CN219319084U - 一种串并联集束管换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种串并联集束管换热器，其在保证充足换热面积的同时，能够降低换热器对供水流量的要求。其包括设置在发酵罐罐体上的上汇流管、下汇流管，上汇流管和下汇流管之间连接有多根长排管，发酵罐罐体上还设置有中汇流管，上汇流管位于中汇流管的上方，下汇流管位于中汇流管的下方，中汇流管和下汇流管之间连接有多根短排管。

Description

一种串并联集束管换热器

技术领域

本实用新型涉及发酵罐换热装置技术领域，具体为一种串并联集束管换热器。

背景技术

在发酵罐内部的发酵过程中，发酵产生的生物热和机械搅拌引起的机械热积蓄在发酵罐的培养基中，为了保证发酵在恒温下进行，必须迅速去除产生的热量，而去除产生的热量的方法一般通过在发酵罐内安装的换热器来通过换热降低温度，目前，大中型发酵罐的内置换热器往往采用立式U型列管换热器、立式蛇管式换热器和并联集束管换热器等类型的换热器。

目前的集束管换热器一般采用多根并联的换热管束，例如公开号为CN105950444A的专利申请就公开了一种大型发酵罐换热装置，其包括上汇流管和下汇流管，上下汇流管之间设有多根并联排管，这样热水或冷水经过下汇流管进入换热装置，水流同时从并联的竖直排管上升，与罐内进行换热，然后汇集到上汇流管排出，多根排管能够有效增加换热面积保证换热效率，但是由于具有多根排管，换热介质进入排管中时，换热介质通过的截面面积剧增，换热介质流速急剧下降，为了保证排管中换热介质的流速就对供水流量要求较高。

实用新型内容

针对目前的集束管换热器对供水流量要求较高的问题，本实用新型提供了一种串并联集束管换热器，其在保证充足换热面积的同时，能够降低换热器对供水流量的要求。

其技术方案是这样的：一种串并联集束管换热器，其包括设置在发酵罐罐体上的上汇流管、下汇流管，所述上汇流管和所述下汇流管之间连接有多根长排管，其特征在于：所述发酵罐罐体上还设置有中汇流管，所述上汇流管位于所述中汇流管的上方，所述下汇流管位于所述中汇流管的下方，所述中汇流管和所述下汇流管之间连接有多根短排管。

其进一步特征在于：

所述上汇流管、所述中汇流管和所述下汇流管分别通过上固定板、中固定板和下固定板与所述发酵罐罐体连接；

所述长排管和所述短排管的中部通过固定架与所述发酵罐罐体连接；

所述上汇流管和所述下汇流管的两侧分别连接有并排均匀布置的所述长排管，所述中汇流管和所述下汇流管的两侧分别连接有并排均匀布置的所述短排管，位于同一侧的所述长排管和所述短排管在水平方向上交错分布。

有益效果：当发酵罐处于发酵状态时，为了对发酵罐进行冷却，可以从中汇流管通入冷却介质，经短排管流至下汇流管后再经长排管流入上汇流管，上汇流管用于冷却介质的排出，此过程中，长排管之间相互并联，长排管和短排管之间相互串联，这样由于同时采用长短排管保证了充足的换热面积，同时，换热介质从汇流管进入排管时换热介质通过的截面面积相对减小，从而降低换热器对供水流量的要求。

附图说明

图1为本实用新型的正视示意图；

图2为本实用新型的左视示意图；

图3为本实用新型的俯视示意图；

图4为排管布置形式示意图。

具体实施方式

如图1-图3所示的一种串并联集束管换热器，其包括设置在发酵罐罐体11（仅示出部分罐体）上的上汇流管1、下汇流管3，上汇流管1和下汇流管3之间连接有多根长排管4，发酵罐罐体11上还设置有中汇流管2，上汇流管1位于中汇流管2的上方，下汇流管3位于中汇流管2的下方，中汇流管2和下汇流管3之间连接有多根短排管5。

具体的，上汇流管1、中汇流管2和下汇流管3分别通过上固定板7、中固定板8和下固定板9与发酵罐罐体11连接，并且其端部分别连接有法兰6，而长排管4和短排管5的中部通过固定架10与发酵罐罐体11连接，固定架10采用U型螺栓和带孔角铁固定排管，U型螺栓的布置交错均匀排列，固定架10一般设置在排管的中间位置，如果排管过长，可以考虑增加其数量。

