CN208887421U - 一种高效热交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效热交换器，其涉及热交换器领域，旨在解决现有技术通常采用管板式热交换器对物料溶液进行加热，而管板式热交换器由于换热管为柱状，料液通入换热管束后，与从热源入口通入的热源接触面积较为局限，换热不够充分，使得热交换器的换热效果不甚理想的问题，其技术方案要点是由上至下依次连接的原料入口部、壳体以及原料出口部，壳体侧壁上下两侧分别设置有热源入口和换热出口，壳体内设置有换热管束，换热管束上下两侧分别设置有上蜂窝板和下蜂窝板，换热管束包括若干换热管，所述换热管上设置有若干球状节，达到了具有增大换热管束与热源接触面积，使料液能够与热源进行充分的热交换，拥有较好换热效果的优势。

Description

一种高效热交换器

技术领域

本实用新型涉及一种热交换器，更具体地说，它涉及一种高效热交换器。

背景技术

热交换器是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用。

针对现有技术中的管板式热交换器，由于其换热管为柱状，在对物料溶液进行加热，料液通入换热管束后，与热交换器内部通入的热源接触面积较为局限，换热不够充分，从而使得热交换器的换热效果不甚理想，此问题亟待解决。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种高效热交换器，具有增大换热管束与热源接触面积，使料液能够与热源进行充分的热交换，拥有较好换热效果的优势。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高效热交换器，包括由上至下依次连接的原料入口部、壳体以及原料出口部，所述壳体侧壁上下两侧分别设置有热源入口和冷凝出口，壳体内设置有若干换热管束，所述换热管束上下两侧分别设置有上蜂窝板和下蜂窝板；

所述换热管束包括若干换热管，所述换热管的上下两端分别与上蜂窝板和下蜂窝板连通，所述换热管上设置有若干球状节。

通过采用上述技术方案，球状节的设置能够增大热源与换热管的接触面积，并且能够增大换热管的容积；且每一个球状节的侧壁均可视为一扰动源，料液在球状节内流动时能够多次改变其流动路径，增强了料液在换热管内的紊流程度。同时料液能够在各个球状节的近壁面加速，减薄了热边界层的厚度，料液与球状节的换热系数也会增大，从而使得整个热交换器在相同体积的情况下即能够具有较大的换热面积，拥有更优良的换热效果。

进一步地，若干所述换热管呈螺旋状缠绕排列。

通过采用上述技术方案，换热管束的管程长度有所延长，同时还改变了壳程内加热流体的状态，使流体呈现强烈的湍流效果。将换热管束螺旋缠绕还能有效消除管道振动与因热胀冷缩变形产生的应力，延长了整个热交换器的使用寿命。

进一步地，相邻的两个所述换热管的球状节交错设置。

通过采用上述技术方案，交错设置的球状节可使换热管束缠绕设置更多的换热管，即可在换热过程中通入更多料液，热源入口通入热源时，即与交错设置在不同高度上的且具有较大接触面积的球状节接触，进一步提高热交换效果。

进一步地，所述球状节内设置有搅动料液的旋流装置。

通过采用上述技术方案，旋流装置的设置能够进一步增加料液位于换热管内的紊流程度，同时料液经过旋流装置后，其还能够与球状节侧壁均匀接触，达到更好的换热效果。

进一步地，所述旋流装置包括圆心盘、旋流叶片和圆环支架，所述圆环支架固定设置在球状节内侧壁上，所述旋流叶片倾斜设置，所述旋流叶片一端与圆心盘固定连接，并沿圆心盘的圆周方向阵列，另一端与圆环支架固定连接。

通过采用上述技术方案，料液从设置在壳体顶部的原料入口流入，经过上蜂窝板流入换热管束，流经旋转叶片形成涡流，使料液料液流与球状节侧壁均匀接触。

进一步地，所述原料入口部与所述原料出口部均呈半圆球状，所述壳体呈圆柱形。

通过采用上述技术方案，将原料进口部、原料出口部设计为半圆球状，将壳体设计为圆柱形能够使得整个热交换器内部的所承受的气体压力更加均匀，从而不易发生局部变形，延长了使用寿命。

进一步地，所述换热管的壁厚为0.7mm～2.6mm。

通过采用上述技术方案，将换热管的壁厚设计为0.7mm～2.6mm之间，能够使得管程内的原料与壳程内的加热流体换热更加充分，同时又能满足抗压要求。

进一步地，所述原料入口部与所述壳体可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，拆除原料进口部能够方便对壳体内的换热管束进行冲洗，及时清理换热管束内结成的污垢，整个热交换器的换热效率也不易受到由于换热管束内结成的污垢堵塞其内部而减小压降的影响。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、采用了在换热管上设置球状节的设计，从而产生增大料液与热源接触面积的效果；

2、采用了在球状节内设置旋流装置的设计，从而进一步增加了料液的紊流程度，同时产生料液与球状节侧壁均匀接触的效果；

3、采用了原料入口部与壳体可拆卸连接，从而产生方便对壳体内的换热管束进行冲洗的效果。

附图说明

图1为本实施例中用于体现整体的结构示意图；

图2为本实施例中用于体现换热管束的结构示意图；

图3为本实施例中用于体现球状节的内部旋流装置的结构示意图。

图中：1、原料入口部；2、壳体；3、原料出口部；4、换热管束；41、换热管；411、球状节；42、上蜂窝板；43、下蜂窝板；5、旋流装置；51、圆心盘；52、旋流叶片；53、圆环支架；6、热源入口；7、换热出口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例：

