CN214120857U - 一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，属于管壳式换热器技术领域，包括：主体，该主体包括若干级换热器，若干级换热器之间通过中间过渡段首尾连接，换热器的侧壁上设有通入第一介质的第一介质入口及流出第一介质的第一介质出口，主体的前端设有通入第二介质的第一封盖，主体的末端设有流出第二介质的第二封盖；冷却调节器，该冷却调节器包括从第一封盖上引出用于流通第二介质的旁通主管，旁通主管上设有多个分别与中间过渡段连通的旁通支管，旁通主管与旁通支管之间设有调节第二介质流量的阀门。本申请可实现对多个用户、多种介质的冷却，节省单独为各用户设置换热器、泵和管路附件等的空间浪费和冗余投资。

Description

一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置

技术领域

本申请涉及管壳式换热器技术领域，特别涉及一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置。

背景技术

热交换装置是将热源介质的部分热量传递给冷源介质的设备，又称换热器。热交换装置是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在热力发电、石油化工、海洋平台和船舶动力等领域广泛采用各种热交换装置。热源介质包括蒸汽、高温烟气、高温淡水、润滑油等。冷源通常根据应用环境就地取材，常用的冷源介质有空气、河水、海水等。以海洋船舶动力系统为例，其中三种典型的热交换设备有冷凝器、润滑油冷却器、淡水冷却器，其热源介质分别为蒸汽、润滑油和淡水，且热源介质温度各不相同，这三种热交换设备的冷源均可采用海水。

相关技术中，传统的船舶动力系统通常根据用户和介质不同分别设置专用换热器，如对汽轮机组设置冷凝器，对润滑冷却装置设置润滑油冷却器，对电源机柜等设置海水-淡水换热器。为保证各换热器正常工作，还应分别配置海水泵、阀门和相应的管路系统。如此一来，导致换热器设备众多、管路系统复杂，不利于减轻船舶整体重量，且占用船舶大量空间。由于换热器设备重量直接影响船舶排水量、航速和操纵性能，而提高换热器空间利用率对于船舶舱室布置尤其重要。

发明内容

本申请实施例提供一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，以解决相关技术中船舶上使用的换热器设备众多、管路系统复杂，不利于减轻船舶整体重量，且占用船舶大量空间的问题。

本申请实施例提供了一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，包括：

主体，所述主体包括若干级换热器，若干级换热器之间通过中间过渡段首尾连接，所述换热器的侧壁上设有通入第一介质的第一介质入口及流出第一介质的第一介质出口，所述主体的前端设有通入第二介质的第一封盖，所述主体的末端设有流出第二介质的第二封盖；

冷却调节器，所述冷却调节器包括从第一封盖上引出用于流通第二介质的旁通主管，所述旁通主管上设有多个分别与所述中间过渡段连通的旁通支管，所述旁通主管与旁通支管之间设有调节第二介质流量的阀门。

在一些实施例中：所述换热器包括筒体及位于所述筒体内的换热器管束，所述筒体为空心圆柱体结构，所述换热器管束位于所述筒体内，相邻的两级换热器内的第一介质相互密封，相邻的两级换热器内的第二介质通过换热器管束和中间过渡段连通。

在一些实施例中：所述中间过渡段为中空圆柱体结构，所述中间过渡段的两端分别设有法兰，所述中间过渡段通过法兰与相邻的两级换热器螺栓连接。

在一些实施例中：所述换热器管束包括固定管板和换热管，所述固定管板设有两块，所述换热管设有多根，所述固定管板上开设有多个穿入所述换热管的定位孔，两块所述固定管板位于所述换热管的两端，所述换热管的外壁与固定管板密封连接，所述固定管板的外壁与所述筒体的内壁密封连接。

