管殼式換熱器及其管殼式換熱器組的製作方法

2023-06-08 23:54:42 2

本發明涉及一種換熱器，特別是一種管殼式換熱器及其管殼式換熱器組。

背景技術：

換熱器是一種在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實現物料之間熱量傳遞的節能設備，是使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達到流程規定的指標，以滿足工藝條件的需要，同時也是提高能源利用率的主要設備之一。

管殼式換熱器主要有殼體、管束和管板等部分組成，殼體呈圓筒形，內部裝有相平行的管束，管束兩端固定於管板上。在管殼式換熱器內進行換熱的兩種流體，一種在管束內流動，其流動通道為管程；另外一種流體在殼體內部和管束外流動，其流動空間為殼程。管板的設置可以提高管外流體的傳熱係數。但是，其內部的換熱管的排布使得換熱面積受到局限，換熱效率有待提高。而且，管殼式換熱器多為金屬結構，容易受到腐蝕並產生滲漏。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供管殼式換熱器，以提高換熱效率。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種管殼式換熱器，包括外殼、多根換熱管、一根中心集流管和一根外圍集流管，多根所述換熱管的一端分別與所述中心集流管連接並分別圍繞所述中心集流管螺旋盤繞形成多個盤管，多根所述換熱管的另一端分別與所述外圍集流管連接；所述換熱管和中心集流管位於所述外殼內，所述外圍集流管位於所述外殼外。

作為優選，多個所述盤管沿所述中心集流管的軸向的間距相等且相平行，相鄰兩所述盤管之間的距離為所述換熱管直徑的1倍-5倍。

作為優選，所述中心集流管和所述外圍集流管之間還設置有卡條，所述卡條上開設有分別與各所述換熱管相對應以使所述換熱管卡入其內的卡口。

作為優選，所述卡條與所述中心集流管平行並且兩所述卡條之間的所述換熱管的長度相等。

作為優選，所述換熱管的直徑為6mm-20mm，所述中心集流管和所述外圍集流管的直徑均為50mm-150mm；所述中心集流管、所述外圍集流管和所述換熱管均由高分子材料或金屬材料製成，所述外殼由進行過防腐處理的碳鋼材料製成。

一種管殼式換熱器，包括外殼、換熱管、中心集流管和外圍集流管，所述換熱管為多根，所述中心集流管和所述外圍集流管均為兩根，各所述換熱管的一端交替的分別與兩根所述中心集流管連接，另一端交替的分別與兩根所述外圍集流管連接，且與同一根所述中心集流管連接的換熱管的另一端也連接到同一根所述外圍集流管上，多根所述換熱管分別圍繞所述中心集流管螺旋盤繞形成多個盤管，所述換熱管和中心集流管位於所述外殼內，所述外圍集流管位於所述外殼外。

作為優選，相鄰兩個所述盤管沿所述中心集流管的軸向的間距相等且平行相鄰兩所述盤管之間的距離為所述換熱管直徑的1倍-5倍。

作為優選，所述中心集流管和所述外圍集流管之間還設置有卡條，所述卡條上開設有分別與各所述換熱管相對應以使所述換熱管卡入其內的卡口。

作為優選，所述卡條與所述中心集流管平行並且兩所述卡條之間的所述換熱管的長度相等。

一種管殼式換熱器組，包括多塊盲板、殼體和管殼式換熱器，多塊所述盲板架設在所述殼體內以形成多個獨立的區域，每個所述區域內分別設置一個所述管殼式換熱器。

與現有技術相比，本發明的管殼式換熱器的有益效果在於：多根換熱管的一端與中心集流管相連並分別圍繞中心集流管螺旋盤繞，殼程內的流體與中心集流管內的流體平行流動，使得換熱流體之間形成正交螺旋換熱，增加換熱面積，提高換熱效率；中心集流管與外圍集流管均為兩根時，各換熱管的一端交替的分別與兩中心集流管連接，使得換熱面積進一步增加，提高換熱效率；外殼採用進行過防腐處理的碳鋼材料製成，解決了腐蝕與滲漏的問題。

