CN212133386U - 一种集散式管壳换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种集散式管壳换热器，包括管壳；设置在所述管壳内的若干散热管，所述散热管内流通有第一流体；以及设置在所述管壳内的若干折流机构，所述第二流体在所述折流机构内流动，并且所述折流机构构造成在所述第二流体流动的过程中间隔式沿所述管壳的径向汇聚和分散；其中，所述第一流体和所第二流体通过散热管隔离并产生热交换。本实用新型其设置折流机构，使壳程内流动途径多次聚合发散，在延长了流体在管程内流动路径的同时，克服了传统折流板易形成流动死区的缺陷。

Description

一种集散式管壳换热器

技术领域

本实用新型涉及一种集散式管壳换热器，属于换热器设备领域。

背景技术

管壳式换热器具有结构简单、制造技术成熟、标准规范体系完善、操作弹性大等优点，适用于各种复杂操作工况。但由于其结构优化手段有限，且冷热流体在管壳操作条件下物理性质复杂，导致管壳式换热器在较低的传热系数下进行工作，需求传热面积大、占地面积大、换热器的成本较高。通过实施强化传热管、管内插入或改变折流板几何结构可以显著地提高换热器的传热系数，从而可以提高换热网络综合的柔性和适应性，并影响换热网络综合的优化结果。

在现有的管壳式换热器中，引导壳程流体引导的过程中，采用遮挡部分壳程截面引导流体流向的方式，使流体与尽可能多换热管接触来提高换热效率。这种方法容易出现流动死区，使整个流体产生局部温度畸变而降低了换热均衡度。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本实用新型提出了一种集散式管壳换热器，其设置折流机构，使壳程内流动途径多次聚合发散，在延长了流体在管程内流动路径的同时，克服了传统折流板易形成流动死区的缺陷，从而使整个壳程流体各区域换热更为均衡。

为了实现以上实用新型目的，本实用新型提出了一种集散式管壳换热器，包括：

管壳；

设置在所述管壳内的若干散热管，所述散热管内流通有第一流体；以及

设置在所述管壳内的若干折流机构，所述第二流体在所述折流机构内流动，并且所述折流机构构造成在所述第二流体流动的过程中间隔式沿所述管壳的径向汇聚和分散；

其中，所述第一流体和所第二流体通过散热管隔离并产生热交换。

本实用新型的进一步改进在于，所述管壳包括圆筒形的管程主体，所述管程主体的两端设置有弧形的管程罩，所述管程罩包括设置在所述管壳一端的第一管程罩和设置在另一端的第二管程罩。

本实用新型的进一步改进在于，所述管程主体与所述管程罩之间设置有封板，所述封板和所述管程罩之间形成第一流体空间；所述封板与所述管程主体之间形成第二流体空间；

两端的所述第一流体空间通过所述散热管相连通，所述第一流体空间和所述第二流体空间之间不连通。

本实用新型的进一步改进在于，所述第一管程罩上设置有第一流体进液口，所述第二管程罩上设置有第一流体出液口；

所述第一流体通过所述第一流体进液口进入到第一流体空间内，并穿过散热管和另一个第一流体空间，最后从所述第一流体出液口流出。

本实用新型的进一步改进在于，所述管程主体的一端的侧面设置有第二流体进液口，另一端的侧面设置有第二流体出液口；

所述第二流体通过所述第二流体进液口进入到所述第二流体空间内，并穿过所述折流机构后通过所述第二流体出液口流出。

本实用新型的进一步改进在于，所述折流机构包括间隔设置的散流板和聚流板；所述第二流体在所述第二流体空间内流动的过程中，通过所述散流板时所述第二流体沿所述管程主体的径向散流，通过所述聚流板时沿所述管程主体的径向方向汇聚。

本实用新型的进一步改进在于，所述聚流板的中部有聚水孔，所述聚水孔上设置有聚水导流缘，所述聚水导流缘的内壁上设置有若干第一螺旋引流槽。

本实用新型的进一步改进在于，所述散流板的半径小于所述聚流板的半径，所述散流板的边缘与所述管程主体的内壁相连，所述散流板的边缘与所述管程主体的内壁之间具有一定的间隙。

