CN219531748U - 一种热交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热交换器，属于甲醇热交换技术领域，包括壳体、换热管组件、端盖、隔环、进口管组件一、出口管组件一、进口管组件二、出口管组件二和螺杆组件；换热管组件包括换热管、折流板、管板和定距管组件；折流板安装在换热管上，定距管组件安装在折流板上，换热管的一端连接管板，管板的端面和换热管的管束垂直，壳体套设在换热管的外部，隔环位于端盖和管板之间，进口管组件一和出口管组件一位于端盖上，进口管组件二和出口管组件二位于壳体上；换热管位于管板上，折流板位于换热管上，被加热介质被折流板一上一下错位隔断在多个腔室内作推流式S形运动，与热源进行递进式热量交换，高效实现热源与被加热介质之间的热量交换。

Description

一种热交换器

技术领域

本实用新型涉及甲醇热交换技术领域，具体为一种热交换器。

背景技术

随着全球对碳排放问题的日益关注，人们正将注意力转向生产来源广泛的替代燃料—甲醇，绿色甲醇作为燃料的使用在工业和船舶上的占比越来越明显。绿色甲醇从生产到消耗的过程可以实现碳中性和闭合碳循环，使用本地生产的甲醇可以减少对进口化石能源的依赖，从而提高国家的能源安全，绿色甲醇燃料的使用可减少多达95％的二氧化碳排放。此外，结合先进的燃料电池技术，以绿色甲醇作为燃料甚至可以完全消除氮氧化物、硫氧化物和颗粒物的排放，减少二氧化碳排放对于应对气候变化至关重要，而消除颗粒物将减少空气污染，从而改善公众健康。使用绿色甲醇燃料在船舶系统中使用的热交换器，热量的交换效率，包括交换的时效和能效是热交换器优良品质的体现。同时作为动力来源的绿色甲醇需要加热后才能被很好的利用，由此可以通过有效的热交换进行转化加以利用。

目前，国内同类产品中，换热管组件所采用的无缝钢管管径较大，间距也较大，使得相同壳体内的换热面积减少，热交换效率损失严重，此外，热源的进出口隔离设计较为复杂。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种热交换器，提高热源与被加热介质之间热量交换的效率。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种热交换器，包括：壳体、换热管组件、端盖、隔环、进口管组件一、出口管组件一、进口管组件二、出口管组件二和螺杆组件；所述换热管组件包括：换热管、折流板、管板和定距管组件；多个所述折流板安装在多个所述换热管上，多个所述定距管组件安装在所述折流板上，多个所述换热管的一端连接所述管板，所述管板的端面和多个所述换热管的管束垂直，所述壳体的一端开口，另一端封闭，所述壳体套设在所述换热管的外部，所述隔环位于所述端盖和所述管板之间，所述进口管组件一和所述出口管组件一均位于所述端盖上，所述进口管组件二和所述出口管组件二均位于所述壳体上，所述端盖、管板和壳体通过多个所述螺栓组件固定连接。

有益效果：本实用新型中多个换热管密集地分布连接在管板上，在同体积的壳体内能够获得更大的热交换面积和更佳能效，多个折流板连接在换热管上，流经壳体内的被加热介质被换热管组件上的折流板一上一下错位隔断在多个腔室内，在其中作推流式S形运动，同时在流经过程中与换热管组件中的换热管内的热源进行递进式热量交换，从而高效实现热源与被加热介质之间的热量交换，同时减少了在长时间使用过程中热交换效果的衰减，清洁也更方便。

进一步地，所述隔环为圆环结构且中间有隔断。

有益效果：隔环为圆环结构，中间有隔断，从而能够形成两个腔室，能够有效地对热源进口A和热源出口B进行隔离，能够直观查看隔离的密封效果。

进一步地，所述管板上以横向直径方向为轴对称的两侧分布多层多个孔位，每侧的每两个孔位的圆心距离相同，所述换热管为U形管，所述U形管的开口两端分别以所述管板的横向直径为对称轴连接到所述管板上相同层的孔位上。

进一步地，所述定距管组件包括锁杆、定距管和螺母一，多个所述定距管套设在所述锁杆上，所述锁杆的一端通过所述螺母一安装在所述折流板上。

进一步地，所述管板的一侧分布有S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8共八层孔位，其中S1层有十六个孔位、S2层有十五个孔位、S3层有十四个孔位、S4层有十三个孔位、S5层有十二个孔位、S6层有十一个孔位、S7层有八个孔位、S8层有四个孔位。