上汇流管1和下汇流管3的两侧分别连接有并排均匀布置的长排管4，中汇流管2和下汇流管3的两侧分别连接有并排均匀布置的短排管5，位于同一侧的长排管4和短排管5在水平方向上交错分布。上汇流管1、中汇流管2、下汇流管3、长排管4、短排管5，均采用无缝钢管进行加工制作，以上3个汇流管可以采用相同型号的钢管。长排管4、短排管5可以采用其它相同型号的钢管，一般汇流管的直径是排管直径的2倍左右。结合图4，长排管4上部的弯曲半径r1、短排管5上部弯曲半径r2以及长短排管的下部弯曲半径r3均相等；下汇流管3到中汇流管2的距离n：中汇流管2到上汇流管1的距离m，优选n:m=8。

换热器采用串并联的设计，所谓并联，说的是中汇流管与下汇流管之间的各个短排管并联，下汇流管与上汇流管之间的各个长排管并联。所谓串联，说的是并联的长排管和并联的短排管通过下汇流管串联起来。

使用时，如图2所示，上汇流管1的端部为A接口、中汇流管2的端部为B接口、下汇流管3的端部为C接口，当发酵罐处于发酵状态时，换热器内部利用冷却水进行冷却操作，这时可以将图2中的B接口作为进水口，A接口作为出水口，C接口作为排净口，排净口在换热器进行冷却操作的时候，处于关闭状态。冷却水从B接口（进水口）进入中汇流管2，从中汇流管分别进入短排管5，然后各个短排管5的冷却水向下流入下汇流管3汇集，汇集后的冷却水在下汇流管3被分配到长排管4，长排管4内的冷却水向上流向上汇流管1汇集，最终通过上汇流管1的A接口（出水口）排出。当发酵罐执行完发酵冷却操作之后，C接口（排净口）可以用于排净换热器内的积水。

在上述过程中，结合图1-图3，换热面积大约为12根排管的表面积，而在换热介质从汇流管进入短排管时，只需进入6根排管，而现有的集束管管热器则需要同时进入12根排管，这样为了保证流速，就需要较高的供水流量，也因此本方案采用上述结构能够降低换热器对供水流量的要求；同时，每个并联排管系统的截面面积由于不会急剧增大，使得单根排管内的冷却水流速更大和分配更加均匀，同时保证了足够大的换热面积，从而提高了换热器的整体传热系数和降低了发酵罐内的温度梯度，从而提高发酵罐内部培养基的温度均匀性，降低搅拌系统的搅拌功耗，进而降低发酵罐正常运行的整体能耗，达到生产过程中降本增效的目的。

当发酵罐处于实消状态时，换热器内部利用高温蒸汽进行加热操作，这时图2中的A接口、B接口均作为蒸汽进口，C接口作为冷凝水出口。高温蒸汽通过A接口和B接口（蒸汽进口）同时进入换热器，高温蒸汽冷凝形成的冷凝水不凝气等通过C接口（冷凝水出口）排出，这样可以避免冷凝水沿着排管向下流，阻碍高温蒸汽向上流动，造成加热效果不明显的问题。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种串并联集束管换热器，其包括设置在发酵罐罐体上的上汇流管、下汇流管，所述上汇流管和所述下汇流管之间连接有多根长排管，其特征在于：所述发酵罐罐体上还设置有中汇流管，所述上汇流管位于所述中汇流管的上方，所述下汇流管位于所述中汇流管的下方，所述中汇流管和所述下汇流管之间连接有多根短排管。

2.根据权利要求1所述的一种串并联集束管换热器，其特征在于：所述上汇流管、所述中汇流管和所述下汇流管分别通过上固定板、中固定板和下固定板与所述发酵罐罐体连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种串并联集束管换热器，其特征在于：所述长排管和所述短排管的中部通过固定架与所述发酵罐罐体连接。

4.根据权利要求1所述的一种串并联集束管换热器，其特征在于：所述上汇流管和所述下汇流管的两侧分别连接有并排均匀布置的所述长排管，所述中汇流管和所述下汇流管的两侧分别连接有并排均匀布置的所述短排管，位于同一侧的所述长排管和所述短排管在水平方向上交错分布。

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