在一些实施例中：所述换热器管束还包括折流板，所述折流板为单弓形、双弓形、三弓形、圆盘-圆环形中的任意一种。

在一些实施例中：所述第一封盖上设有通入第二介质的第二介质进口，所述第二封盖上设有流出第二介质的第二介质出口。

在一些实施例中：所述第一介质为热介质，所述第二介质为冷介质。

在一些实施例中：所述阀门为电控阀门。

在一些实施例中：所述第一介质出口设有温度监测装置，所述温度监测装置用于测量冷却后第一介质的温度。

在一些实施例中：所述温度监测装置包括温度传感器和温度显示仪，所述温度传感器位于所述第一介质出口，所述温度传感器通过线缆与温度显示仪连接。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，由于本申请的管壳式热交换装置设置了主体，该主体包括若干级换热器，若干级换热器之间通过中间过渡段首尾连接，在换热器的侧壁上设有通入第一介质的第一介质入口及流出第一介质的第一介质出口，在主体的前端设有通入第二介质的第一封盖，在主体的末端设有流出第二介质的第二封盖；冷却调节器，该冷却调节器包括从第一封盖上引出用于流通第二介质的旁通主管，在旁通主管上设有多个分别与中间过渡段连通的旁通支管，在旁通主管与旁通支管之间设有调节第二介质流量的阀门。

因此，本申请的管壳式热交换装置将若干级换热器通过中间过渡段首尾连接组成主体，该主体可实现对多个用户、多种介质的冷却，节省单独为各用户设置换热器、泵和管路附件等的空间浪费和冗余投资。同时设有冷却调节器以适应变工况或不同使用环境下，前后级用户热负荷比例变化情况。具体地，当前一级用户负荷较低时，可通过增大旁通主管与旁通支管之间的阀门开度，使一部分冷却介质不通过前一级换热器而直接用于冷却后一级换热器的介质，因而可以带走更多的热负荷，本装置具有更高的换热效率和更宽的适用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施的两级管壳式热交换装置的结构示意图；

图2为本申请实施的三级管壳式热交换装置的结构示意图。

附图标记：

11、换热器；12、中间过渡段；13、第一介质入口；14、第一介质出口；15、第一封盖；16、第二封盖；17、第二介质进口；18、第二介质出口；

21、旁通主管；22、旁通支管；23、阀门。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，其能解决相关技术中船舶上使用的换热器设备众多、管路系统复杂，不利于减轻船舶整体重量，且占用船舶大量空间的问题。

参见图1所示，本申请实施例提供了一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，包括：主体，该主体包括两级换热器11(即前级换热器和后级换热器)，两级换热器11之间通过中间过渡段12首尾连接。在两极换热器11的侧壁上均设有通入第一介质的第一介质入口13及流出第一介质的第一介质出口14，在前级换热器11的前端设有通入第二介质的第一封盖15，在后级换热器11末端设有流出第二介质的第二封盖16。第一封盖15上设有通入第二介质的第二介质进口17，第二封盖16上设有流出第二介质的第二介质出口18。

第一介质为热介质，第二介质为冷介质，第一介质从第一介质入口13进入换热器11内与换热器11内的第二介质进行热交换，第二介质对第一介质冷却降温后，冷却后的第一介质从第一介质出口14流出。第二介质从第一封盖15进入前级换热器11后首先与前级换热器11内的第一介质热交换，然后进入中间过渡段12，第二介质从中间过渡段12流出后进入后级换热器11内与后级换热器11内的第一介质热交换，最后第二介质从第二封盖16流出。

冷却调节器，该冷却调节器包括从第一封盖15上引出用于流通第二介质的旁通主管21，在旁通主管21上设有与中间过渡段12连通的旁通支管22，在旁通主管21与旁通支管22之间设有调节第二介质流量的阀门23，阀门23为电控阀门。

冷却调节器用于适应变工况或不同使用环境下，前后级用户热负荷比例变化情况。具体地，当前级换热器11的用户负荷较低时，可通过增大旁通主管21与旁通支管22之间的阀门23开度，使一部分第二介质不通过前级换热器11而直接用于冷却后级换热器11内的第一介质，因而可以带走更多的热负荷，本装置具有更高的换热效率和更宽的适用范围。

在一些可选实施例中，参见图2所示，本申请实施例提供了一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，包括：主体，该主体包括三级换热器11(即前级换热器、中间级换热器和后级换热器)，三级换热器11之间分别通过中间过渡段12首尾连接。在三极换热器11的侧壁上均设有通入第一介质的第一介质入口13及流出第一介质的第一介质出口14，在前级换热器11的前端设有通入第二介质的第一封盖15，在后级换热器11末端设有流出第二介质的第二封盖16。第一封盖15上设有通入第二介质的第二介质进口17，第二封盖16上设有流出第二介质的第二介质出口18。

