CN208936821U - 一种套管式换热器及换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种套管式换热器及换热系统，涉及化工设备技术领域。该套管式换热器包括壳体、内管管板、外管管板、多个内管和多个外管，通过内管、内管和外管之间的缝隙以及壳程，形成三个流通通道，而在内管和外管之间的缝隙形成的通道适合于待升温或降温的流体通过，另外两个通道均是供热源和冷源通过。采用此种设计方案在不增加换热器尺寸的前提下，增加换热面积提高了换热效率。本实用新型还提供了一种换热系统，其包括上述套管式换热器，其同样具备上述优点。

Description

一种套管式换热器及换热系统

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，具体而言，涉及一种套管式换热器及换热系统。

背景技术

列管式换热器是目前化工生产中应用最广泛的的换热设备。列管的数量、管径和长度，以及壳程流体的流动形式对两种流体之间的换热效率有重要的影响。增大传热面积是一种有效的传热强化途径，但是增大传热面积不能一味依靠增大换热器尺寸来实现。

目前，工业生产中所使用的列管式换热器，列管中的流体与壳体中的流体之间通过管壁进行热交换，壳程流体的流动状态一般会通过在壳体内装折流板来加剧流体的湍动程度，而管程中的流体则通过采用异型管或在管内加装螺旋圈、金属卷片等异物来增强流体的扰动，但增加了加工的难度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种套管式换热器，旨在提升换热效率。

本实用新型的另一目的在于提供一种换热系统，其能够在不增加换热器尺寸的前提下，增加换热面积提高换热效率。

本实用新型是这样实现的：

一种套管式换热器，包括壳体、内管管板、外管管板、多个内管和多个外管；

每个内管均对应一个外管，每个内管位于对应的外管内，且内管的长度大于外管的长度，以使内管的两端均从外管内伸出，内管管板和外管管板均为两个，每个内管管板上均设置有与多个内管相配合的多个第一密封孔，每个外管管板上均设置有与多个外管相配合的多个第二密封孔；

两个内管管板分别位于内管的两端，且内管的端壁位于内管管板上的第一密封孔中；两个外管管板分别位于外管的两端，且外管的端壁位于外管管板上的第二密封孔中；

壳体上设置有内管程流体进口、内管程流体出口、外管程流体进口、外管程流体出口、壳程流体进口和壳程流体出口，内管程流体进口位于壳体沿内管延伸方向的一端，内管程流体出口位于壳体相对的另一端；

外管程流体进口和外管程流体出口均位于内管管板与外管管板之间，壳程流体进口和壳程流体出口均位于两个外管管板之间。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，外管程流体进口位于壳体靠近内管程流体出口的一端，壳程流体进口位于壳体靠近内管程流体进口的一端。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，壳体包括主壳体、内管程流体出口端盖和内管程流体进口端盖，内管程流体出口端盖和内管程流体进口端盖分别位于主壳体的两端，内管程流体进口位于内管程流体进口端盖远离主壳体的一端，内管程流体出口位于内管程流体出口端盖远离主壳体的一端。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，主壳体和内管程流体出口端盖之间设置有外管程流体进口段，主壳体和内管程流体进口端盖之间设置有外管程流体出口段；

外管从主壳体的一端延伸至相对的另一端，内管的一端位于外管程流体进口段靠近内管程流体出口端盖的一端，内管的另一端位于外管程流体出口段靠近内管程流体进口端盖的一端；

外管程流体进口位于外管程流体进口段上，外管程流体出口位于外管程流体出口段上。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，内管程流体出口端盖与外管程流体进口段通过螺栓固定，外管程流体进口段与主壳体通过螺栓固定。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，内管程流体出口端盖与外管程流体进口段的连接处设置有第一密封圈，外管程流体进口段与主壳体的连接处设置有第二密封圈。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，内管与第一密封孔的内壁焊接密封，外管与第二密封孔的内壁焊接密封。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，壳体内设置有交错设置的多个折流挡板，且每个折流挡板均与外管垂直。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，折流挡板为环盘形板、弓形板和圆缺板中的任意一种。