附圖說明

圖1為本發明的實施例一的管殼式換熱器的主視圖；

圖2為圖1的A-A剖面圖；

圖3為本發明的實施例一的管殼式換熱器的集流管與換熱管的連接示意圖；

圖4為本發明的實施例一的管殼式換熱器的卡條與換熱器的結構示意圖；

圖5為本發明的實施例一的管殼式換熱器的卡條與換熱器的連接示意圖；

圖6為本發明的實施例二的管殼式換熱器的結構示意圖；

圖7為圖6的B-B剖面圖；

圖8為本發明的管殼式換熱器組的結構示意圖。

附圖標記：1-外殼；2-卡條；3-外圍集流管；4-中心集流管；5-換熱管；6-卡口；31-第一中心集流管；32-第二中心集流管；41-第一外圍集流管；42-第二外圍集流管；7-管殼式散熱器；8-殼體；9-盲板。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明的作進一步詳細描述，但不作為對本發明的限定。

實施例一：

如圖1和圖2所示，本發明的管殼式換熱器包括外殼1、多根換熱管5、一根中心集流管4和一根外圍集流管3，換熱管5的直徑為6mm-20mm，中心集流管4和外圍集流管3的直徑均為50mm-150mm，中心集流管4和外圍集流管3的直徑大於換熱管5的直徑。

多根換熱管5的一端分別與中心集流管4連接並分別圍繞中心集流管4螺旋盤繞形成多個盤管，多根換熱管5的另一端分別與外圍集流管3連接。多根換熱管5形成的多個盤管沿中心集流管4的軸向的間距相等且相互平行，相鄰兩個盤管之間的距離為換熱管5直徑的1倍-5倍。

換熱管5、中心集流管4和外圍集流管3均由同種材料製成，如高分子材料(例如，PPR(無規共聚聚丙烯)或聚四氟乙烯)或金屬材料(例如，雙相不鏽鋼)。如圖3所示，當換熱管5、中心集流管4和外圍集流管3由高分子材料製成時，採用熱熔焊接的方法將換熱管5與中心集流管4和外圍集流管3連接。

如圖4和圖5所示，中心集流管4和外圍集流管3之間還設置有卡條2，卡條2上開設有分別與各換熱管5相對應以使換熱管5卡入其內的卡口6。卡條2的材料與換熱管5的材料相同。卡口6形狀類似於Ω，卡口6的進口的最小距離稍小於換熱管5的直徑，從而保證卡入卡口6的換熱管5不容易從卡口6躥出。卡口6還具有容納換熱管5的腔。當將換熱管5卡入卡口6時，稍用力即可將換熱管5從進口壓入卡口6的容納換熱管5的腔內。為了方便的將換熱管5壓入卡口6，卡口6的進口遠離腔的那側的距離稍大於換熱管5的直徑。卡條2與中心集流管4平行並且兩卡條2之間的換熱管5的長度相等，即，當換熱管5螺旋盤繞成盤管後，兩卡條2之間的盤管的弧長相等。由於卡條2固定多根換熱管5之間的距離，從而避免盤繞過程中換熱管5的間距偏移。採用同一種卡條2，使得形成盤管後，同一盤管上的各同心圓換熱管之間的間距相等。卡條2起到支撐換熱管5的作用，並避免了換熱管長度過長造成的坍塌危險。

換熱管5和中心集流管4位於外殼1內，外圍集流管3位於外殼1外。外殼1由進行過防腐處理的碳鋼材料製成。外殼1整體為一圓筒形。

本說明書中，流體從集流管流入換熱管過程中，所流過的集流管統稱為進口集流管，流體從換熱管流入集流管過程中，所流過的集流管統稱為出口集流管。中心集流管4如果作為進口集流管時，外圍集流管3則作為出口集流管；如果中心集流管4作為出口集流管時，外圍集流管3則作為進口集流管。進口集流管、換熱管5和出口集流管形成管程，外殼1內與換熱管5和進口集流管外的部分形成殼程，殼程流體在平行於進口集流管的方向流動，從而管程中的流體與殼程中的流體流動方向形成正交且呈螺旋形，換熱效率高。