第一介质为热介质，第二介质为冷介质，第一介质从第一介质入口13进入换热器11内与换热器11内的第二介质进行热交换，第二介质对第一介质冷却降温后，冷却后的第一介质从第一介质出口14流出。第二介质从第一封盖15进入前级换热器11后首先与前级换热器11内的第一介质热交换，然后进入第一节中间过渡段12，第二介质从第一节中间过渡段12流出后进入中间级换热器11与中间级换热器11内的第一介质热交换。接下来第二介质进入第二节中间过渡段12，第二介质从第二节中间过渡段12流出后进入后级换热器11内与后级换热器11内的第一介质热交换，最后第二介质从第二封盖16流出。

冷却调节器，该冷却调节器包括从第一封盖15上引出用于流通第二介质的旁通主管21，在旁通主管21上设有两个分别与中间过渡段12连通的旁通支管22，在旁通主管21与旁通支管22之间设有调节第二介质流量的阀门23，阀门23为电控阀门。

冷却调节器用于适应变工况或不同使用环境下，前级、中间级和后级用户热负荷比例变化情况。具体地，当前级换热器11的用户负荷较低时，可通过增大旁通主管21与旁通支管22之间的阀门23开度，使一部分第二介质不通过前级换热器11而直接用于冷却中间级换热器和/或后级换热器11内的第一介质，因而可以带走更多的热负荷，本装置具有更高的换热效率和更宽的适用范围。

一般地，前级换热器11的冷却负荷较低，适用于流速较慢的第一介质，如润滑油、淡水等介质，由于其粘度较高或流量较小，因而被冷却第一介质的换热系数较低，可充分利用前级换热器11入口温度较低的第二介质，通过较大的传热温差来提高换热效率。

第二介质经前级换热器11具有一定温升后冷却后级换热器11内的第一介质，因此建议后级换热器11用户传热系数较高，尤其推荐用于冷凝蒸汽。由于蒸汽冷凝为相变传热，换热系数较高，且通常蒸汽温度远高于第二介质温度，冷凝过程中温度变化较小，第二介质经前级换热器11被加热对后级换热器11换热过程影响较小，仍能获得较高的整体换热系数。

在一些可选实施例中：本申请实施例提供了一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，该管壳式热交换装置的换热器11包括筒体及位于所述筒体内的换热器管束，筒体为空心圆柱体结构，换热器管束位于筒体内。换热器管束用于流通第二介质，筒体用于通入第一介质，换热器管束在筒体内对通入筒体内的第一介质进行热交换。

相邻的两级换热器11内的第一介质相互密封，相邻的两级换热器11内的第二介质通过换热器管束(图中未画出)和中间过渡段12连通。相邻的两级换热器11内的第一介质相互密封用于防止不同类型的第一介质相互干涉，保证不同类型的第一介质分别在独立的空间内与第二介质热交换。相邻的两级换热器11内的第二介质通过换热器管束和中间过渡段12连通，用于实现不同级的换热器11能够共用第二介质，节省管路铺设，结构更加紧凑，降低使用成本。

中间过渡段12为中空圆柱体结构，中间过渡段12的两端分别设有法兰，中间过渡段12通过法兰与相邻的两级换热器11螺栓连接。中间过渡段12作为相邻的两极换热器11的过渡段，其用于实现向相邻的两极换热器11之间通入第二介质，相邻的两极换热器11内的换热器管束均与中间过渡段12连通。

在一些可选实施例中：本申请实施例提供了一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，该管壳式热交换装置的换热器管束(图中未画出)包括固定管板和换热管，固定管板设有两块，换热管设有多根，固定管板上开设有多个穿入换热管的定位孔。两块固定管板位于多根换热管的两端，换热管的外壁与固定管板之间密封连接，确保换热管与固定管板之间的密封性能，固定管板的外壁与筒体的内壁密封连接，确保固定管板与筒体之间的密封性能。

换热管的外壁与固定管板之间密封连接，固定管板的外壁与筒体的内壁密封连接，以使换热器管束与筒体组成封闭的腔体结构。可避免第一介质在换热器11与换热器管束内的第二介质热交换时相互泄漏，同时可避免换热器11内的第一介质与相邻的换热器11内的第一介质混合。

换热器管束还包括折流板(图中未画出)，折流板为单弓形、双弓形、三弓形、圆盘-圆环形中的任意一种。折流板被设置在筒体内，它既可以提高传热效果，还起到支撑管束的作用。

