CN219829593U - 新型外导流高效换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型外导流高效换热器，包括壳体和管箱，壳体的顶部设有上端盖，底部设有下封头，上端盖的外侧设有管箱，内侧连接有换热管束，换热管束外侧套设有锥形内衬筒，锥形内衬筒的外表面上设有导流凹槽，顶部通过支撑板与壳体连接，底部与壳体连接，与锥形内衬筒侧壁相对的壳体上设有进热管，壳体的底部设置有第一出热管，下封头的底部设有第二出热管。该实用新型既能使介质均匀的进入壳体，又能使介质整体、连续的流动，有效提高了换热器的换热效率。

Description

新型外导流高效换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器设备技术领域，尤其涉及一种新型外导流高效换热器。

背景技术

管壳式换热器结构简单、适用压力范围宽、可靠性高而且技术成熟，在石油和化工生产中应用广泛。管壳式换热器内的弓形折流板换热器在工业实践中也存在一些缺点：一是壳体进口段存在传热死区使管束的传热面积得不到充分利用，二是对于壳体上的大开孔接管，由于受最小流通面积的限制，会减少换热管的布置数量，进而降低设备的换热面积，最终导致降低换热器总使用性能。而管壳式外导流换热器是一种对普通换热器壳体做了优化改进的换热器。外导流筒的引入不仅可以在不增加整体壳程直径的前提下，有效的加大换热器进出口管口的直径，进而降低物料在进出口处的压降，而且还能减少壳体进口段的传热死区以及防止进口段可能会出现的流体振动，随着目前石化装置大型化的趋势，这种结构的换热器应用日趋增多。

现有技术中至少存在如下问题：对于夹套式外导流筒结构，由于介质从接管进入夹套再流入壳体的过程中，沿周向的分布是不均匀的，导致进入壳体时形成不均匀流体阻力，进而影响换热器的效能。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，研制一种新型外导流高效换热器，本实用新型既能使介质均匀的进入壳体，又能使介质整体、连续的流动，有效提高了换热器的换热效率。

本实用新型解决技术问题的技术方案为：新型外导流高效换热器，包括壳体和管箱，壳体的顶部设有上端盖，底部设有下封头，上端盖的外侧设有管箱，内侧连接有换热管束，换热管束外侧套设有锥形内衬筒，锥形内衬筒的外表面上设有导流凹槽，顶部通过支撑板与壳体连接，底部与壳体连接，与锥形内衬筒侧壁相对的壳体上设有进热管，壳体的底部设置有第一出热管，下封头的底部设有第二出热管。

作为优化，壳体包括小壳体、过渡段和大壳体，大壳体的两端分别通过过渡段与小壳体连接。通过设置小壳体、过渡段和大壳体，能够进一步优化壳体内部空间，进一步优化夹套空间。

作为优化，锥形内衬筒为锥形管，顶部直径小于底部的直径，顶部为平口，底部均匀设有若干组半圆孔。通过设置锥形内衬筒顶部为平口，能够使壳程介质流动更加稳定；通过在底部均匀设有若干组半圆孔，能够缓和锥形内衬筒与壳体焊接时产生的圆周方向的变形。

作为优化，锥形内衬筒的顶部通过支撑板与大壳体的内壁连接，底部与过渡段的内壁连接。通过设置支撑板，能够稳定支撑锥形内衬筒的顶部，通过设置锥形内衬筒的底部与过渡段的内壁连接，能够进一步优化夹套空间，进一步缩小夹套空间中滞留的介质死区，使介质死区消失。

作为优化，管箱的内部通过隔板设有进冷室、出冷室，进冷室和出冷室上分别设有进冷管和出冷管，换热管束的一端与进冷室连通，另一端与出冷室连通。通过设置进冷室，能将进冷管送入的管程介质分配送至换热管束的一端；通过设置出冷室，能够使换热后的管程介质汇集混合起来一起通过出冷管排出。

作为优化，导流凹槽由上向下螺旋设置锥形内衬筒的外表面上。通过设置导流凹槽由上向下螺旋设置锥形内衬筒的外表面上，能够使壳程介质沿导流凹槽形成整体的、连续的、高速的螺旋运动介质流，实现流体等压降流动，进一步提高设备的传热效能和利用率。

作为优化，壳体的外侧壁上设有安装座，内侧壁上设有管束架，管束架与换热管束连接。通过设置安装座，能够方便安装；通过设置管束架，能够支撑稳定换热管束。

作为优化，换热管束呈“U”形。通过设置换热管束呈“U”形，能够提高换热效率和换热效果。

作为优化，管束架包括连接杆和连接板，连接杆平行设在换热管束的两侧，通过连接板与换热管束连接。通过设置连接杆和连接板，能够支撑稳定换热管束。

作为优化，管束架设有两组，一组管束架的连接板与另一组管束架近侧的连接杆连接。通过设置一组管束架的连接板与另一组管束架近侧的连接杆连接，到达交叉连接的效果，能够进一步提高换热管束整体的稳定性。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

