CN220304333U - 一种高换热效率的列管式石墨换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高换热效率的列管式石墨换热器，包括圆筒形换热器壳体，圆筒形换热器壳体下端和上端的侧面分别设有冷却水入口和冷却水出口，圆筒形换热器壳体的下端依次设有下石墨管板和下封头，上端依次设有上石墨管板和上封头，下石墨管板和上石墨管板之间设有石墨换热列管；其中，所述冷却水入口的进水方向以及所述冷却水出口的出水方向与所述圆筒形换热器壳体所在圆周面相切。本实用新型具有换热效率高，运行成本低的特点；此外，本实用新型具有设计合理，安装和加工方便，实用性强的特点。

Description

一种高换热效率的列管式石墨换热器

技术领域

本实用新型涉及一种列管换热器，特别是一种高换热效率的列管式石墨换热器。

背景技术

列管式换热器是一种被广泛应用的换热器，在化工和酒精生产等领域的应用最为广泛。其结构主要包括换热壳体、换热管、管板和封头等，而石墨换热器主要是因为其中的换热管和管板为石墨材质而得名，在一些强腐蚀的化工领域具有特别的应用。

列管式换热器的主要原理是：待冷却介质从换热管内流动，壳体与换热管之间的有流动的冷却水，流动的冷却水与待冷却介质经高传热的换热管进行热交换，从而降低待冷却介质的温度。

但传统的列管式换热器的内部仅有换热管，冷却水经一端的入口流入后，吸热的冷却水从另一端的出口排出，由于冷却水的出入口的口径远小于换热器的壳体的口径，因此，冷却水在流入换热器壳体之后，非常容易沿着较为固定的流道进行流动，而其他区域则形成了相对的死水区域，这些区域内的冷却水的流动速度远小于固定流道内的水流速度，造成了换热效率的降低。近年来，为了克服该技术问题，从业者在列管式换热器中引入了折流板，即通过在壳体内的轴向方向的两侧设置多组错位的平板，并以此改变冷却水的流动路径，从而扩大了流道区域，减少了死水区。但是，这种结构同样存在一定的技术缺陷：

1、折流板的设置方式至直接阻挡水流的流动方向，强行改变流向，会极大的降低冷却水的流动速度，从而降低了换热效率，如果需要达到较高的流速和换热效率，则需要额外提供高压环境，增加了运行成本。

2、折流板在强行改变冷却水流动方向的同时，也会在折流板的角落区域形成涡流，因此，不能完全避免死水区的形成，同样存在换热效率低的缺陷。

为了提高列管式石墨换热器的换热效率，降低运行成本，有必要对其结构进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种高换热效率的列管式石墨换热器。本实用新型具有换热效率高，运行成本低的特点；此外，本实用新型具有设计合理，安装和加工方便，实用性强的特点。

本实用新型的技术方案：一种高换热效率的列管式石墨换热器，包括圆筒形换热器壳体，圆筒形换热器壳体下端和上端的侧面分别设有冷却水入口和冷却水出口，圆筒形换热器壳体的下端依次设有下石墨管板和下封头，上端依次设有上石墨管板和上封头，下石墨管板和上石墨管板之间设有石墨换热列管；其中，所述冷却水入口的进水方向以及所述冷却水出口的出水方向与所述圆筒形换热器壳体所在圆周面相切。

本方案中，通过将冷却水入口的进水方向以及冷却水出口的出水方向与圆筒形换热器壳体所在圆周面相切设置，使得冷却水在流入圆筒形换热器壳体后迅速形成环形涡流，并沿涡流的流动方向排出，涡流的优势在于：流速快，死水区少，极大的提高了换热效率，运行成本低。

进一步的方案中，前述的高换热效率的列管式石墨换热器，所述圆筒形换热器壳体内设有螺旋导流板，螺旋导流板的螺旋方向与冷却水在所述圆筒形换热器壳体内的螺旋流动方向一致。本方案通过螺旋导流板的导流作用，可以强化涡流的持续性，促进冷却水向出口端移动，进一步保证和提高了换热效率。

