CN216205556U - 一种换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换热器。该换热器包括壳程组件、间隔组件和管程组件，壳程组件包括一端开口、一端封闭的壳体；间隔组件与壳体内壁合围形成有若干个间隔套设的壳程分流道，每个壳程分流道沿壳体轴向的两端封闭，间隔组件上开设有连通相邻两个壳程分流道的连通口，连通同一壳程分流道的两个连通口在壳体的周向上错位设置，壳体上对应最外侧和最内侧的壳程分流道分别设置有壳程进出口；间隔组件与管程组件围设形成有若干个内外依次套设的管程分流道，相邻两个壳程分流道之间具有流向相反的两个管程分流道，管程组件对应最内侧和最外侧的管程分流道分别设置有管程进出口。本实用新型的换热器受力状态单一，可靠性高，制作难度低。

Description

一种换热器

技术领域

本实用新型涉及换热技术领域，尤其涉及一种换热器。

背景技术

换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。

现有技术中，在换热器的管程或壳程介质发生相变(液-气)时，往往会导致换热器本身的体积发生巨大变化，为了适应这种变化，通常会在换热器设备上设置不规则结构(如偏心斜锥或非圆形结构)以平衡换热器内的体积变化。

然而，这些不规则设置往往会造成换热器的结构不连续，受力状态不单一，并且，不规则结构制作难度较大，不易加工，大大增加了工艺成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种换热器，旨在解决换热器腔体内介质发生相变，体积剧烈增大或者缩小的问题，改善现有技术中换热器的结构不连续，受力状态不单一，制作难度大的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种换热器，包括：

壳程组件，包括一端开口、一端封闭的壳体；

间隔组件，所述间隔组件设置于所述壳体内，所述间隔组件与所述壳体内壁合围形成有若干个间隔套设的壳程分流道，每个所述壳程分流道沿所述壳体轴向的两端封闭，所述间隔组件上开设有连通相邻两个所述壳程分流道的连通口，连通同一所述壳程分流道的两个所述连通口在所述壳体的周向上错位设置，所述壳体上对应最外侧和最内侧的所述壳程分流道分别设置有壳程进出口；

管程组件，所述管程组件设置于所述壳体内，所述间隔组件与所述管程组件围设形成有若干个内外依次套设的管程分流道，若干个所述管程分流道在所述壳体的轴向上依次错位连通并形成纵截面呈蛇形的管程流道，相邻两个所述壳程分流道之间具有流向相反的两个所述管程分流道，所述管程组件对应最内侧和最外侧的所述管程分流道分别设置有管程进出口。

可选地，所述管程组件包括盖板，所述盖板盖设于所述壳体的开口端，所述间隔组件的第一端与所述壳体的内底抵接，所述间隔组件的第二端沿朝向所述盖板的方向延伸并与所述盖板间隔设置，两个所述管程进出口均设置在所述盖板上。

可选地，所述间隔组件包括依次间隔套设的若干个分隔体，所述分隔体的第一端与所述壳体的内底连接，相邻两个所述分隔体与所述内底合围形成两端封闭的所述壳程分流道，每个所述分隔体上均开设有所述连通口，每个所述分隔体内部均形成有两个流向相反的所述管程分流道。

可选地，每个所述分隔体均具有开口朝向所述盖板的流腔，所述管程组件还包括若干个间隔套设的筒状体，每个所述筒状体的第一端均连接于所述盖板，所述筒状体的第二端伸入所述流腔内并与所述流腔的底壁和内外两腔壁间隔设置，所述筒状体将所述流腔分隔成流向相反的两个所述管程分流道。

可选地，所述分隔体包括分隔筒体和分隔筋板，所述分隔筒体为一端开口、一端封闭的环形筒状结构，且所述分隔筒体的开口朝向所述盖板，所述分隔筒体的内腔内形成有所述管程分流道，所述分隔筋板一端与所述分隔筒体的封闭端连接，所述分隔筋板的另一端抵接于所述壳体的内底。

可选地，所述间隔组件包括分隔顶板，所述分隔顶板封闭所述壳体的开口，所述盖板间隔设置于所述分隔顶板远离所述内底的一侧，每个所述分隔体的第二端均连接于所述分隔顶板，且所述流腔贯通所述分隔顶板，所述分隔顶板、所述内底及相邻两个所述分隔体合围形成所述壳程分流道。

