CN218179748U

CN218179748U - 一种换热器管板布置结构

Info

Publication number: CN218179748U
Application number: CN202222099916.XU
Authority: CN
Inventors: 甄叶; 王欢; 郎鹏德; 郎秀荣; 许洪臣; 赵英; 刘德勇; 宋任宇
Original assignee: Xinzhou Jiejin Power Generation Co ltd
Current assignee: Xinzhou Jiejin Power Generation Co ltd
Priority date: 2022-08-10
Filing date: 2022-08-10
Publication date: 2022-12-30
Anticipated expiration: 2032-08-10

Abstract

本实用新型公开了一种换热器管板布置结构，属于换热器技术领域；所述管板上布置有多行换热管；每一行均布有多个换热管，相邻两行的换热管错位设置，相邻两行上相邻的三个换热管之间的连线组成一等腰三角形，所述等腰三角形的腰为位于两行上的换热管的连线，所述等腰三角形的底边为位于同一行上的两个换热管的连线；底边长L1’＜腰长L2’；本实用新型在相同壳程直径下，可以布置更多换热管，流体流经换热管湍动增强，换热系数提增大，换热效率提高；可缓解结垢问题。

Description

一种换热器管板布置结构

技术领域

本实用新型属于换热器技术领域，具体为一种换热器管板布置结构。

背景技术

换热器又称热交换器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。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。换热设备因其用途不同、性能不一，但均可分为管壳式结构和板式结构两大类。

换热器主要由管板6、壳体5、换热管3、封头1等组成（如图1所示），是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用。其中本图属于管壳式换热器（单壳程双管程），是利用蒸汽与水换热，使水被加热，蒸汽得以冷凝从而实现换热。管程为冷水（流向如图），冷水由a口进入左侧封头1，而封头1中部设计横向隔板2，使之通过换热器的上部换热管3，从而流向右侧的封头，右侧封头中的液体通过下部换热管，从b口排出；壳程为蒸汽，蒸汽则由c口进入，通过图示壳程布置的折流板4，由d口排出冷凝液体。

但决定换热效率的主要因素为管板6上换热管3的布置（如图2），此换热管的数量及间距是通过工艺要求及换热器管板布置规则确定，现有换热管3的布置均为正三角形布置（如图3所示），但此布置方式存在如下问题：

（1）由于正三角形布置结构紧凑，换热管3数量较多，导致管与管之间的间隙很小，由于间隙小给更换换热管造成不便。

（2）正三角形的布置前期换热效率虽高，但由于易结垢，使得后期换热效率会急剧下降。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提出一种换热器管板布置结构；通过改变传热面上的布置结构，解决换热管结垢及更换麻烦带来的不便。

为了达到上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的。

一种换热器管板布置结构，所述管板上布置有多行换热管；每一行均布有多个换热管，相邻两行的换热管错位设置，相邻两行上相邻的三个换热管之间的连线组成一等腰三角形，所述等腰三角形的腰为位于两行上的换热管的连线，所述等腰三角形的底边为位于同一行上的两个换热管的连线；底边长L1’＜腰长L2’。

进一步的，所述换热器包括壳体，壳体两侧连接有封头；所述壳体两端位于封头内连接有管板，换热管的两端布置在两侧的管板上；位于壳体前端的封头内横向连接有隔板；所述位于壳体前端的封头上部设置有冷水进口，所述位于壳体前端的封头下部设置有热水出口，所述壳体的前端上部设置蒸汽进口；所述壳体的后端下部设置有冷凝水出口。

本实用新型相对于现有技术所产生的有益效果为：

本实用新型在相同壳程直径下，可以布置更多换热管，流体流经换热管湍动增强，换热系数提增大，换热效率提高。

本实用新型的布置结构在与壳程流体流向同方向（垂直方向）的换热管间距适当增大，流体流经换热管无死角，可缓解结垢问题；而且即使结垢，由于这个方向换热管间距较大，也方便其与周围换热管的抽出及清洗更换。

附图说明

图1为现有换热器的结构示意图。

图2为现有换热器管板上换热的布置结构示意图。

图3为图2中Ӏ的放大图。

图4为本实用新型所述管板上换热的布置结构示意图。

图中，1-封头、2-隔板、3-换热管、4-折流板、5-壳体、6-管板；

a-冷水进口；b-热水出口；c-蒸汽进口；d-冷凝水出口。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。下面结合实施例及附图详细说明本实用新型的技术方案，但保护范围不被此限制。