一种高效热交换器，参照图1，其包括原料入口部1、壳体2和原料出口部3，原料入口部1在与壳体2的上端螺纹连接，原料出口部3与壳体2下端相连。在壳体2的侧壁且靠近原料入口部1设置有热源入口6，壳体2的侧壁且靠近原料出口部3设置有换热出口7。

参照图1，原料入口部1、原料出口部3均设计为半圆球状同时壳体2设计为圆柱形，其能够使得整个热交换器内部的所承受的气体压力更加均匀，从而不易发生局部变形，延长了热交换器的使用寿命。

参照图2，在壳体2内位于其与原料入口部1、原料出口部3的连接处分别设有上蜂窝板42和下蜂窝板43。上蜂窝板4与下蜂窝板5之间设置有换热管束4，换热管束4由若干呈螺旋状缠绕排布的换热管41组成，换热管41的壁厚为1.4mm，换热管41的两端分别与上蜂窝板42、下蜂窝板43上对应的分液孔连通。在每个换热管41上沿其缠绕方向均匀设置有若干球状节411，相邻两个换热管41上的球状节411交错设置。

由于换热管41通过螺旋缠绕方式排布，可使壳体2内换热管41的数量尽可能多，进而更多的料液可通过换热管束4进行热交换，并且换热管束4的管程长度有所延长，同时还改变了管程内加热流体的状态，使流体呈现强烈的湍流效果。将换热管束4螺旋缠绕还能有效消除管道振动与因热胀冷缩变形产生的应力，延长了整个热交换器的使用寿命。换热管41上均匀设置的球状节411能够增大热源与换热管41的接触面积，同时能够增大换热管41的容积。并且每一个球状节411的侧壁均可视为一扰动源，料液在球状节411内流动时能够多次改变其流动路径，增强了料液在换热管41内的紊流程度。同时料液能够在各个球状节411的近壁面加速，减薄了热边界层的厚度，料液与球状节411的换热系数也会增大，从而使得整个热交换器在相同体积的情况下即能够具有较大的换热面积，拥有更优良的换热效果；相邻两个换热管41上的球状节411交错设置，优点在于，交错设置的球状节411可减少每个换热管41所占据的空间，可在换热管束4中排列更多的换热管41，并且当热源通入热交换器时，可充分与每个球状节411接触，换热效果更佳优良；壁厚为1.4mm的换热管41为0.7mm～2.6mm范围之间的最优选值，在满足抗压要求的同时，能够使得管程内的原料与壳程内的加热流体换热最为充分。

参照图3，球状节411由上下两部分半球节焊接固定组成，球状节411内设置有旋流装置5，旋流装置5包括圆心盘51、旋流叶片52和圆环支架53，旋流叶片52倾斜设置，旋流叶片52一端与圆心盘51固定连接，并沿圆心盘51的圆周方向阵列，另一端与圆环支架53固定连接。圆心盘51与旋流叶片52通过圆环支架53焊接于半球节内，以完成整个旋流装置5的安装工作。

工作原理如下：

将料液通过原料入口部1流入，通过上蜂窝板42的分液作用进入各个换热管41内，同时热源入口6处通入热源并对料液进行热交换。当料液流入球状节411时，流经设置在球状节411内的旋流装置5，通过旋流叶片52的导向作用，使球状节411内的料液形成涡旋，增加了料液的紊流程度，并同时与球状节411的侧壁均匀接触。

当料液换热结束后，从原料出口部3排出，同时热源也从换热出口7处排出。原料入口部1与壳体2之间为可拆卸的螺纹连接，拆除原料入口部1时能够方便对壳体2内的换热管束4进行冲洗，及时清理换热管束4内结成的污垢，整个热交换器的换热效率也不易受到由于换热管束4内结成的污垢堵塞其内部而减小压降的影响。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种高效热交换器，包括由上至下依次连接的原料入口部(1)、壳体(2)以及原料出口部(3)，所述壳体(2)侧壁上下两侧分别设置有热源入口(6)和换热出口(7)，所述壳体(2)内设置有换热管束(4)，所述换热管束(4)上下两侧分别设置有上蜂窝板(42)和下蜂窝板(43)，其特征在于：所述换热管束(4)包括若干换热管(41)，所述换热管(41)的上下两端分别与上蜂窝板(42)和下蜂窝板(43)连通，所述换热管(41)上设置有若干球状节(411)。

2.根据权利要求1所述的高效热交换器，其特征在于：若干所述换热管(41)呈螺旋状缠绕排列。

3.根据权利要求2所述的高效热交换器，其特征在于：设置在相邻的两个所述换热管(41)上的球状节(411)交错设置。

4.根据权利要求3所述的高效热交换器，其特征在于：所述球状节(411)内设置有搅动料液的旋流装置(5)。

5.根据权利要求4所述的高效热交换器，其特征在于：所述旋流装置(5)包括圆心盘(51)、旋流叶片(52)和圆环支架(53)，所述圆环支架(53)固定设置在球状节(411)内侧壁上，所述旋流叶片(52)倾斜设置，所述旋流叶片(52)一端与圆心盘(51)固定连接，并沿圆心盘(51)的圆周方向阵列，另一端与圆环支架(53)固定连接。

6.根据权利要求5所述的高效热交换器，其特征在于：所述原料入口部(1)与所述原料出口部(3)均呈半圆球状，所述壳体(2)呈圆柱形。

7.根据权利要求6所述的高效热交换器，其特征在于：所述换热管(41)的壁厚为0.7mm～2.6mm。

8.根据权利要求1-7任一所述的高效热交换器，其特征在于：所述原料入口部(1)与所述壳体(2)可拆卸连接。