可选地，所述分隔顶板伸出所述壳体的径向外侧，所述换热器还包括环塞，所述环塞密封设置于所述盖板和所述分隔顶板之间并位于所述筒状体的外侧。

可选地，所述分隔筒体为开口环结构，所述开口环结构的开口形成所述连通口。

可选地，最内侧的所述分隔体的内壁合围形成所述壳程分流道，一所述壳程进出口与该所述壳程分流道正对连通；

最外侧的所述分隔体的外侧壁与所述壳体的内侧壁合围形成有所述壳程分流道，另一所述壳程进出口开设于所述壳体的外侧壁上并与该所述壳程分流道连通。

可选地，所有所述连通口在所述壳体内底的投影位于同一直线上。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的换热器，通过将间隔组件与管程组件围设形成有若干个内外依次套设的管程分流道，管程组件对应最内侧和最外侧的管程分流道分别设置有管程进出口，使管程分流道的内部空间连续变化，进而平衡管程分流道内的换热介质的体积变化，无需在额外设置其他用于平衡体积变化的不规则结构，从而能够简化换热器的结构，使换热器受力状态单一，提高了可靠性，降低了制作难度；相邻两个壳程分流道之间具有流向相反的两个管程分流道，增大了热交换的面积，提高了热交换效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的换热器的主视图一(示出管程流道)；

图2是本实用新型实施例提供的换热器的俯视图一(示出管程流道，“·”-出；“X”-进)；

图3是本实用新型实施例提供的换热器的主视图二(示出壳程流道，“·”-出；“X”-进)；

图4是本实用新型实施例提供的换热器的俯视图二(示出壳程流道)；

图5是本实用新型实施例提供的换热器的管程分流道和壳程分流道的三维示意图；

图6是本实用新型实施例提供的换热器的装配后的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的换热器的壳程组件的主视图；

图8是本实用新型实施例提供的换热器的壳程组件的俯视图；

图9是本实用新型实施例提供的换热器的间隔组件的主视图；

图10是本实用新型实施例提供的换热器的间隔组件的俯视图；

图11是本实用新型实施例提供的换热器的管程组件的主视图；

图12是本实用新型实施例提供的换热器的管程组件的俯视图。

图中：

1、壳程组件；11、壳体；12、壳程进出口；

2、间隔组件；21、分隔体；211、分隔筒体；212、分隔筋板；22、分隔顶板；

3、壳程分流道；

4、连通口；

5、管程组件；51、盖板；52、筒状体；53、管程进出口；

6、管程分流道；

7、环塞。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种换热器，如图1-图6所示，该换热器包括壳程组件1、间隔组件2和管程组件5。其中，壳程组件1包括一端开口、一端封闭的壳体11，间隔组件2设置于壳体11内，间隔组件2与壳体11内壁合围形成有若干个间隔套设的壳程分流道3，每个壳程分流道3沿壳体11轴向的两端封闭，间隔组件2上开设有连通相邻两个壳程分流道3的连通口4，连通同一壳程分流道3的两个连通口4在壳体11的周向上错位设置，壳体11上对应最外侧和最内侧的壳程分流道3分别设置有壳程进出口12；管程组件5设置于壳体11内，间隔组件2与管程组件5围设形成有若干个内外依次套设的管程分流道6，若干个管程分流道6在壳体11的轴向上依次错位连通并形成纵截面呈蛇形的管程流道，相邻两个壳程分流道3之间具有流向相反的两个管程分流道6，管程组件5对应最内侧和最外侧的管程分流道6分别设置有管程进出口53。

本实施例提供的换热器，由于若干个管程分流道6内外依次套设且在壳体11的轴向上依次错位连通形成纵截面呈蛇形的管程流道，使得流体从一管程进出口53进入时，流体可以沿壳体11的径向依次流经若干个管程分流道6后从另一管程进出口53流出，且在每个管程分流道6内，由于每个管程分流道6与相邻两个管程分流道6的连通处分别位于管程分流道6沿壳体11轴向的两端，从而使得流体在每个管程分流道6内部沿壳体11的轴向流通。由于若干个壳程分流道3内外依次套设，且每个壳程分流道3沿壳体11轴向的两端封闭，连通同一壳程分流道3的两个连通口4在壳体11的周向上错位设置，使得另一介质从一壳程进出口12进入时，可以沿壳体11的径向依次经过每一壳程分流道3而从另一壳程进出口12流出，且在每个壳程分流道3内，介质沿壳体11的周向从一连通口4向另一连通口4流动。