通过设置锥形内衬筒及导流凹槽，能够与壳体之间形成一个狭长的带锥体坡面的夹套空间；通过将进热管与锥形内衬筒侧壁相对设置，使壳程介质在进入壳体后，通过压降和夹套空间的联合作用下，沿导流凹槽高速运动，形成整体、连续的介质流，使壳程介质到达锥形内衬筒顶部时能沿圆周方向均匀分布，降低热损耗，极大的提高设备的传热效能和利用率；通过设置有第一出热管和第二出热管，能将换热后的壳程介质完全排出。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的整体结构示意图。

图2为本实用新型一种实施例中锥形内衬筒的结构示意图。

图3为本实用新型一种实施例中锥形内衬筒的仰视图。

图中1、壳体；2、管箱；3、换热管束；4、锥形内衬筒；5、安装座；6、管束架；

11、上端盖；12、下封头；13、进热管；14、第一出热管；15、第二出热管；16、小壳体；17、过渡段；18、大壳体；

21、隔板；22、进冷室；23、出冷室；24、进冷管；25、出冷管；

41、导流凹槽；42、支撑板；43、半圆孔；

61、连接杆；62、连接板。

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

实施例1

图1至图3为本实用新型的一种实施例的示意图，如图1所示，新型外导流高效换热器，包括壳体1和管箱2，壳体1的顶部设有上端盖11，底部设有下封头12，上端盖11的外侧设有管箱2，内侧连接有换热管束3，换热管束3外侧套设有锥形内衬筒4，锥形内衬筒4的外表面上设有导流凹槽41，顶部通过支撑板42与壳体1的内壁固定连接，底部与壳体1的内壁固定连接，与锥形内衬筒4侧壁相对的壳体1上设有进热管13，壳体1的底部设置有第一出热管14，下封头12的底部设有第二出热管15。

通过设置锥形内衬筒4及导流凹槽41，能够与壳体1之间形成一个狭长的带锥体坡面的夹套空间，还能防止由于进热管13的管口大、流速高而可能出现的流体振动，从而避免换热器产生由于流体振动诱发的失效；通过将进热管13与锥形内衬筒4侧壁相对设置，使壳程介质在进入壳体1后，通过压降和夹套空间的联合作用下，沿导流凹槽41高速运动，形成整体、连续的介质流，使壳程介质到达锥形内衬筒4顶部时能沿圆周方向均匀分布，降低热损耗，极大的提高设备的传热效能和利用率；通过设置有第一出热管14和第二出热管15，能将换热后的壳程介质完全排出。

壳体1包括小壳体16、过渡段17和大壳体18，大壳体18的两端分别通过过渡段17与小壳体16同轴连接。通过设置小壳体16、过渡段17和大壳体18，能够进一步优化壳体1内部空间，进一步优化夹套空间。

如图2、图3所示，锥形内衬筒4为锥形管，是由扇面状的筒节卷焊成型，锥角为15°，顶部直径小于底部的直径，顶部为平口，底部均匀设有若干组半圆孔43，半圆孔43的半径为10mm，相邻两组半圆孔43的分布夹角为22.5°。通过设置锥形内衬筒4顶部为平口，能够使壳程介质流动更加稳定；通过在底部均匀设有若干组半圆孔43，能够缓和锥形内衬筒4与壳体1焊接时产生的圆周方向的变形。

锥形内衬筒4的顶部通过支撑板42与大壳体18的内壁连接，底部与过渡段17的内壁焊接，半圆孔43处与壳体18的内壁不焊接，缓和锥形内衬筒4与壳体1焊接时产生的圆周方向的变形。通过设置支撑板42，能够稳定支撑锥形内衬筒4的顶部，通过设置锥形内衬筒4的底部与过渡段17的内壁连接，能够进一步优化夹套空间，进一步缩小夹套空间中滞留的介质死区，使介质死区消失。

管箱2的内部通过隔板21设有进冷室22、出冷室23，进冷室22和出冷室23上分别设有进冷管24和出冷管25，换热管束3的一端与进冷室22连通，另一端与出冷室23连通。通过设置进冷室22，能将进冷管24送入的管程介质分配送至换热管束3的一端；通过设置出冷室23，能够使换热后的管程介质汇集混合起来一起通过出冷管25排出。

导流凹槽41由上向下螺旋设置锥形内衬筒4的外表面上，螺距为200mm。通过设置导流凹槽41由上向下螺旋设置锥形内衬筒4的外表面上，能够使壳程介质沿导流凹槽41形成整体的、连续的、高速的螺旋运动介质流，实现流体等压降流动，进一步提高设备的传热效能和利用率。