本实用新型的进一步改进在于，所述散流板的中部设置有散流尖头，所述散流尖头上设置有若干第二螺旋引流槽。

本实用新型的进一步改进在于，所述散流板和所述聚流板上均设置有若干过管孔，所述散热管穿过所述过管孔；所述散流板和所述聚流板之间通过若干连接柱固定相连。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的一种集散式管壳换热器，其设置折流机构，使壳程内流动途径多次聚合发散，在延长了流体在管程内流动路径的同时，克服了传统折流板易形成流动死区的缺陷，从而使整个壳程流体各区域换热更为均衡，另外通过对聚、散流板的结构优化，使能够使折流变向的过程更为顺畅和高效，进一步提高了换热效率。

附图说明

下面将结合附图来对本实用新型的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示为本实用新型的一个实施例的集散式管壳换热器的结构示意图，显示了管壳的结构；

图2所示为本实用新型的一个实施例的集散式管壳换热器的结构示意图，显示了管壳内部及折流机构的结构；

图3所示为本实用新型的一个实施例的集散式管壳换热器的爆炸图；

图4所示为本实用新型的一个实施例的折流机构的结构示意图，显示了散流板的结构；

图5所示为本实用新型的一个实施例的折流机构的结构示意图，显示了聚流板的结构。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、管壳，2、散热管，3、折流机构，11、管程主体，12、第一管程罩，13、第二管程罩，14、封板，15、第一流体进液口，16、第一流体出液口，17、第二流体进液口，18、第二流体出液口，31、散流板，32、聚流板，33、聚水孔，34、聚水导流缘，35、第一螺旋引流槽，36、散流尖头，37、第二螺旋引流槽，38、过管孔，39、连接柱。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

图1示意性地显示了根据本实用新型的一个实施例的一种集散式管壳换热器，包括管壳1，所述管壳1为中空的金属壳，其整体近似一个圆筒状的结构，两端密封。所述管壳1的内部设置有若干散热管2，所述散热管2沿所述管壳1的轴向方向设置，其中心轴与管壳1的中心轴平行。散热管2内流通有第一流体。所述管壳1的内部还设置有若干折流机构3，所述散热管2的外部流通有第二流体，第二流体穿过折流机构3并折曲流动。折流机构3分成多段，并构造成所述第二流体流动的过程中间隔式沿所述管壳1的径向汇聚和分散。例如，第二流体在流动时先沿管壳1的径向方向汇聚，即从管壳1的边缘流向管壳1的中心，再经过一个折流机构3沿径向方向分散，即从管壳1的中心流向管壳1的边缘。其中，第一流体和第二流体是温度不同的两组流体，所述第一流体和所述第二流体之间通过散热管2分隔，并通过散热管2发生热交换。

在一个实施例中，如图1和图2所示，所述管壳1包括管程主体11，所述管程主体11为圆筒形的结构。管程主体11的两端设置有管程罩，管程罩为弧形的结构，优选为半圆形的结构。所述管程罩包括第一管程罩12和第二管程罩13，所述第一管程罩12和所述第二管程罩13分别设置在所述管程主体11的两端。

在一个优选的实施例中，如图2和图3所示，所述管程主体11的两端均设置有封板14，封板14为圆形的平板，其将管程主体11和管程罩分隔。封板14和所述管程罩之间形成第一流体空间，第一流体空间优选为半球形的空间，其数量为两个，分别设置在管程主体11的两侧，并且两个第一流体空间通过所述散热管2相连通。两个封板14和管程主体11之间形成第二流体空间，第二流体空间为圆柱形的空间，用于流通第二流体。第一空间和第二空间由封板14和散热管2隔离，两者之间互不连通。

在一个实施例中，第一管程罩12上设置有第一流体进液口15，第二管程罩13上设置有第一流体出液口16。所述第一流体通过所述第一流体进液口15进入到第一流体空间内，并穿过散热管2和另一个第一流体空间，最后从所述第一流体出液口16流出。

