CN210346439U - 多级分离的板翅式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多级分离的板翅式换热器，包括由若干换热器垂直叠加串联构成的换热主体。每个换热器内部沿热流体流动方向依次设有进液口、进口导流区、换热区、出口导流区、出液口，每对相邻换热器之间通过封头相连，第一级换热器的进液口通过进液封头与外部的进口管道相连，最后一级换热器的出液口外接出口管道。热流体从下端进液口进入换热主体，在换热翅片中进行热交换，并在封头内完成气液分离并进入下一级换热器，直至通过最后一级换热器的出口管道排出换热主体。本实用新型的多级分离的板翅式换热器是一种可以同时进行传热和分离的换热器，且能够多次进行气液分离、多次降低工作介质的温度。根据所需温度的不同，可以选择不同的冷剂，节省了多个换热器之间连接的管道和气液分离器，且设备结构紧凑、体积小、节约占地面积。

Description

多级分离的板翅式换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，特别涉及板翅式换热器，具体涉及一种多级分离的板翅式换热器。

背景技术

一氧化碳深冷分离、乙烯、丙烷脱氢等流程中通常采用不同的冷剂来冷却分离原料气，不同温度点的冷剂对应多个换热器，同时又设置了多个气液分离罐，这样就有多个换热器和气液分离罐串联，这样造成了配管复杂，占地面积大。除此之外，由于出换热器的原料气为气液两相，为了避免出口管线的震动，需要对管线采取措施，因此管路设计更复杂。

申请号为CN201820759196.6的实用新型专利公开了一种多级式外虹吸板翅式换热器，本换热器是将用于提供冷量的丙烯物流不断输入外接的多级虹吸罐内，通过连接管输入换热器本体内部不同高度的换热段，然后在换热段的翅片中进行换热冷凝。但该设备需外接虹吸罐和多级管道，设计复杂且占地面积较大。

为了满足市场需求，亟需设计一种高效且简易的多级板翅式换热器。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有换热装置配管复杂、占地面积大等技术问题，提供了一种多级分离的板翅式换热器，能够多次进行气液分离、多次降低工作介质的温度，节省了多个换热器之间连接的管道和气液分离器，且设备结构紧凑、体积小、节约占地面积。本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种多级分离板翅式换热器，其包括由若干换热器垂直叠加串联构成的换热主体；每个所述换热器的热流体侧内部沿热流体流动方向依次设有进液口、进口导流区、换热区、出口导流区、出液口；每对相邻换热器之间通过封头相连；所述封头位于换热器外侧，封头将位于下方的换热器的出液口与相邻位于上方的换热器的进液口完全包裹并使之相互连通；封头内设置第一挡板和第二挡板，封头通过排液管和导淋管与外部连通；所述第一挡板和第二挡板均为L型挡板，包括水平部分和竖直部分；第一挡板水平部分位于出液口下方，第二挡板水平部分位于下方出液口和上方进液口之间，第一挡板和第二挡板远离换热器一侧为竖直部分，且两挡板竖直部分相对设置；第一挡板水平部分长度小于第二挡板水平部分长度，两挡板之间形成可供热流体流通的通道，用于将下方换热器出液口排出的热流体通过所述通道导入上方换热器的进液口；所述排液管与封头连通位置位于第一挡板下方；所述导淋管与封头连通位置位于封头最低处，且导淋管沿水平方向向下倾斜；第一级换热器的进液口通过进液封头与外部的进口管道相连，最后一级换热器的出液口外接出口管道。

作为优选，所述换热区内部设有若干换热翅片，相邻换热翅片之间形成供热流体流通的换热通道。

作为优选，所述进口导流区和出口导流区设有若干导流片，相邻导流片之间形成导流通道，若干所述导流通道与若干所述换热通道相连通，用于热流体的分散和收集。

作为优选，所述第一挡板水平部分均匀开设小孔，孔径为5mm。

作为优选，所述导淋管沿水平方向向下倾斜45°。

作为优选，所述出口管道为切向接管。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型是将多个串联换热器整合为一体的结构，根据流体所需温度、浓度等参数选择需要串联换热器的级数、不同温度点的冷剂种类，实现了在工程中的灵活应用；

2)本实用新型是将板翅式换热器和气液分离器整合为一体的结构，可同时实现热交换和气液分离，节省了多个换热器之间连接所需的管道和气液分离器，达到了减少换热器的台数、简化配管和节约占地面积的目的。