在一些实施例中：本申请实施例提供了一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，该管壳式热交换装置的第一介质出口14设有温度监测装置(图中未画出)，温度监测装置用于测量冷却后第一介质的温度。温度监测装置包括温度传感器和温度显示仪，温度传感器位于第一介质出口14，温度传感器通过线缆与温度显示仪连接，温度显示仪用于显示冷却后第一介质的温度。

工作原理

本申请实施例提供了一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，由于本申请的管壳式热交换装置设置了主体，该主体包括若干级换热器11，若干级换热器11之间通过中间过渡段12首尾连接，在换热器11的侧壁上设有通入第一介质的第一介质入口13及流出第一介质的第一介质出口14，在主体的前端设有通入第二介质的第一封盖15，在主体的末端设有流出第二介质的第二封盖16；冷却调节器，该冷却调节器包括从第一封盖上引出用于流通第二介质的旁通主管21，在旁通主管21上设有多个分别与中间过渡段12连通的旁通支管22，在旁通主管21与旁通支管22之间设有调节第二介质流量的阀门23。

本申请的管壳式热交换装置将若干级换热器11通过中间过渡段12首尾连接组成主体，该主体可实现对多个用户、多种介质的冷却，节省单独为各用户设置换热器11、泵和管路附件等的空间浪费和冗余投资。同时设有冷却调节器以适应变工况或不同使用环境下，满足前后级换热器11用户热负荷比例变化情况。具体地，当前一级换热器11用户负荷较低时，可通过增大旁通主管21与旁通支管22之间的阀门23开度，使一部分冷却介质不通过前一级换热器11而直接用于冷却后一级换热器11的介质，因而可以带走更多的热负荷，可使本装置具有更高的换热效率和更宽的适用范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，其特征在于，包括：

主体，所述主体包括若干级换热器(11)，若干级换热器(11)之间通过中间过渡段(12)首尾连接，所述换热器(11)的侧壁上设有通入第一介质的第一介质入口(13)及流出第一介质的第一介质出口(14)，所述主体的前端设有通入第二介质的第一封盖(15)，所述主体的末端设有流出第二介质的第二封盖(16)；

冷却调节器，所述冷却调节器包括从第一封盖(15)上引出用于流通第二介质的旁通主管(21)，所述旁通主管(21)上设有多个分别与所述中间过渡段(12)连通的旁通支管(22)，所述旁通主管(21)与旁通支管(22)之间设有调节第二介质流量的阀门(23)。

2.如权利要求1所述的一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，其特征在于：

所述换热器(11)包括筒体及位于所述筒体内的换热器管束，所述筒体为空心圆柱体结构，所述换热器管束位于所述筒体内，相邻的两级换热器(11)内的第一介质相互密封，相邻的两级换热器(11)内的第二介质通过换热器管束和中间过渡段(12)连通。

3.如权利要求1或2所述的一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，其特征在于：

所述中间过渡段(12)为中空圆柱体结构，所述中间过渡段(12)的两端分别设有法兰，所述中间过渡段(12)通过法兰与相邻的两级换热器螺栓连接。

4.如权利要求2所述的一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，其特征在于：

所述换热器管束包括固定管板和换热管，所述固定管板设有两块，所述换热管设有多根，所述固定管板上开设有多个穿入所述换热管的定位孔，两块所述固定管板位于所述换热管的两端，所述换热管的外壁与固定管板密封连接，所述固定管板的外壁与所述筒体的内壁密封连接。

5.如权利要求4所述的一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，其特征在于：

所述换热器管束还包括折流板，所述折流板为单弓形、双弓形、三弓形、圆盘-圆环形中的任意一种。

6.如权利要求1所述的一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，其特征在于：

所述第一封盖(15)上设有通入第二介质的第二介质进口(17)，所述第二封盖(16)上设有流出第二介质的第二介质出口(18)。

7.如权利要求1所述的一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，其特征在于：

所述第一介质为热介质，所述第二介质为冷介质。

8.如权利要求1所述的一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，其特征在于：

所述阀门(23)为电控阀门。

9.如权利要求1所述的一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，其特征在于：

所述第一介质出口(14)设有温度监测装置，所述温度监测装置用于测量冷却后第一介质的温度。

10.如权利要求9所述的一种紧凑式多级可调节的管壳式热交换装置，其特征在于：

所述温度监测装置包括温度传感器和温度显示仪，所述温度传感器位于所述第一介质出口(14)，所述温度传感器通过线缆与温度显示仪连接。

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