一种换热系统，包括上述套管式换热器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的套管式换热器，其通过内管、内管和外管之间的缝隙以及壳程，形成三个流通通道，而在内管和外管之间的缝隙形成的通道适合于待升温或降温的流体通过，另外两个通道均是供热源或冷源通过。采用此种设计方案在不增加换热器尺寸的前提下，增加换热面积提高了换热效率。本实用新型还提供了一种换热系统，其包括上述套管式换热器，其同样具备上述优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施方式提供的套管式换热器的结构示意图；

图2是图1中A-A面的断面图；

图3是图1中折流板的分布图；

图4是图1中折流板的结构示意图。

图标：100a-套管式换热器；110-壳体；111-内管程流体进口；112-内管程流体出口；113-外管程流体进口；114-外管程流体出口；115-壳程流体进口；116-壳程流体出口；10-主壳体；20-内管程流体出口端盖；30-内管程流体进口端盖；40-外管程流体进口段；50-外管程流体出口段；120-内管管板；121-第一密封孔；130-外管管板；131-第二密封孔；140-内管；150-外管；160-第一密封圈；170-第二密封圈；180-折流挡板。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参照图1和图2，本实用新型实施例提供了一种套管式换热器100a，包括壳体110、内管管板120、外管管板130、多个内管140和多个外管150。多个内管140和多个外管150的设置是为了形成缝隙形式的流通通道，增加换热面积。

具体地，每个内管140均对应一个外管150，每个内管140位于对应的外管150内，且内管140的长度大于外管150的长度，以使内管140的两端均从外管150内伸出，内管管板120和外管管板130均为两个，每个内管管板120上均设置有与多个内管140相配合的多个第一密封孔121，每个外管管板130上均设置有与多个外管150相配合的多个第二密封孔131；两个内管管板120分别位于内管140的两端，且内管140的端壁位于内管管板120上的第一密封孔121中；两个外管管板130分别位于外管150的两端，且外管150的端壁位于外管管板130上的第二密封孔131中。

在一些实施例中，内管140与第一密封孔121的内壁焊接密封，外管150与第二密封孔131的内壁焊接密封。在其他的实施例中也可以采用设置密封环等常用密封部件进行密封。

进一步地，壳体110上设置有内管程流体进口111、内管程流体出口112、外管程流体进口113、外管程流体出口114、壳程流体进口115和壳程流体出口116，内管程流体进口111位于壳体110沿内管140延伸方向的一端，内管程流体出口112位于壳体110相对的另一端；外管程流体进口113和外管程流体出口114均位于内管管板120与外管管板130之间，壳程流体进口115和壳程流体出口116均位于两个外管管板130之间。

需要说明的是，本实用新型实施例提供的套管式换热器100a其能够形成三条流通通道，待加热流体从外管程流体进口113流入，通过内管140和外管150之间的缝隙从外管程流体出口114流出；热源流体一方面从内管程流体进口111流入从内管程流体出口112流出，另一方面从壳程流体进口115流入并从壳程流体出口116流出。冷却过程也是相似的原理进行，在此不做过多赘述。因此，本实用新型实施例提供的套管式换热器100a其通过形成三条流通通道，使待加热或冷却的物流从内管140和外管150之间的缝隙通过，在不增加换热器尺寸的前提下提高了换热效率。

优选地，外管程流体进口113位于壳体110靠近内管程流体出口112的一端，壳程流体进口115位于壳体110靠近内管程流体进口111的一端。这样，能够使待处理的物流发生逆流的换热过程，增加传热效果，提高传热效率。