3)本实用新型在降低热流体出口温度的同时，不仅可以提高了出口关键组分的纯度，同时还可以增加其中某一轻组分的含量。

附图说明

图1为三级分离板翅式换热器的结构示意图。

图2为封头的结构示意图。

图中附图标记：换热器1、进液口2、进口导流区3、换热区4、出口导流区5、出液口6、换热翅片7、封头8、第一挡板9、第二挡板10、排液管11、导淋管12、进口管道13、出口管道14、进液封头15。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。

在一氧化碳深冷分离、乙烯、丙烷脱氢等流程中，热流体需要冷凝后分离出液体，气体继续进行换热器进行冷凝和分离，直至达到需要的温度和浓度。因此，现以三级分离的板翅式换热器为例来阐述和说明本实用新型技术构思的实现方式。

如图1所示，为本实用新型较佳实施例中的一种三级分离板翅式换热器，其包括由三个换热器1垂直叠加串联构成的换热主体，各换热器1之间通过焊接牢固连接；每个换热器1的热流体侧内部沿热流体流动方向依次设有进液口2、进口导流区3、换热区4、出口导流区5、出液口6，每对相邻换热器1之间通过封头8相连；第一级换热器1的进液口2通过进液封头15 与外部的进口管道13相连，第三级换热器1的出液口6外接出口管道14。在实际应用中，不仅可以通过本实施例中所示，将现有换热器1叠加串联构成换热主体；也可以通过在换热主体内部设置隔板，将换热主体分隔成所需换热级数的各换热区域，相邻换热区域被隔板完全分隔开，仅通过设置于换热主体外侧的封头8相互连通。

在本实施例中，热流体从设置在第一级换热器1外部的进口管道13通入，分别通过进液封头15和进液口2进入换热主体。换热主体通过设置在换热器1外部的壳体与外界环境分隔开，壳体包括内部隔热层和金属外壳，以减少换热器1在热交换过程中能量损失。第一级换热器1 外部进口管道13的管径应当与第一级换热器1的进液口2的口径匹配，以便热流体完全进入换热主体。

热流体从进液口2进入换热主体的第一级换热器1后，通过进口导流区3导流片的导向作用，使热流体均匀分布于换热器1底部，减少了流动死区，提高了换热效率。相邻导流片之间形成了可供热流体流通的通道，这些通道分别与换热区4内部相邻换热翅片7间形成的换热通道相连，通过换热翅片7的作用完成热交换过程。翅片类型可以根据实际进行选择，增加热流体在换热通道内的停留时间，使热交换完全。

完成部分热交换的热流体通过出口导流区5导流片的导向作用，汇集流经出液口6，随后进入封头8。封头8优选为凸形封头，可以设计为半球形。封头8位于换热器1外侧，与相邻的上下两换热器1的壳体相连，形成连续密封的换热区域，连接方式可采用焊接。封头8将位于下方的换热器1出液口6与相邻位于上方的换热器1进液口2完全包裹并使之相互连通。如图2所示，封头8内设置第一挡板9和第二挡板10，封头8通过排液管11和导淋管12与外部连通。在封头8中，第一挡板9水平部分均匀开设小孔，孔径为5mm，第一挡板9和第二挡板10均为L型挡板，包括水平部分和竖直部分。其中，两块挡板的位置需要进行合理布置：第一挡板9水平部分位于出液口6下方，第二挡板10水平部分位于下方出液口6和上方进液口2之间，第一挡板9和第二挡板10远离换热器1一侧为竖直部分，且两挡板竖直部分相对设置；第一挡板9水平部分长度小于第二挡板10水平部分长度，使得两挡板之间形成可供热流体流通的通道，用于将下方换热器1出液口6排出的热流体通过该通道导入上方换热器1的进液口2。而且，从图中可以看出，该供热流体流通的通道是这蛇形弯折的，这使得热流体在流动过程中，液体liq冷凝沉积于第一挡板9中，而气体vap则通过该通道180°弯折后进入后方区域。由于第一挡板9水平部分均匀开设小孔，因此液体会通过这些小孔进入封头8的底部，排液管11 和导淋管12的作用就是对这些液体进行排出，其中排液管11与封头8连通位置位于第一挡板 9下方，导淋管12与封头8连通位置位于封头8最低处，且导淋管12沿水平方向向下倾斜45°。