實施例二：

如圖6和圖7所示，本發明公開了另一種管殼式換熱器，其包括外殼1、換熱管5、中心集流管和外圍集流管，換熱管5為多根，中心集流管和外圍集流管均為兩根。中心集流管包括第一中心集流管31和第二中心集流管32。外圍集流管包括第一外圍集流管41和第二外圍集流管42。各換熱管5的一端交替的分別與兩根中心集流管連接，另一端交替的分別與兩根外圍集流管連接，且與同一根中心集流管連接的換熱管5的另一端也連接到同一根外圍集流管上，多根換熱管5分別圍繞中心集流管螺旋盤繞形成多個盤管。

與中心集流管連接的多根換熱管5中，從一端到另一端順序排列為第一根換熱管、第二根換熱管……。如果第一根換熱管5的一端與第一中心集流管31相連，另一端與第一外圍集流管41相連，則第二根換熱管5的一端與第二中心集流管32相連，另一端與第二外圍集流管42相連。按此順序，排序為單數的換熱管5的兩端分別與第一中心集流管31和第一外圍集流管41相連，排序為雙數的換熱管5的兩端分別與第二中心集流管41和第二外圍集流管42相連。

本實施例的卡條的設置與上述實施例一中的卡條設置相同，相鄰兩個盤管沿中心集流管的軸向的間距相等且平行相鄰兩盤管之間的距 離為換熱管5直徑的1倍-5倍。兩根中心集流管和兩根外圍集流管的設置，使得製造更加方便，各平行盤管之間的距離能夠儘量縮小，從而使得換熱管5設置的儘量緊密，從而增大換熱面積，提高換熱效率。

換熱管5和中心集流管位於外殼1內，外圍集流管位於外殼1外。

中心集流管既可以作為進口集流管也可以作為出口集流管，當中心集流管作為進口集流管時，與中心集流管對應的外圍集流管則作為出口集流管，當中心集流管作為出口集流管時，與中心集流管對應的外圍集流管則作為進口集流管。例如，第一流體從作為進口集流管的第一中心集流管31流入，經過換熱管5後從作為出口集流管的第一外圍集流管41流出，第二流體從作為進口集流管的第二外圍集流管42流入，經過換熱管5後從作為出口集流管的第二中心集流管41流出。殼程流體從平行於中心集流管的方向流動，作為管程流體的第一流體和第二流體與殼程流體進行熱交換。如果第一流體為冷水，第二流體為熱水，殼程流體為煙氣，煙氣的溫度均高於冷水和熱水的溫度，煙氣與冷水和熱水進行熱交換，由於局部紊流的出現，使得換熱效率提高。

本發明還公開了一種管殼式換熱器組，包括多塊盲板9、殼體8和上述實施例一和/或實施例二的管殼式換熱器7，多塊盲板9架設在殼體8內以形成多個獨立的區域，每個所述區域內分別設置一個管殼式換熱器7。如圖8所示，多塊盲板9將殼體8分隔成均勻的16個獨立的區域，橫向4排，縱向4列，每個獨立的區域內設置一個管殼式換熱器7，管殼式換熱器7可選擇為上述實施例一的管殼式換熱器，也可選擇為上述實施例二的管殼式換熱器。同一個管殼式換熱器組中，可以是包含只有一種上述的實施例一的管殼式換熱器或實施例二的管殼式換熱器，也可以是包含兩種上述實施例一的管殼式換熱器和實施例二的管殼式換熱器。其中，殼體8和盲板9均由經過防腐處理的碳鋼材料製成。

以上實施例僅為本發明的示例性實施例，不用於限制本發明，本發明的保護範圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發明的 實質和保護範圍內，對本發明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發明的保護範圍內。