壳体1的外侧壁上设有安装座5，内侧壁上设有管束架6，管束架6与换热管束3连接。通过设置安装座5，能够方便安装；通过设置管束架6，能够支撑稳定换热管束3。

换热管束3呈“U”形。通过设置换热管束3呈“U”形，能够提高换热效率和换热效果。

管束架6包括连接杆61和连接板62，连接杆61平行设在换热管束3的两侧，通过连接板62与换热管束3连接。通过设置连接杆61和连接板62，能够支撑稳定换热管束3。

管束架6设有两组，一组管束架6的连接板62与另一组管束架6近侧的连接杆61连接。通过设置一组管束架6的连接板62与另一组管束架6近侧的连接杆61连接，到达交叉连接的效果，能够进一步提高换热管束3整体的稳定性。

使用时，温度较低的管程介质从进冷管24进入进冷室22，由进冷室22分配到换热管束3，温度较低的管程介质进入换热管束3后与壳体1内、温度较高的壳程介质进行换热，最终汇合进入出冷室23，通过出冷管25排出；温度较高的壳程介质首先通过进热管13进入锥形内衬筒4与壳体1之间的夹套空间，然后在导流凹槽41的作用下，呈螺旋状向上运动，形成高速、均匀、连续的介质流，实现流体等压降流动，然后壳程介质接触换热管束3，接着从锥形内衬筒4的顶部喷射状进入锥形内衬筒4内部并继续向下运动，从而使夹套空间中滞留的介质死区近乎为零，壳程介质与换热管束3持续接触与管程介质换热，最终壳程介质通过第一出热管14和第二出热管15流出壳体1，壳程介质在整个运动的过程中产生的热损耗很小，提高了设备的传热效能和利用率；本实用新型结构简单、可靠且加工难度低，与普通的换热器相比，制造成本降低10％，同设计参数下换热效能提高15％，本实用新型既能使介质均匀的进入壳体，又能使介质整体、连续的流动，有效提高了换热器的换热效率。

本实用新型中对结构的方位或相对位置关系的描述，如“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或相对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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构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。

Claims (10)

1.新型外导流高效换热器，包括壳体(1)和管箱(2)，其特征是：壳体(1)的顶部设有上端盖(11)，底部设有下封头(12)，上端盖(11)的外侧设有管箱(2)，内侧连接有换热管束(3)，换热管束(3)外侧套设有锥形内衬筒(4)，锥形内衬筒(4)的外表面上设有导流凹槽(41)，顶部通过支撑板(42)与壳体(1)连接，底部与壳体(1)连接，与锥形内衬筒(4)侧壁相对的壳体(1)上设有进热管(13)，壳体(1)的底部设置有第一出热管(14)，下封头(12)的底部设有第二出热管(15)。

2.根据权利要求1所述的新型外导流高效换热器，其特征是：壳体(1)包括小壳体(16)、过渡段(17)和大壳体(18)，大壳体(18)的两端分别通过过渡段(17)与小壳体(16)连接。

3.根据权利要求2所述的新型外导流高效换热器，其特征是：锥形内衬筒(4)为锥形管，顶部直径小于底部的直径，顶部为平口，底部均匀设有若干组半圆孔(43)。

4.根据权利要求3所述的新型外导流高效换热器，其特征是：锥形内衬筒(4)的顶部通过支撑板(42)与大壳体(18)的内壁连接，底部与过渡段(17)的内壁连接。

5.根据权利要求4所述的新型外导流高效换热器，其特征是：管箱(2)的内部通过隔板(21)设有进冷室(22)、出冷室(23)，进冷室(22)和出冷室(23)上分别设有进冷管(24)和出冷管(25)，换热管束(3)的一端与进冷室(22)连通，另一端与出冷室(23)连通。

6.根据权利要求4所述的新型外导流高效换热器，其特征是：导流凹槽(41)由上向下螺旋设置锥形内衬筒(4)的外表面上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的新型外导流高效换热器，其特征是：壳体(1)的外侧壁上设有安装座(5)，内侧壁上设有管束架(6)，管束架(6)与换热管束(3)连接。

8.根据权利要求7所述的新型外导流高效换热器，其特征是：换热管束(3)呈“U”形。

9.根据权利要求8所述的新型外导流高效换热器，其特征是：管束架(6)包括连接杆(61)和连接板(62)，连接杆(61)平行设在换热管束(3)的两侧，通过连接板(62)与换热管束(3)连接。

10.根据权利要求9所述的新型外导流高效换热器，其特征是：管束架(6)设有两组，一组管束架(6)的连接板(62)与另一组管束架(6)近侧的连接杆(61)连接。