在本实施例中，热流体在换热主体内的具体流动过程如下：热流体进入封头8后，在第一挡板9和第二挡板10水平部分的引导下流动，小部分冷凝的液体通过第一挡板9水平部分设置的小孔流出，大部分热流体接触到第一挡板9的竖直部分而向上流动，随后在第二挡板10竖直部分的引导下向下流动；此时冷凝的液体在重力作用下落入封头8下方，大部分冷凝液通过排液管11流出换热系统，少部分淤积在封头8底部的冷凝液通过导淋管12排出；气体部分沿封头8向上流动，进入下一级进行热流体的换热和分离，重复第一级换热器中的过程继续进行换热；直至热流体进入第三级换热器1的出液口6，此时达到换热所需要求的热流体通过外接的出口管道14排出换热主体；出口管道14采用切向接管，加大接管尺寸，使流体在接管内气液分离，气体向上走，液体向下走，用于将气体和冷凝液分别收集。

需要注意的是，上述换热器1中，仅详细描述了热流体侧的具体结构，对其其冷流体侧的结构未做过多的描述。但在实际的换热器1中，是需要配合冷流体侧进行换热的，冷流体侧可以与热流体侧以对称结构设置，或者采用现有技术中的任何方式设置，只要能够与热流体侧换热即可，不做限定。

基于上述多级分离板翅式换热器，还可以提供一种换热方法，其步骤如下：

1)将热流体通过设置在第一级换热器1外部的进口管道13通入换热主体，从下向上流动；

2)热流体经进液口2进入进口导流区3，通过导流片将热流体均匀分布于整个换热器(1) 底部；

3)随后热流体进入换热区4，通过换热翅片7作用完成部分热交换；

4)完成部分热交换的热流体通过出口导流区5汇集，经出液口6进入封头8；

5)热流体在封头8内通过第一挡板9和第二挡板10的引导作用弯曲流动，完成气液分离；冷凝液大部分通过排液管11排出，残留的部分冷凝液通过导淋管12排出，剩余热流体沿封头 8向上流动进入下一级换热器1；

6)在后续的每一级换热器1中重复步骤2)～5)，直至热流体进入最后一级换热器1出液口6，通过外接的出口管道14排出换热主体。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种多级分离的板翅式换热器，其特征在于，包括由若干换热器(1)垂直叠加串联构成的换热主体；每个换热器(1)的热流体侧内部沿热流体流动方向依次设有进液口(2)、进口导流区(3)、换热区(4)、出口导流区(5)、出液口(6)；每对相邻换热器(1)之间通过封头(8)相连；所述封头(8)位于换热器(1)外侧，封头(8)将位于下方的换热器(1)的出液口(6)与相邻位于上方的换热器(1)的进液口(2)完全包裹并使之相互连通；封头(8)内设置第一挡板(9)和第二挡板(10)，封头(8)通过排液管(11)和导淋管(12)与外部连通；所述第一挡板(9)和第二挡板(10)均为L型挡板，包括水平部分和竖直部分；第一挡板(9)水平部分位于出液口(6)下方，第二挡板(10)水平部分位于下方出液口(6)和上方进液口(2)之间，第一挡板(9)和第二挡板(10)远离换热器(1)一侧为竖直部分，且两挡板竖直部分相对设置；第一挡板(9)水平部分长度小于第二挡板(10)水平部分长度，两挡板之间形成可供热流体流通的通道，用于将下方换热器(1)出液口(6)排出的热流体通过所述通道导入上方换热器(1)的进液口(2)；所述排液管(11)与封头(8)连通位置位于第一挡板(9)下方；所述导淋管(12)与封头(8)连通位置位于封头(8)最低处，且导淋管(12)沿水平方向向下倾斜；第一级换热器(1)的进液口(2)通过进液封头(15)与外部的进口管道(13)相连，最后一级换热器(1)的出液口(6)外接出口管道(14)。

2.如权利要求1所述的一种多级分离的板翅式换热器，其特征在于：所述换热区(4)设有若干换热翅片(7)，相邻换热翅片(7)之间形成供热流体流通的换热通道。

3.如权利要求2所述的一种多级分离的板翅式换热器，其特征在于：所述进口导流区(3)和出口导流区(5)设有若干导流片，相邻导流片之间形成导流通道，若干所述导流通道与若干所述换热通道相连通，用于热流体的分散和收集。

4.如权利要求1所述的一种多级分离的板翅式换热器，其特征在于：所述第一挡板(9)水平部分均匀开设小孔，孔径为5mm。

5.如权利要求1所述的一种多级分离的板翅式换热器，其特征在于：所述导淋管(12)沿水平方向向下倾斜45°。

6.如权利要求1所述的一种多级分离的板翅式换热器，其特征在于：所述出口管道(14)为切向接管。

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