CN221302040U - 一种用于制取蒸汽的高效管壳换热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业换热系统领域，具体涉及一种用于制取蒸汽的高效管壳换热装置，包括壳体，壳体上设有若干进出口，壳体内设置若干管板和若干第一管程管束和若干第二管程管束；管路分为第一管路和第二管路，第一管路由三根同心圆管组成的换热管排列而成，最内层的管内走水，中间的圆环空间走冷媒，外层圆环空间走水，这样冷媒夹在内外层水中间，能够极大的提高换热效果；冷媒从第一管路进入第二管路；水从第一管路进入壳程，与第二管路的冷媒换热，蒸发为气体。本实用新型对管路和换热介质流通路径进行创新，能够极大的提高目前蒸汽发生换热器的换热效果，为了避免水位低造成换热不均等问题，将第二管程管束布置在壳程下层。

Description

一种用于制取蒸汽的高效管壳换热装置

技术领域

本实用新型涉及工业换热系统领域，具体涉及一种用于制取蒸汽的高效管壳换热装置。

背景技术

在工业热泵领域的蒸汽发生换热器，冷媒与水换热，冷媒放热冷凝为液体，水吸热蒸发为气体，从传热角度来说，液体-液体的换热效果优于气体-液体，而气体-气体的换热效果最差，在蒸汽发生换热器内，有可能同时存在液体-液体，气体-液体，气体-气体的换热情况，而换热的一侧一旦出现气体，换热效果将迅速恶化，为了提高这一场景中的换热效果，目前的技术手段有使用翅片管、多管程、缠绕管等等，但是效果仍有提升空间。

管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。

为提高管外流体的传热系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。

为了提高传统的壳管换热器的换热效率，目前已有的技术手段有在壳程增加折流板、使用内、外翅片管、缠绕管，使用套管，设置夹层减少散热等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于制取蒸汽的高效管壳换热装置，旨在克服现有技术的缺陷，解决传统的壳管换热器的换热效率低、仍有创新和改进的空间的问题。

为此，本实用新型提出了一种用于制取蒸汽的高效管壳换热装置，包括壳体，所述壳体内对称的设置了一对外侧管板、一对中间管板和一对内侧管板；所述壳体上设置了第一进水口、冷媒进口、第二进水口、蒸汽出口、第一出水口、第二出水口、壳程进水口和冷媒出口；所述壳体内还设有若干第一管程管束和若干第二管程管束；

所述第一管程管束从内向外依次包括内层管、中层管和外层管；所述中层管两端与所述中间管板分别连接，同时所述第二管程管束两端与所述中间管板分别连接，使所述冷媒进口经另一端的冷媒中转管箱与所述冷媒出口连通；

所述内层管两端与所述外侧管板分别连接，使所述第一进水口与所述第一出水口连通；所述外层管的两端与所述内侧管板分别连接；使所述第二进水口与所述第二出水口连通；而所述第一出水口、所述第二出水口、所述壳程进水口三者通过连通管连通，同时所述第二管程管束贯穿所述壳程进水口所在的壳程并与其内的两路冷水进行换热，形成蒸汽并通过所述蒸汽出口排出。

作为本申请的一种优选技术方案，靠近所述冷媒进口一端的所述外侧管板与所述中间管板之间设有横向隔板，形成与所述冷媒进口相连的冷媒管箱一、与所述冷媒出口相连的冷媒管箱二。

作为本申请的一种优选技术方案，所述第二管程管束布置在所述壳体下侧。

作为本申请的一种优选技术方案，所述第一管程管束的三层同心圆管将其分为内层管通道、中间环形通道和外层环形通道。

作为本申请的一种优选技术方案，一路冷水从所述第一进水口进入所述内层管通道，经过所述第一出水口、所述连通管、所述壳程进水口进入壳程。

作为本申请的一种优选技术方案，一路冷水从所述第二进水口进入所述外层环形通道，经过所述第二出水口、所述连通管、所述壳程进水口进入壳程。

作为本申请的一种优选技术方案，冷媒从所述冷媒进口进入所述中间环形通道，经过所述冷媒中转管箱进入所述第二管程管束，之后从所述冷媒出口排出。

作为本申请的一种优选技术方案，所述外侧管板、所述中间管板和所述内侧管板将所述壳体分割成若干功能管箱；依次为与第一进水口连通的进水管箱一、与冷媒进口连通的冷媒管箱一、与冷媒出口连通的冷媒管箱二、与第二进水口连通的进水管箱二、与蒸汽出口和壳程进水口连通的壳程、与第二出水口连通的出水管箱二、与第二管程管束连通的冷媒中转管箱、以及与第一出水口连通的出水管箱一。

作为本申请的一种优选技术方案，所述出水管箱一、所述出水管箱二与所述壳程通过所述连通管、所述内层管、所述外层管连通，所述冷媒进口所在的冷媒管箱一经过冷媒中转管箱再与所述冷媒出口所在的冷媒管箱二连通 。