有益效果：多个换热管连接到管板上S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8的孔位中，每个U形管的开口两端分别以管板的横向直径为对称轴插接到管板上相同层的孔位上，不同层位上的U形管的开口大小不同，S1层上连接的U形管开口最小，S8层上连接的U形管开口最大，本实用新型的换热管相比于同体积的壳体内通常采用的直径14*1或直径16*1的管子组成的换热管组件更为密集，在同体积的壳体内能够获得更大的热交换面积和更佳能效。

进一步地，所述壳体的两端上侧面分别有观察孔和氮气入口，所述观察孔和所述氮气入口均由无缝钢管和法兰焊接而成。

有益效果：被加热介质刚进入壳体时，能够通过壳体上的观察孔查看腔内是否充满被加热介质，当系统在其中任一部件需要维修或处于停机状态时，热交换器中的绿色甲醇能够通过氮气入口接入氮气进行冲洗干净，保证热交换器中无绿色甲醇，保证环境安全。

进一步地，所述壳体的开口端连接有法兰一，所述端盖、所述管板和所述法兰一的圆周上均均分多个螺孔，所述螺栓组件包括螺杆和螺母二，所述端盖、所述管板和所述法兰一通过多个所述螺杆和所述螺母二固定连接。

进一步地，还包括隔环垫片，所述隔环垫片为圆环结构且中间有隔断，至少两个所述隔环垫片分别位于所述隔环与所述管板之间、所述隔环和所述端盖之间。

进一步地，还包括垫片，所述垫片位于所述法兰一和所述管板之间。

进一步地，还包括支架，两个所述支架分别位于所述壳体的侧面。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种热交换器，具备以下有益效果：

1、本实用新型中多个换热管密集地分布连接在管板上，在同体积的壳体内能够获得更大的热交换面积和更佳能效，多个折流板间隔均匀地连接在换热管上，流经壳体内的被加热介质被换热管组件上的折流板一上一下错位隔断在多个腔室内，在其中作推流式S形运动，同时在流经过程中与换热管组件中的换热管内的热源进行递进式热量交换，从而高效实现热源与被加热介质之间的热量交换，同时减少了在长时间使用过程中热交换效果的衰减，清洁也更方便。

2、隔环为圆环结构，中间有隔断，从而能够形成两个腔室，能够有效地对热源进口A和热源出口B进行隔离，能够直观查看隔离的密封效果。

3、多个换热管连接到管板上S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8的孔位中，每个U形管的开口两端分别以管板的横向直径为对称轴插接到管板上相同层的孔位上，不同层位上的U形管的开口大小不同，S1层上连接的U形管开口最小，S8层上连接的U形管开口最大，本实用新型的换热管相比于同体积的壳体内通常采用的直径14*1或直径16*1的管子组成的换热管组件更为密集，在同体积的壳体内能够获得更大的热交换面积和更佳能效。

4、被加热介质刚进入壳体时，能够通过壳体上的观察孔查看腔内是否充满被加热介质，当系统在其中任一部件需要维修或处于停机状态时，热交换器中的绿色甲醇能够通过氮气入口接入氮气进行冲洗干净，保证热交换器中无绿色甲醇，保证环境安全。

附图说明

图1是本实用新型的热交换器的立体图；

图2是本实用新型的热交换器的主视图；

图3是本实用新型的热交换器的侧视图；

图4是本实用新型的热交换器的换热管组件的立体图；

图5是本实用新型的热交换器的换热管组件的主视图；

图6是本实用新型的热交换器的换热管组件的侧视图；

图7是本实用新型的热交换器的折流板的主视图；

图8是本实用新型的热交换器的定距管组件的主视图；

图9是本实用新型的热交换器的壳体的主视图；

图10是本实用新型的热交换器的壳体的侧视图；

图11是本实用新型的热交换器的隔环的主视图；

图12是本实用新型的热交换器的隔环垫片的主视图；

图中：11壳体、12法兰一、21换热管、22折流板、23管板、24定距管组件、241锁杆、242定距管、243螺母一、30端盖、40隔环、41隔环垫片、51进口管组件一、52出口管组件一、61进口管组件二、62出口管组件二、71观察孔、72氮气入口、80支架、91螺杆、92螺母二；A为热源进口、B为热源出口、C为被加热介质入口、D为被加热介质出口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合说明书附图以及具体的实施例对本实用新型的技术方案作进一步描述：

如图1-2所示，一种热交换器，包括：壳体11、换热管组件、端盖30、隔环40、进口管组件一51、出口管组件一52、进口管组件二61、出口管组件二62、螺杆组件；参阅图4-5，换热管组件包括：换热管21、折流板22、管板23、定距管组件24，进口管组件一51、出口管组件一52、进口管组件二61、出口管组件二62均由无缝钢管和法兰焊接而成，螺杆组件包括螺杆91和螺母二92。