进一步的方案中，前述的高换热效率的列管式石墨换热器，所述螺旋导流板上设有换热管通孔，螺旋导流板连接于所述石墨换热列管上。本方案通过设置换热管通孔后，将螺旋导流板连接于所述石墨换热列管上，使得螺旋导流板和石墨换热列管可以预装为整体之后，再安装至圆筒形换热器壳体内，安装更加方便。

进一步的方案中，前述的高换热效率的列管式石墨换热器，所述螺旋导流板由多段结构一致的螺旋段拼接为成。相较于整个加工螺旋导流板，通过分段式的设计更加便于螺旋导流板的加工。

进一步的方案中，前述的高换热效率的列管式石墨换热器，所述螺旋段上设有限位孔，限位孔与所述螺旋导流板轴向平行，限位孔内贯穿有限位杆，限位杆的两端固定连接于对应端的石墨管板上。本方案通过设置限位杆和限位孔，使得螺旋导流板在安装时能够保证在轴向上不会出现明显的倾斜和错位，结构的精度能够得到保障，便于后期的组装。

进一步的方案中，前述的高换热效率的列管式石墨换热器，所述限位孔设有至少3个。而至少3个的设置能够进一步保证限位的精确度。

进一步的方案中，前述的高换热效率的列管式石墨换热器，所述限位孔的两端设有限位套筒，限位套筒的内径与所述限位杆的外径一致。本方案通过设置限位套筒，并严格限定限位套筒与限位杆的尺寸，使得装配的精度得到了进一步的提高。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型中，通过将冷却水入口的进水方向以及冷却水出口的出水方向与圆筒形换热器壳体所在圆周面相切设置，使得冷却水在流入圆筒形换热器壳体后迅速形成环形涡流，并沿涡流的流动方向排出，涡流的优势在于：流速快，死水区少，极大的提高了换热效率，运行成本低。

2、本实用新型通过螺旋导流板的导流作用，可以强化涡流的持续性，促进冷却水向出口端移动，进一步保证和提高了换热效率。

3、本实用新型通过设置换热管通孔后，将螺旋导流板连接于所述石墨换热列管上，使得螺旋导流板和石墨换热列管可以预装为整体之后，再安装至圆筒形换热器壳体内，安装更加方便。

4、相较于整个加工螺旋导流板，本实用新型通过分段式的设计更加便于螺旋导流板的加工。

5、本实用新型通过设置限位杆和限位孔，使得螺旋导流板在安装时能够保证在轴向上不会出现明显的倾斜和错位，结构的精度能够得到保障，便于后期的组装。而至少3个的设置能够进一步保证限位的精确度。此外，通过设置限位套筒，并严格限定限位套筒与限位杆的尺寸，使得装配的精度得到了进一步的提高。

附图说明

附图1为本实用新型的整体结构示意图；

附图2为附图1的A-A视图；

附图3为本实用新型的螺旋段的结构示意图。

附图标记说明：1-圆筒形换热器壳体，2-冷却水入口，3-冷却水出口，4-下石墨管板，5-下封头，6-上石墨管板，7-上封头，8-石墨换热列管，9-螺旋导流板，10-换热管通孔，11-限位杆，12-限位孔，13-限位套筒，14-螺旋段。

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说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

本实用新型的实施例：

一种高换热效率的列管式石墨换热器，如附图1-3所示，包括圆筒形换热器壳体1，圆筒形换热器壳体1下端和上端的侧面分别设有冷却水入口2和冷却水出口3，圆筒形换热器壳体1的下端依次设有下石墨管板4和下封头5，上端依次设有上石墨管板6和上封头7，下石墨管板4和上石墨管板6之间设有石墨换热列管8；前述的圆筒形换热器壳体1、下石墨管板4、下封头5、上石墨管板6、上封头7和石墨换热列管8均为常规的结构，按照如图所示的常规的方式组装即可。核心要点在于，所述冷却水入口2的进水方向以及所述冷却水出口3的出水方向与所述圆筒形换热器壳体1所在圆周面相切，即冷却水从冷却水入口2流入圆筒形换热器壳体1中时，是沿着圆筒形换热器壳体1的内壁的切线方向流入的，使得冷却水在圆筒形换热器壳体1以旋涡的形式流动，整个圆筒形换热器壳体1的内空区域没有死角，换热效率更好，而涡流的流速高于平流和折流，在相同流速下，可减少外部高压的提供，从而降低运行成本。