在一个实施例中，所述管程主体11的一端的侧面设置有第二流体进液口，另一端的侧面设置有第二流体出液口18。优选地，所述第二流体进液口和第二流体出液口18方向相对，第二流体进液口设置在管程主体11的一侧的侧面上，第二流体进液口设置在另一侧，方向相差180度。在工作时，所述第二流体通过所述第二流体进液口进入到所述第二流体空间内，并穿过所述折流机构3后通过所述第二流体出液口18流出。

在使用根据本实施例所述的集散式管壳换热器时，第一流体通过第一流体进液口15进入到第一流体空间内，并穿过所述散热管2；第二流体通过第二流体进液口进入到第二流体空间内，并通过折流机构3流动的同时不断汇聚和收缩。在第一流体和第二流体流动的过程中通过散热管2传递热量，第一流体和第二流体之间发生热交换。

在一个实施例中，如图4和图5所示，所述折流机构3包括若干散流板31和若干聚流板32，散流板31和聚流板32间隔设置，并固定相连，同时设置的位置之间具有一定的距离。所述第二流体在所述第二流体空间内流动的过程中，通过所述散流板31时所述第二流体沿所述管程主体11的径向散流，通过所述聚流板32时沿所述管程主体11的径向方向汇聚。

在根据本实施例所述的集散式管壳换热器中，第二流体在第二流体空间内流经折流机构3引时，先流至聚流板32，于聚流板32中央的聚水流道通过，流至散流板31，于散流板31外缘与壳程内壁之间的间隙流过，流动途径为多次聚合、发散的方式，这样不仅延长了第二流体在管程内的流动路径，使其与第一流体能够充分换热，而且多重聚散折流的流体路径，克服了传统折流板边缘与壳程内壁因存在大量垂直接面而导致的壳内流体流动过程中在该垂直接面形成流动死区的缺陷，从而使整个第二流体各区域换热更为均衡。

在一个实施例中，如图4所示，所述聚流板32的中部有聚水孔33，所述聚水孔33上设置有聚水导流缘34，所述聚水导流缘34的内壁上设置有若干第一螺旋引流槽35。所述聚水导流缘34还设置有若干通孔。所述聚水导流缘34自聚水孔33向散流板31方向逐渐收缩，形成呈弧形过渡的收缩凸缘。用于引导流体进入聚水孔33，并避免进入方向的流体在聚水孔33周围形成死流。

在一个实施例中，如图5所示，所述散流板31的半径小于所述聚流板32的半径，所述散流板31的边缘与所述管程主体11的内壁相连，所述散流板31的边缘与所述管程主体11的内壁之间具有一定的间隙。在第二流体流动时，穿过散流板31时从散流板31的边缘穿过，形成散流的状态，再通过聚流板32的聚水孔33穿过，形成汇聚的状态。

在一个优选的实施例中，所述散流板31的中部设置有散流尖头36，所述散流尖头36上设置有若干第二螺旋引流槽37。散水尖头自散流板31向聚水导流缘34方向逐渐收缩，形成呈弧形过渡的凸峰。用于将自聚水导流缘34流出的聚合流体劈分散流至散流板31边缘，避免聚合流体直接冲击散流板31中央所形成的分流不均匀。第一螺旋引流槽35和第二螺旋引流槽37的作用相似，用于将流体以旋转姿态聚合引入并分散，在流动路径不缩短的前提下，增加流体的流动顺畅性，进一步提高换热效率并避免局部死流。

在一个实施例中，所述散流板31和所述聚流板32上均设置有若干过管孔38，所述散热管2穿过所述过管孔38。在安装时，先将散热管2穿过所述散流板31和所述聚流板32，之后再安装所述封板14。

在本实施例中，所述散流板31和所述聚流板32之间通过若干连接柱39固定相连。由于聚流板32外缘可直接固定在壳程主体内壁上，而散流板31外缘必须与壳程主体内壁留下均匀的环状缝隙，因此通过连接柱39将散流板31固定在聚流板32上，一则能够控制两板间的距离，二则通过同心固定，可以保证散水尖头正对聚水导流缘34聚，聚水导流缘34聚合导入的流体后，被散水尖头劈分的效果。