继续参图1-5，多个折流板22安装在多个换热管21上，多个定距管组件24安装在折流板22上，换热管21的一端连接管板23，管板23的端面和换热管21的管束垂直，壳体11套设在换热管21的外部，隔环40位于端盖30和管板23之间，隔环40有效地隔离热源进口A和热源出口B，参阅图11-12，隔环40为圆环结构，中间有隔断，从而能够形成两个腔室，能够有效地对热源进口A和热源出口B进行隔离，能够直观查看隔离的密封效果，隔环40与管板23之间、隔环40和端盖30之间各有一隔环垫片41，隔环垫片41同样为圆环结构，中间有隔断。进口管组件一51和出口管组件一52间隔一定距离地焊接在端盖30上，端盖30、管板23和法兰一12的圆周上均均分多个螺孔，端盖30、管板23和壳体11上的法兰一12通过多个螺杆91、螺母二92固定连接，法兰一12和管板23之间有垫片。

如图9-10所示，壳体11的一端开口，另一端通过椭圆封头封闭，法兰一12焊接在壳体11开口的一端，进口管组件二61和出口管组件二62间隔一定距离地焊接在壳体11的侧面，且进口管组件二61和出口管组件二62的水平连线平行于壳体11的中轴线。

如图4-6所示，换热管21为U形管，是由外径10mm、间距12.5mm的无缝钢管组成，能够极大地增加换热面积，提高换热效率。多个换热管21连接到管板23上S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8的孔位中，每个U形管的开口两端分别以管板23的横向直径为对称轴插接到管板23上相同层的孔位上，不同层位上的U形管的开口大小不同，S1层上连接的U形管开口最小，S8层上连接的U形管开口最大。换热管21和管板23通过胀管工艺连接，胀管过程中，要保证管板23的端面与换热管21的管束垂直。本实用新型的换热管21相比于同体积的壳体11内通常采用的直径14*1或直径16*1的管子组成的换热管组件更为密集，在同体积的壳体内能够获得更大的热交换面积和更佳能效。

参阅图6，管板23上以横向直径方向为轴对称两侧分布多层多个孔位，对一侧的孔位分布情况进行介绍，另一侧分布情况完全一样。管板23的一侧分布有S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8共八层孔位，其中S1层有十六个孔位、S2层有十五个孔位、S3层有十四个孔位、S4层有十三个孔位、S5层有十二个孔位、S6层有十一个孔位、S7层有八个孔位、S8层有四个孔位，每两个孔位的圆心距离相同，S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8层上的孔位均用于安装换热管21，管板23的横向和竖向的直径方向上各有一圆孔，用于安装定位定距管组件24。管板23的圆周上还均分多个螺孔，与端盖30和法兰一12上的螺孔配合，用于定位安装壳体11、管板23和端盖30。

折流板22的直径小于壳体11的内径，具体地，折流板22的外边缘与壳体11的内径单边间隙为1mm，加工前，需先仔细检查壳体11的内径。如图7所示，加工缺口前的折流板22上的孔位分布和管板23上相同，具体地，折流板22上以横向直径方向为轴对称分布多个孔位，对一侧的孔位分布情况进行介绍，另一侧分布情况完全一样。折流板22的一侧分布有S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8共八层孔位，其中S1层有十六个孔位、S2层有十五个孔位、S3层有十四个孔位、S4层有十三个孔位、S5层有十二个孔位、S6层有十一个孔位、S7层有八个孔位、S8层有四个孔位，每两个孔位的圆心距离相同，继续参阅图7，折流板22上S层上有一缺口，S层水平线与剪切后的折流板22的两端的切线S11之间的角度为30度。参阅图4-5，多个折流板22间隔均匀地插接在换热管21上，相邻两个折流板22的缺口朝向相反，且位于换热管21的两端部的折流板22的缺口均背向进口管组件二61或出口管组件二62的安装位置。流经壳体11内的被加热介质被换热管组件上的折流板22一上一下错位隔断在多个腔室内，在其中作推流式S形运动，同时在流经过程中与换热管组件中的换热管21内的热源进行递进式热量交换，从而高效实现热源与被加热介质之间的热量交换，同时减少了在长时间使用过程中热交换效果的衰减，清洁也更方便。

如图8所示，多个定距管组件24位于换热管组件的管程中，且位于多个换热管21之间，定距管组件24包括：锁杆241、定距管242和螺母一243，多个定距管242套设在锁杆241上，锁杆241的一端通过螺母一243安装在折流板22上。