即，本实用新型提供的换热器，在使用过程中，当管程分流道6内的液态介质被换热加热时，液态介质由与最内侧的管程分流道6连通的管程进出口53进入，并由最内侧的管程分流道6沿壳体11的径向向壳体11的边缘扩散，随着液态介质向壳体11的边缘扩散，管程分流道6内的空间逐渐增大，当介质由液态变为气态时，介质的整体体积变大，管程分流道6相对增加的空间能够平衡介质的体积变化，使换热器的整体体积不变，如可作为重沸器使用；当管程分流道6内的气态介质被换热冷凝时，气态介质由与最外侧连通的管程进出口53进入，并由最外侧的管程分流道6沿壳体11的径向向壳体11的中心聚集，管程分流道6内的空间逐渐减小，当介质由气态变为液态时，介质的整体体积变小，管程分流道6相对减小的空间能够平衡介质的体积变化，使换热器的整体体积不变，此时可使得换热器作为凝汽器使用。

即，通过将间隔组件2与管程组件5围设形成有若干个内外依次套设的管程分流道6，管程组件5对应最内侧和最外侧的管程分流道6分别设置有管程进出口53，使管程分流道6的内部空间连续变化，进而平衡管程分流道6内的换热介质的体积变化，无需在额外设置其他用于平衡体积变化的不规则结构，从而能够简化换热器的结构，使换热器受力状态单一，提高了可靠性，降低了制作难度；相邻两个壳程分流道3之间具有流向相反的两个管程分流道6，增大了热交换的面积，提高了热交换效率。

继续参见图1，及图7和图8，管程组件5包括盖板51，盖板51盖设于壳体11的开口端，间隔组件2的第一端与壳体11的内底抵接，间隔组件2的第二端沿朝向盖板51的方向延伸并与盖板51间隔设置，两个管程进出口53均设置在盖板51上。通过将盖板51盖设于壳体11的开口端，盖板51与壳体11合围成封闭的流动空间，间隔组件2将流动空间划分为壳程流道和管程流道区域；同时，通过将管程进出口53设置在盖板51上，能够简化管程进出口53的加工。

参见图3和图4，及图9和图10，间隔组件2包括依次间隔套设的若干个分隔体21，分隔体21的第一端与壳体11的内底连接，相邻两个分隔体21与内底合围形成两端封闭的壳程分流道3，每个分隔体21上均开设有连通口4，每个分隔体21内部均形成有两个流向相反的管程分流道6。相邻两个分隔体21与内底合围成壳程分流道3，且分隔体21内部形成两个流向相反的管程分流道6，增大了热交换的面积，可实现充分换热，保证换热器具有良好的换热性能。

参见图9和图10，分隔体21包括分隔筒体211和分隔筋板212，分隔筒体211为一端开口、一端封闭的环形筒状结构，且分隔筒体211的开口朝向盖板51，分隔筒体211的内腔内形成有管程分流道6，分隔筋板212一端与分隔筒体211的封闭端连接，分隔筋板212的另一端抵接于壳体11的内底。分隔筒体211的设置使分隔体21的结构更规则，降低了制作难度。同时，通过设置分隔筋板212，便于实现分隔筒体211与壳体11的内底的连接，便于装配。

可选地，分隔筒体211为开口环结构，开口环结构的开口形成连通口4。开口环结构规则，易于生产制作。优选地，分隔筋板212为具有开口的环状，制作简单方便。本实施例中，分隔筋板212的另一端与壳体11的内底通过焊接连接，工艺方便易操作。在其他实施例中，分隔筋板212的另一端也可与壳体11的内底通过法兰或其他方式连接。

如图1、图11和图12所示，每个分隔体21均具有开口朝向盖板51的流腔，管程组件5还包括若干个间隔套设的筒状体52，每个筒状体52的第一端均连接于盖板51，筒状体52的第二端伸入流腔内并与流腔的底壁和内外两腔壁间隔设置，筒状体52将流腔分隔成流向相反的两个管程分流道6。筒状体52的设置提高了管程组件5结构的规则性，降低了制作难度。优选地，筒状体52的第二端与内腔壁和筒状体52的第二端与外腔壁的距离相等，提高了流道内热交换的面积变化的连续性，进而提高了换热的均匀性，减少了分隔体21的体积变化。