本实施例所述的集散式管壳换热器通过对折流机构3的设计，使壳程内流动途径多次聚合发散，在延长了流体在管程内流动路径的同时，克服了传统折流板易形成流动死区的缺陷，从而使整个壳程流体各区域换热更为均衡，另外通过对聚、散流板31的结构优化，使能够使折流变向的过程更为顺畅和高效，进一步提高了换热效率。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和/或修改，根据本实用新型的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集散式管壳换热器，其特征在于，包括：

管壳(1)；

设置在所述管壳(1)内的若干散热管(2)，所述散热管(2)内流通有第一流体；以及

设置在所述管壳(1)内的若干折流机构(3)，第二流体在所述折流机构(3)内流动，并且所述折流机构(3)构造成在所述第二流体流动的过程中间隔式沿所述管壳(1)的径向汇聚和分散；

其中，所述第一流体和所第二流体通过散热管(2)隔离并产生热交换。

2.根据权利要求1所述的集散式管壳换热器，其特征在于，所述管壳(1)包括圆筒形的管程主体(11)，所述管程主体(11)的两端设置有弧形的管程罩，所述管程罩包括设置在所述管壳(1)一端的第一管程罩(12)和设置在另一端的第二管程罩(13)。

3.根据权利要求2所述的集散式管壳换热器，其特征在于，所述管程主体(11)与所述管程罩之间设置有封板(14)，所述封板(14)和所述管程罩之间形成第一流体空间；所述封板(14)与所述管程主体(11)之间形成第二流体空间；

两端的所述第一流体空间通过所述散热管(2)相连通，所述第一流体空间和所述第二流体空间之间不连通。

4.根据权利要求3所述的集散式管壳换热器，其特征在于，所述第一管程罩(12)上设置有第一流体进液口(15)，所述第二管程罩(13)上设置有第一流体出液口(16)；

所述第一流体通过所述第一流体进液口(15)进入到第一流体空间内，并穿过散热管(2)和另一个第一流体空间，最后从所述第一流体出液口(16)流出。

5.根据权利要求3或4所述的集散式管壳换热器，其特征在于，所述管程主体(11)的一端的侧面设置有第二流体进液口，另一端的侧面设置有第二流体出液口(18)；

所述第二流体通过所述第二流体进液口进入到所述第二流体空间内，并穿过所述折流机构(3)后通过所述第二流体出液口(18)流出。

6.根据权利要求3或4所述的集散式管壳换热器，其特征在于，所述折流机构(3)包括间隔设置的散流板(31)和聚流板(32)；所述第二流体在所述第二流体空间内流动的过程中，通过所述散流板(31)时所述第二流体沿所述管程主体(11)的径向散流，通过所述聚流板(32)时沿所述管程主体(11)的径向方向汇聚。

7.根据权利要求6所述的集散式管壳换热器，其特征在于，所述聚流板(32)的中部有聚水孔(33)，所述聚水孔(33)上设置有聚水导流缘(34)，所述聚水导流缘(34)的内壁上设置有若干第一螺旋引流槽(35)。

8.根据权利要求7所述的集散式管壳换热器，其特征在于，所述散流板(31)的半径小于所述聚流板(32)的半径，所述散流板(31)的边缘与所述管程主体(11)的内壁相连，所述散流板(31)的边缘与所述管程主体(11)的内壁之间具有一定的间隙。

9.根据权利要求8所述的集散式管壳换热器，其特征在于，所述散流板(31)的中部设置有散流尖头(36)，所述散流尖头(36)上设置有若干第二螺旋引流槽(37)。

10.根据权利要求8或9所述的集散式管壳换热器，其特征在于，所述散流板(31)和所述聚流板(32)上均设置有若干过管孔(38)，所述散热管(2)穿过所述过管孔(38)；所述散流板(31)和所述聚流板(32)之间通过若干连接柱(39)固定相连。

Images