继续参阅图1-3，壳体11的两端上侧面开设有观察孔71和氮气入口72，观察孔71、氮气入口72均由无缝钢管和法兰焊接而成，被加热介质刚进入壳体11时，能够通过壳体11上的观察孔71查看腔内是否充满被加热介质。当系统在其中任一部件需要维修或处于停机状态时，热交换器中的绿色甲醇能够通过氮气入口72接入氮气进行冲洗干净，保证热交换器中无绿色甲醇，保证环境安全。两个支架80间隔一定距离地焊接在壳体11的侧面，且两个支架80的水平连线平行于壳体11的中轴线。

工作原理：参阅图2，热源可以是水或乙二醇水溶液，热源由热源进口A流进到换热管21的管程内，被加热介质由介质入口C流进到壳体11的壳程内，流经壳程内的被加热介质由换热管组件上的折流板22进行隔断，形成多个腔室，被加热介质在其中作推流式S形运动，并同时在流经的过程中与换热管组件中的热源进行递进式热量交换，从而高效实现热源与被加热介质之间的热量交换。热源在热源进口A与热源出口B处通过隔环40进行隔离，完成热交换后的热源由热源出口B流出，被加热介质由介质出口D流出，通过观察孔71能够查看壳体11内是否充满被加热介质，在系统维护操作前，主机待机时，为避免甲醇泄露造成中毒和污染事故，必须对热交换器进行清扫排出工作，此时打开氮气入口72，用氮气冲洗排出热交换器内的甲醇，主机启动前，甲醇进入管道，并通过除气阀将氮气排出，通过观察孔71能够观看热交换器内的甲醇状态是否正常，保证恰当温度的甲醇供主机使用。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种热交换器，其特征在于，包括：壳体(11)、换热管组件、端盖(30)、隔环(40)、进口管组件一(51)、出口管组件一(52)、进口管组件二(61)、出口管组件二(62)和螺栓组件；所述换热管组件包括：换热管(21)、折流板(22)、管板(23)和定距管组件(24)；多个所述折流板(22)安装在多个所述换热管(21)上，多个所述定距管组件(24)安装在所述折流板(22)上，多个所述换热管(21)的一端连接所述管板(23)，所述管板(23)的端面和多个所述换热管(21)的管束垂直，所述壳体(11)的一端开口，另一端封闭，所述壳体(11)套设在所述换热管(21)的外部，所述隔环(40)位于所述端盖(30)和所述管板(23)之间，所述进口管组件一(51)和所述出口管组件一(52)均位于所述端盖(30)上，所述进口管组件二(61)和所述出口管组件二(62)均位于所述壳体(11)上，所述端盖(30)、管板(23)和壳体(11)通过多个所述螺栓组件固定连接。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述隔环(40)为圆环结构且中间有隔断。

3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，所述管板(23)上以横向直径方向为轴对称的两侧分布多层多个孔位，每侧的每两个孔位的圆心距离相同，所述换热管(21)为U形管，所述U形管的开口两端分别以所述管板(23)的横向直径为对称轴连接到所述管板(23)上相同层的孔位上。

4.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于，所述定距管组件(24)包括锁杆(241)、定距管(242)和螺母一(243)，多个所述定距管(242)套设在所述锁杆(241)上，所述锁杆(241)的一端通过所述螺母一(243)安装在所述折流板(22)上。

5.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，所述管板(23)的一侧分布有S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8共八层孔位，其中S1层有十六个孔位、S2层有十五个孔位、S3层有十四个孔位、S4层有十三个孔位、S5层有十二个孔位、S6层有十一个孔位、S7层有八个孔位、S8层有四个孔位。

6.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述壳体(11)的两端上侧面分别有观察孔(71)和氮气入口(72)，所述观察孔(71)和所述氮气入口(72)均由无缝钢管和法兰焊接而成。

7.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述壳体(11)的开口端连接有法兰一(12)，所述端盖(30)、所述管板(23)和所述法兰一(12)的圆周上均分多个螺孔，所述螺栓组件包括螺杆(91)和螺母二(92)，所述端盖(30)、所述管板(23)和所述法兰一(12)通过多个所述螺杆(91)和所述螺母二(92)固定连接。

8.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，还包括隔环垫片(41)，所述隔环垫片(41)为圆环结构且中间有隔断，至少两个所述隔环垫片(41)分别位于所述隔环(40)与所述管板(23)之间、所述隔环(40)和所述端盖(30)之间。

9.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，还包括垫片，所述垫片位于所述法兰一(12)和所述管板(23)之间。

10.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，还包括支架(80)，两个所述支架(80)分别位于所述壳体(11)的侧面。