和第二流体通孔为多排交错设置。

8.根据权利要求5所述的使用模块化换热单体的换热器，其特征在于，所述第一流体通孔和第二流体通孔为机加工钻孔而成。