可选地，间隔组件2包括分隔顶板22，分隔顶板22封闭壳体11的开口，盖板51间隔设置于分隔顶板22远离内底的一侧，每个分隔体21的第二端均连接于分隔顶板22，且流腔贯通分隔顶板22，分隔顶板22、内底及相邻两个分隔体21合围形成壳程分流道3。通过将盖板51间隔设置于分隔顶板22远离内底的一侧，使相邻流腔内的管程分流道6导通。优选地，分隔顶板22上设置有若干个环形通孔，若干个环形通孔与分隔筒体211的开口一一对应，以实现相邻流腔内的管程分流道6导通，环形通孔结构规则，易于加工。

优选地，分隔筒体211和筒状体52在盖板51上的投影为同轴设置的开口环状结构，分隔筒体211包括同轴且间隔套设的内筒壁和外筒壁，每个内筒壁和外筒壁的一端均与分隔顶板22连接，每个内筒壁和外筒壁的另一端均通过筒底壁连接，分隔筒体211还包括连接于内筒壁沿周向的端部和外筒壁沿周向的端部之间的连接壁，内筒壁、外筒壁、筒底壁及两个连接壁合围形成上述的流腔。筒状体52第二端与筒底壁相对设置，筒状体52的周向的两端部分别抵接于连接壁上，以使筒状体52两侧的流体仅能够通过筒状体52与筒底壁之间的间隙通过。即，位于同一流腔中的两个管程分流道6通过筒状体52与流腔腔底之间的间隙连通，位于相邻流腔的壳程分流道3通过筒状体52与分隔顶板22之间的间隙连通。

为保证管程流道内的换热介质均匀对称分流到该分隔体21形成的流腔内，提高换热的均匀性，优选地，与最内侧的管程分流道6连通的管程进出口53与最内侧的分隔体21同轴设置。

在实际装配过程中，分隔顶板22伸出壳体11的径向外侧，换热器还包括环塞7，环塞7密封设置于盖板51和分隔顶板22之间并位于筒状体52的外侧。通过将分隔顶板22伸出壳体11的径向外侧，使最外侧的管程分流道6与管程进出口53连通。通过在盖板51和分隔顶板22之间设置环塞7，提高换热器的密封性，防止流道内的物质外漏，进一步提高换热器的可靠性。可选地，环塞7与盖板51和分隔顶板22可拆卸连接，方便安装和拆卸。

可选地，最内侧的分隔体21的内壁合围形成壳程分流道3，一壳程进出口12与该壳程分流道3正对连通；最外侧的分隔体21的外侧壁与壳体11的内侧壁合围形成有壳程分流道3，另一壳程进出口12开设于壳体11的外侧壁上并与该壳程分流道3连通。通过将一壳程进出口12与最内侧的壳程分流道3连通，另一壳程进出口12与最外侧的壳程分流道3连通，以形成壳程流道回路，使壳程分流道3相对盖板51的径向对称设置，减少了壳体11的体积变化。

可选地，所有连通口4在壳体11内底的投影位于同一直线上，以使壳程分流道3和管程分流道6相对该直线对称分布。该种设置，能够保证管程分流道6对称设置，提高传热效率，保证传热的均匀性变化。

优选地，与最外侧的壳程分流道3连通的连通口4与壳体11外侧壁上的壳程进出口12在壳体11周向上错位180°设置，即，所有连通口4中该连通口4距离该壳程进出口12最远，以充分利用最外侧的壳程分流道3，提高热交换效率。

当换热器沿壳体11的轴向放置时，优选地，设于壳体11外侧壁上的壳程进出口12靠近分隔顶板22设置，利于壳程通道内的物质充分流经壳程通道，增大换热面积，提高换热效率。优选地，与最外侧的管程分流道6连通的管程进出口53在盖板51的周缘上均匀设置多个，以提高管程流道内的物质进入或排出的效率，提高换热率。优选地，管程进出口53在盖板51的周缘上均匀设置4个。在其他实施例中，本领域技术人员可根据实际应用场景来设定管程进出口53的数量。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换热器，其特征在于，包括：