本申请提供的用于制取蒸汽的高效管壳换热装置，管路分为第一管路和第二管路，第一管路由三根同心圆管组成的换热管排列而成，最内层的管内走水，中间的圆环空间走冷媒，外层圆环空间走水，这样冷媒夹在内外层水中间，能够极大的提高换热效果；冷媒从第一管路进入第二管路；水从第一管路进入壳程，与第二管路的冷媒换热，蒸发为气体。本实用新型对管路和换热介质（水、冷媒）流通路径进行创新，能够极大的提高目前蒸汽发生换热器的换热效果。为了避免水位低造成换热不均等问题，将第二管程管束布置在壳程下层。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本申请作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的用于制取蒸汽的高效管壳换热装置的结构示意图；

图2为本实用新型的用于制取蒸汽的高效管壳换热装置的局部放大图一；

图3为本实用新型的用于制取蒸汽的高效管壳换热装置的局部放大图二；

图4为本实用新型的用于制取蒸汽的高效管壳换热装置中第一管程管束的截面图；

附图标记说明

1、第一进水口；2、冷媒进口；3、第二进水口；4、蒸汽出口；5、第一管程管束；6、第一出水口；7、第二出水口；8、壳程进水口；9、第二管程管束；10、冷媒出口；11、外侧管板；12、中间管板；13、内侧管板；14、连通管；15、横向隔板；51、内层管；52、中层管；53、外层管；54、内层管通道；55、中间环形通道；56、外层环形通道。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1~图4所示，本实用新型的用于制取蒸汽的高效管壳换热装置，包括壳体，壳体上设置了第一进水口1、冷媒进口2、第二进水口3、蒸汽出口4、第一出水口6、第二出水口7、壳程进水口8和冷媒出口10。

壳体内对称的设置了一对外侧管板11、一对中间管板12和一对内侧管板13，将壳体分割成若干功能管箱；依次为与第一进水口1连通的进水管箱一、与冷媒进口2和冷媒出口10连通的冷媒管箱一和冷媒管箱二、与第二进水口3连通的进水管箱二、与蒸汽出口4和壳程进水口8连通的壳程、与第二出水口7连通的出水管箱二、冷媒中转管箱、以及与第一出水口6连通的出水管箱一。壳体内还设有若干第一管程管束5和若干第二管程管束9，将对应功能的管箱连通在一起。

具体地，如图4所示，第一管程管束5包括三层同心圆管，从内向外依次为内层管51、中层管52和外层管53；三层同心圆管将第一管程管束5分为内层管通道54、中间环形通道55和外层环形通道56。

其中，内层管51两端与一对外侧管板11分别连接，使第一进水口1所在进水管箱一与第一出水口6所在出水管箱一连通；外层管53的两端与一对内侧管板13分别连接；使第二进水口3所在进水管箱二与第二出水口7所在出水管箱二连通；中层管52的两端与一对中间管板12分别连接，使冷媒进口2所在的冷媒管箱一与另一端的冷媒中转管箱连通，冷媒中转管箱再与冷媒出口10所在的冷媒管箱二连通，形成一个循环。

此外，第一出水口6、第二出水口7、壳程进水口8三者通过连通管14连通，使出水管箱一、出水管箱二与壳程连通，第二管程管束9两端与中间管板12连接，使冷媒进口2所在的冷媒管箱一经过冷媒中转管箱再与冷媒出口10所在的冷媒管箱二连通，第二管程管束9对壳程内液体进行换热，使其形成蒸汽。

靠近冷媒进口2一端的外侧管板11与中间管板12之间设有横向隔板15；横向隔板15将冷媒管箱分割成两半，形成与冷媒进口2的冷媒管箱一、与冷媒出口10相连的冷媒管箱二；避免冷媒进口、出口直接连通，降低换热效率。

本实用新型的高效管壳换热装置在使用时，第一路冷水从第一进水口1进入第一管程管束5的内层管通道54，从第一出水口6经过连通管14、壳程进水口8进入壳程；第二路冷水从第二进水口3进入第一管程管束5的外层环形通道56，通过第二出水口7经过连通管14、壳程进水口8进入壳程。

而冷媒从冷媒进口2进入第一管程管束5的中间环形通道55，经过冷媒中转管箱进入第二管程管束9，之后从冷媒出口10排出，水在壳程与第二管程管束9内的冷媒进行二次换热，蒸发为气体从蒸汽出口4排出，第二管程管束9布置在壳体下侧，避免低水位造成冷媒换热不均等问题。

在另一实施例中，在上述用于制取蒸汽的高效管壳换热装置中，将冷媒出口10设置在靠近第一出水口6一侧的外侧管板11与中间管板12之间，取消第二管程管束9，增加第一管程管束5的数量，同样能够达到非常好的换热目的。