本实施例提供了一种换热器管板布置结构，所涉及的换热器为现有换热器的结构，如图1所示，换热器包括壳体5，壳体5两侧连接有封头1；所述壳体内设置有折流板4。壳体5两端位于封头1内连接有管板6，换热管3的两端布置在两侧的管板6上；位于壳体5前端的封头1内横向连接有隔板2；位于壳体5前端的封头1上部设置有冷水进口a，位于壳体5前端的封头1下部设置有热水出口b，所述壳体5的前端上部设置蒸汽进口c；所述壳体5的后端下部设置有冷凝水出口d。

如图4所示，管板6上水平方向，即A向布置有多行换热管3；每一行均布有多个换热管3，相邻两行的换热管3错位设置，相邻两行上相邻的三个换热管3之间的连线组成一等腰三角形，所述等腰三角形的腰为位于两行上的换热管3的连线，所述等腰三角形的底边为位于同一行上的两个换热管3的连线；底边长L1’＜腰长L2’。

本方案中管板上换热管的布置原理为：

工业上换热主要有三种方式，分别为导热、对流换热及辐射换热。其中，导热：直接接触的物体各部分之间的热量传递现象；对流换热：由于流体的流动，使热流体中的一部分热量传递给冷流体；辐射换热：高温物体的部分热能变为辐射能，以电磁波的形式向外发射到接收物体后，辐射能再转变为热能而被吸收。而换热器换热管之间的换热主要方式为对流和辐射换热，而对流和辐射换热的影响因素主要为：

（1）引起流动的原因即强制对流传热、自然对流传热；

（2）流体的流动形态即层流、湍流；

（3）传热面的形状及大小；

（4）流体的物理性质，导热系数、粘度、比热容。此方案即从上述影响因素方面着手得以优化。

在现有技术图3布置的换热管中L1=L2（正三角形），本方案中是图4所示的方案，即L1’＜L2’（等腰三角形），L1’、L2’数值的确定，需要由换热板上换热管的布置区间确定。

根据对流换热公式，如下：

q=h*(t_w-t_o)

q：单位面积的固体表面与流体之间在单位时间内叫唤的热量；h：传热系数t_w、t_o：固体表面、流体表面的温度；

Q=q*A=h*A*(t_w-t_o)

Q：单位时间单位面积上的传热热量、A：传热面积；

此优化方案即通过在横向（A向）适当减小换热管间距，增加流体湍流程度；在壳程直径一定的情况下可以排列较多的换热管，改变换热面大小，使导热系数提高；即上述公式中A与h增大，使得单位时间单位面积的传热热量增大，换热效率增大。

在纵向（B向）适当加大换热管间隙，使与相邻换热管间距增大，使得流体流经换热管间无死角，便于周围换热管的抽出与更换，从而起到防止结垢的效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims

1.一种换热器管板布置结构，所述管板（6）上布置有多行换热管（3）；每一行均布有多个换热管（3），相邻两行的换热管（3）错位设置，其特征在于，相邻两行上相邻的三个换热管（3）之间的连线组成一等腰三角形，所述等腰三角形的腰为位于两行上的换热管（3）的连线，所述等腰三角形的底边为位于同一行上的两个换热管（3）的连线；底边长L1’＜腰长L2’。

2.根据权利要求1所述的一种换热器管板布置结构，其特征在于，所述换热器包括壳体（5），壳体（5）两侧连接有封头（1）；所述壳体（5）两端位于封头（1）内连接有管板（6），换热管（3）的两端布置在两侧的管板（6）上；位于壳体（5）前端的封头（1）内横向连接有隔板（2）；位于壳体（5）前端的封头（1）上部设置有冷水进口，位于壳体（5）前端的封头（1）下部设置有热水出口，所述壳体（5）的前端上部设置蒸汽进口；所述壳体（5）的后端下部设置有冷凝水出口。

3.根据权利要求2所述的一种换热器管板布置结构，其特征在于，所述壳体（5）内设置有折流板（4）。