优选实施例中，所述圆筒形换热器壳体1内设有螺旋导流板9，螺旋导流板9的螺旋方向与冷却水在所述圆筒形换热器壳体1内的螺旋流动方向一致。具体设置时，螺旋导流板9的两端均超过对应侧的冷却水入口2和冷却水出口3的端面。

优选实施例中，所述螺旋导流板9上设有换热管通孔10，螺旋导流板9连接于所述石墨换热列管8上。在组装时，首先在壳体外将石墨换热列管8插入换热管通孔10中，使得换热管通孔10与石墨换热列管8形成整体，然后再组装至圆筒形换热器壳体1的内部。

优选实施例中，所述螺旋导流板9由多段结构一致的螺旋段14拼接为成，具体如图3所示，在安装时，可先将石墨换热列管8的一端固定于一侧的石墨管板上，然后将螺旋段14一段一段的插入石墨换热列管8上，并在螺旋段14连接端通过焊接的形式进行固定连接，从而形成整体。

优选实施例中，所述螺旋段14上设有限位孔12，限位孔12与所述螺旋导流板9轴向平行，限位孔12内贯穿有限位杆11，限位杆11的两端固定连接于对应端的石墨管板上。限位杆11的安装方式与石墨换热列管8的安装方式一致，不同在于，可先安装限位杆11，并将螺旋段14一段一段插入后拼接为完整的螺旋导流板9，最后插入石墨换热列管8，这样更加便于石墨换热列管8的安装，不会损坏石墨换热列管8。

优选实施例中，所述限位孔12设有至少3个，本实施例设置为3个，通过3点定位的方式，安装精度更高。

优选实施例中，所述限位孔12的两端设有限位套筒13，限位套筒13的内径与所述限位杆11的外径一致。限位套筒13固定在限位孔12的一侧，长3-5cm即可。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高换热效率的列管式石墨换热器，其特征在于：包括圆筒形换热器壳体(1)，圆筒形换热器壳体(1)下端和上端的侧面分别设有冷却水入口(2)和冷却水出口(3)，圆筒形换热器壳体(1)的下端依次设有下石墨管板(4)和下封头(5)，上端依次设有上石墨管板(6)和上封头(7)，下石墨管板(4)和上石墨管板(6)之间设有石墨换热列管(8)；其中，所述冷却水入口(2)的进水方向以及所述冷却水出口(3)的出水方向与所述圆筒形换热器壳体(1)所在圆周面相切。

2.根据权利要求1所述的高换热效率的列管式石墨换热器，其特征在于：所述圆筒形换热器壳体(1)内设有螺旋导流板(9)，螺旋导流板(9)的螺旋方向与冷却水在所述圆筒形换热器壳体(1)内的螺旋流动方向一致。

3.根据权利要求2所述的高换热效率的列管式石墨换热器，其特征在于：所述螺旋导流板(9)上设有换热管通孔(10)，螺旋导流板(9)连接于所述石墨换热列管(8)上。

4.根据权利要求3所述的高换热效率的列管式石墨换热器，其特征在于：所述螺旋导流板(9)由多段结构一致的螺旋段(14)拼接为成。

5.根据权利要求4所述的高换热效率的列管式石墨换热器，其特征在于：所述螺旋段(14)上设有限位孔(12)，限位孔(12)与所述螺旋导流板(9)轴向平行，限位孔(12)内贯穿有限位杆(11)，限位杆(11)的两端固定连接于对应端的石墨管板上。

6.根据权利要求5所述的高换热效率的列管式石墨换热器，其特征在于：所述限位孔(12)设有至少3个。

7.根据权利要求5所述的高换热效率的列管式石墨换热器，其特征在于：所述限位孔(12)的两端设有限位套筒(13)，限位套筒(13)的内径与所述限位杆(11)的外径一致。