壳程组件(1)，包括一端开口、一端封闭的壳体(11)；

间隔组件(2)，所述间隔组件(2)设置于所述壳体(11)内，所述间隔组件(2)与所述壳体(11)内壁合围形成有若干个间隔套设的壳程分流道(3)，每个所述壳程分流道(3)沿所述壳体(11)轴向的两端封闭，所述间隔组件(2)上开设有连通相邻两个所述壳程分流道(3)的连通口(4)，连通同一所述壳程分流道(3)的两个所述连通口(4)在所述壳体(11)的周向上错位设置，所述壳体(11)上对应最外侧和最内侧的所述壳程分流道(3)分别设置有壳程进出口(12)；

管程组件(5)，所述管程组件(5)设置于所述壳体(11)内，所述间隔组件(2)与所述管程组件(5)围设形成有若干个内外依次套设的管程分流道(6)，若干个所述管程分流道(6)在所述壳体(11)的轴向上依次错位连通并形成纵截面呈蛇形的管程流道，相邻两个所述壳程分流道(3)之间具有流向相反的两个所述管程分流道(6)，所述管程组件(5)对应最内侧和最外侧的所述管程分流道(6)分别设置有管程进出口(53)。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述管程组件(5)包括盖板(51)，所述盖板(51)盖设于所述壳体(11)的开口端，所述间隔组件(2)的第一端与所述壳体(11)的内底抵接，所述间隔组件(2)的第二端沿朝向所述盖板(51)的方向延伸并与所述盖板(51)间隔设置，两个所述管程进出口(53)均设置在所述盖板(51)上。

3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述间隔组件(2)包括依次间隔套设的若干个分隔体(21)，所述分隔体(21)的第一端与所述壳体(11)的内底连接，相邻两个所述分隔体(21)与所述内底合围形成两端封闭的所述壳程分流道(3)，每个所述分隔体(21)上均开设有所述连通口(4)，每个所述分隔体(21)内部均形成有两个流向相反的所述管程分流道(6)。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述分隔体(21)包括分隔筒体(211)和分隔筋板(212)，所述分隔筒体(211)为一端开口、一端封闭的环形筒状结构，且所述分隔筒体(211)的开口朝向所述盖板(51)，所述分隔筒体(211)的内腔内形成有所述管程分流道(6)，所述分隔筋板(212)一端与所述分隔筒体(211)的封闭端连接，所述分隔筋板(212)的另一端抵接于所述壳体(11)的内底。

5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述分隔筒体(211)为开口环结构，所述开口环结构的开口形成所述连通口(4)。

6.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，每个所述分隔体(21)均具有开口朝向所述盖板(51)的流腔，所述管程组件(5)还包括若干个间隔套设的筒状体(52)，每个所述筒状体(52)的第一端均连接于所述盖板(51)，所述筒状体(52)的第二端伸入所述流腔内并与所述流腔的底壁和内外两腔壁间隔设置，所述筒状体(52)将所述流腔分隔成流向相反的两个所述管程分流道(6)。

7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述间隔组件(2)包括分隔顶板(22)，所述分隔顶板(22)封闭所述壳体(11)的开口，所述盖板(51)间隔设置于所述分隔顶板(22)远离所述内底的一侧，每个所述分隔体(21)的第二端均连接于所述分隔顶板(22)，且所述流腔贯通所述分隔顶板(22)，所述分隔顶板(22)、所述内底及相邻两个所述分隔体(21)合围形成所述壳程分流道(3)。

8.根据权利要求7所述的换热器，其特征在于，所述分隔顶板(22)伸出所述壳体(11)的径向外侧，所述换热器还包括环塞(7)，所述环塞(7)密封设置于所述盖板(51)和所述分隔顶板(22)之间并位于所述筒状体(52)的外侧。

9.根据权利要求3-8任一项所述的换热器，其特征在于，最内侧的所述分隔体(21)的内壁合围形成所述壳程分流道(3)，一所述壳程进出口(12)与该所述壳程分流道(3)正对连通；

最外侧的所述分隔体(21)的外侧壁与所述壳体(11)的内侧壁合围形成有所述壳程分流道(3)，另一所述壳程进出口(12)开设于所述壳体(11)的外侧壁上并与该所述壳程分流道(3)连通。

10.根据权利要求1-8任一项所述的换热器，其特征在于，所有所述连通口(4)在所述壳体(11)内底的投影位于同一直线上。

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