本实用新型的高效管壳换热装置具有以下特性：A、管束分为两程，其中第一管程由三根同心管组成；B、水从第一管程进入壳程，冷媒从第一管程进入第二管程，水在壳程与第二管程的冷媒再换热，蒸汽发生换热器内水位较低，因此第二管程管束布置在壳体下层；C、多管箱结构保证在第一管程内冷媒内层与外层有水与其换热。

本实用新型的高效管壳换热装置对管路和换热介质（水、冷媒）流通路径进行创新，水在进入壳程前通过同心圆管与冷媒充分换热，第一管路由三根同心圆管组成的换热管排列而成，最内层的管内走水，中间的圆环空间走冷媒，外层圆环空间走水，这样冷媒夹在内外层水中间，能够极大的提高换热效果；冷媒从第一管路进入第二管路；水从第一管路进入壳程，与第二管路的冷媒换热，蒸发为气体。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于制取蒸汽的高效管壳换热装置，其特征在于，包括壳体，所述壳体内对称的设置了一对外侧管板（11）、一对中间管板（12）和一对内侧管板（13）；所述壳体上设置了第一进水口（1）、冷媒进口（2）、第二进水口（3）、蒸汽出口（4）、第一出水口（6）、第二出水口（7）、壳程进水口（8）和冷媒出口（10）；所述壳体内还设有若干第一管程管束（5）和若干第二管程管束（9）；

所述第一管程管束（5）从内向外依次包括内层管（51）、中层管（52）和外层管（53）；所述中层管（52）两端与所述中间管板（12）分别连接，同时所述第二管程管束（9）两端与所述中间管板（12）分别连接，使所述冷媒进口（2）经另一端的冷媒中转管箱与所述冷媒出口（10）连通；

所述内层管（51）两端与所述外侧管板（11）分别连接，使所述第一进水口（1）与所述第一出水口（6）连通；所述外层管（53）的两端与所述内侧管板（13）分别连接；使所述第二进水口与所述第二出水口（7）连通；而所述第一出水口（6）、所述第二出水口（7）、所述壳程进水口（8）三者通过连通管（14）连通，同时所述第二管程管束（9）贯穿所述壳程进水口（8）所在的壳程并与其内的两路冷水进行换热，形成蒸汽并通过所述蒸汽出口（4）排出。

2.根据权利要求1所述的用于制取蒸汽的高效管壳换热装置，其特征在于，靠近所述冷媒进口（2）一端的所述外侧管板（11）与所述中间管板（12）之间设有横向隔板（15），形成与所述冷媒进口（2）相连的冷媒管箱一、与所述冷媒出口（10）相连的冷媒管箱二。

3.根据权利要求1所述的用于制取蒸汽的高效管壳换热装置，其特征在于，所述第二管程管束（9）布置在所述壳体下侧。

4.根据权利要求1所述的用于制取蒸汽的高效管壳换热装置，其特征在于，所述第一管程管束（5）的三层同心圆管将其分为内层管通道（54）、中间环形通道（55）和外层环形通道（56）。

5.根据权利要求4所述的用于制取蒸汽的高效管壳换热装置，其特征在于，一路冷水从所述第一进水口（1）进入所述内层管通道（54），经过所述第一出水口（6）、所述连通管（14）、所述壳程进水口（8）进入壳程。

6.根据权利要求4所述的用于制取蒸汽的高效管壳换热装置，其特征在于，一路冷水从所述第二进水口（3）进入所述外层环形通道（56），经过所述第二出水口（7）、所述连通管（14）、所述壳程进水口（8）进入壳程。

7.根据权利要求4所述的用于制取蒸汽的高效管壳换热装置，其特征在于，冷媒从所述冷媒进口（2）进入所述中间环形通道（55），经过所述冷媒中转管箱进入所述第二管程管束（9），之后从所述冷媒出口（10）排出。

8.根据权利要求1所述的用于制取蒸汽的高效管壳换热装置，其特征在于，所述外侧管板（11）、所述中间管板（12）和所述内侧管板（13）将所述壳体分割成若干功能管箱；依次为与第一进水口（1）连通的进水管箱一、与冷媒进口（2）连通的冷媒管箱一、与冷媒出口（10）连通的冷媒管箱二、与第二进水口（3）连通的进水管箱二、与蒸汽出口（4）和壳程进水口（8）连通的壳程、与第二出水口（7）连通的出水管箱二、与第二管程管束（9）连通的冷媒中转管箱、以及与第一出水口（6）连通的出水管箱一。

9.根据权利要求8所述的用于制取蒸汽的高效管壳换热装置，其特征在于，所述出水管箱一、所述出水管箱二与所述壳程通过所述连通管（14）、所述内层管（51）、所述外层管（53）连通，所述冷媒进口（2）所在的冷媒管箱一经过冷媒中转管箱再与所述冷媒出口（10）所在的冷媒管箱二连通 。