进一步地，壳体110包括主壳体10、内管程流体出口端盖20和内管程流体进口端盖30，内管程流体出口端盖20和内管程流体进口端盖30分别位于主壳体10的两端，内管程流体进口111位于内管程流体进口端盖30远离主壳体10的一端，内管程流体出口112位于内管程流体出口端盖20远离主壳体10的一端。两个端盖的设置是为了便于拆卸，检修管道情况并有利于实现内管管板120与内管140之间的密封。

进一步地，主壳体10和内管程流体出口端盖20之间设置有外管程流体进口段40，主壳体10和内管程流体进口端盖30之间设置有外管程流体出口段50；外管150从主壳体10的一端延伸至相对的另一端，内管140的一端位于外管程流体进口段40靠近内管程流体出口端盖20的一端，内管140的另一端位于外管程流体出口段50靠近内管程流体进口端盖30的一端；外管程流体进口113位于外管程流体进口段40上，外管程流体出口114位于外管程流体出口段50上。当需要进行检修时可以通过拆卸两个端盖以及外管程流体进口段40、外管程流体出口段50，方便检修内管管板120和外管管板130的密封处，使整个换热器的结构设计更加科学，操作更加方便。

在一些实施例中，内管程流体出口端盖20与外管程流体进口段40通过螺栓固定，外管程流体进口段40与主壳体10通过螺栓固定。几段的连接处均通过螺栓进行固定，结构的强度高，且拆卸方便。

为了增加各段连接处的密封效果，内管程流体出口端盖20与外管程流体进口段40的连接处设置有第一密封圈160，外管程流体进口段40与主壳体10的连接处设置有第二密封圈170。两端的结构相似，另一端的结构不做过多赘述。

在一些实施例中，壳体110内设置有交错设置的多个折流挡板180，且每个折流挡板180均与外管150垂直。折流挡板180的设置能够增强对流体的扰动，加剧流体的湍动程度。

具体地，参照图1、图3和图4，折流挡板180为环盘形板、弓形板和圆缺板中的任意一种。在其他实施例中，折流挡板180也可以根据需要设计成图3中的S形。

为了更清晰的了解工作原理，下面以冷却过程和加热过程为例进行工作原理的介绍。在冷却过程中，低温流体通过内管程流体进口111进入内管程流体进口端盖30内部腔体中，流经内管140到达内管程流体出口端盖20的内部腔体，从内管程流体出口112排出；另一路冷却液从壳程流体进口115进入主壳体10内腔，沿着折流挡板180形成的通道流通到达壳程流体出口116排出；高温物料从外管程流体进口113进入外管程流体进口段40腔体，流经内管140外壁与外管150内壁之间的空隙到达外管程流体出口段50腔体，由外管程流体出口114排出，由于内管140内的冷却液与主壳体10内冷却液同时对高温物料进行冷却，相反的流动方向使冷热流体始终保持较大温度梯度，冷凝效果增强。

在加热过程中，高温流体介质通过内管程流体进口111进入内管程流体进口端盖30内部腔体中，流经内管140到达内管程流体出口端盖20的内部腔体，从内管程流体出口112排出；另一路高温流体从壳程流体进口115进入主壳体10内腔，沿着折流挡板180形成的通道流通到达壳程流体出口116排出；低温物料从外管程流体进口113进入外管程流体进口段40腔体，流经内管140外壁与外管150内壁之间的空隙到达外管程流体出口段50腔体，由外管程流体出口114排出，由于内管140内的高温液与主壳体10内高温液同时对低温物料进行加热，相反的流动方向使冷热流体始终保持较大温度梯度，加热效果增强。

本实用新型实施例还提供了一种换热系统，其包括上述套管式换热器100a，还可以包括热源产生装置、冷源产生装置，其中热源产生装置产生加热用的热源物流，冷源产生装置用于产生冷却用的冷源物流。该换热系统同样能够在不增加换热器尺寸的前提下，提高换热面积和换热效率。

综上所述，本实用新型提供了一种套管式换热器，其通过内管、内管和外管之间的缝隙以及壳程，形成三个流通通道，而在内管和外管之间的缝隙形成的通道适合于待升温或降温的流体通过，另外两个通道均是供热源和冷源通过。采用此种设计方案在不增加换热器尺寸的前提下，增加换热面积提高了换热效率。本实用新型实施例还提供了一种换热系统，其包括上述套管式换热器，同样具备上述优点。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种套管式换热器，其特征在于，包括壳体、内管管板、外管管板、多个内管和多个外管；

每个所述内管均对应一个所述外管，每个所述内管位于对应的所述外管内，且所述内管的长度大于所述外管的长度，以使所述内管的两端均从所述外管内伸出，所述内管管板和所述外管管板均为两个，每个所述内管管板上均设置有与多个所述内管相配合的多个第一密封孔，每个所述外管管板上均设置有与多个所述外管相配合的多个第二密封孔；

两个所述内管管板分别位于所述内管的两端，且所述内管的端壁位于所述内管管板上的所述第一密封孔中；两个所述外管管板分别位于所述外管的两端，且所述外管的端壁位于所述外管管板上的所述第二密封孔中；

所述壳体上设置有内管程流体进口、内管程流体出口、外管程流体进口、外管程流体出口、壳程流体进口和壳程流体出口，所述内管程流体进口位于所述壳体沿所述内管延伸方向的一端，所述内管程流体出口位于所述壳体相对的另一端；

所述外管程流体进口和所述外管程流体出口均位于所述内管管板与所述外管管板之间，所述壳程流体进口和所述壳程流体出口均位于两个所述外管管板之间。

2.根据权利要求1所述的套管式换热器，其特征在于，所述外管程流体进口位于所述壳体靠近所述内管程流体出口的一端，所述壳程流体进口位于所述壳体靠近所述内管程流体进口的一端。

3.根据权利要求2所述的套管式换热器，其特征在于，所述壳体包括主壳体、内管程流体出口端盖和内管程流体进口端盖，所述内管程流体出口端盖和所述内管程流体进口端盖分别位于所述主壳体的两端，所述内管程流体进口位于所述内管程流体进口端盖远离所述主壳体的一端，所述内管程流体出口位于所述内管程流体出口端盖远离所述主壳体的一端。

4.根据权利要求3所述的套管式换热器，其特征在于，所述主壳体和所述内管程流体出口端盖之间设置有外管程流体进口段，所述主壳体和所述内管程流体进口端盖之间设置有外管程流体出口段；

所述外管从所述主壳体的一端延伸至相对的另一端，所述内管的一端位于所述外管程流体进口段靠近所述内管程流体出口端盖的一端，所述内管的另一端位于所述外管程流体出口段靠近所述内管程流体进口端盖的一端；

所述外管程流体进口位于所述外管程流体进口段上，所述外管程流体出口位于所述外管程流体出口段上。

5.根据权利要求4所述的套管式换热器，其特征在于，所述内管程流体出口端盖与所述外管程流体进口段通过螺栓固定，所述外管程流体进口段与所述主壳体通过螺栓固定。

6.根据权利要求5所述的套管式换热器，其特征在于，所述内管程流体出口端盖与所述外管程流体进口段的连接处设置有第一密封圈，所述外管程流体进口段与所述主壳体的连接处设置有第二密封圈。

7.根据权利要求1所述的套管式换热器，其特征在于，所述内管与所述第一密封孔的内壁焊接密封，所述外管与所述第二密封孔的内壁焊接密封。

8.根据权利要求1所述的套管式换热器，其特征在于，所述壳体内设置有交错设置的多个折流挡板，且每个所述折流挡板均与所述外管垂直。

9.根据权利要求8所述的套管式换热器，其特征在于，所述折流挡板为环盘形板、弓形板和圆缺板中的任意一种。

10.一种换热系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的套管式换热器。