一種並行組合式多殼程螺旋折流板管殼式換熱器的製作方法

2023-05-21 13:57:31

專利名稱：一種並行組合式多殼程螺旋折流板管殼式換熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種管殼式換熱器，特別涉及一種並行組合式多殼程螺旋折流 板管殼式換熱器。
背景技術：
換熱器是煉油、化工、環保、能源、電力等工業中一種重要的單元設備， 尤其是管殼式換熱器的應用廣泛。管殼式換熱器工作原理是冷熱兩種流體， 一種管內流動，另一種流體在殼側流動，兩者之間通過換熱管束完成換熱過程。 為滿足支撐換熱管束和改善換熱的目的，通常採用在殼側設置折流板改變殼側 流體流動方向和增加流體擾流度。
傳統弓型折流板由於加工簡單和安裝方便被廣泛採用，但是存在①殼側 沿程壓損大；②易結垢；③存在較大漏流和旁流；④易誘導換熱管的振動，縮 短了換熱器的壽命等問題。現有的螺旋折流板換熱器(見專利99241930.1和 200320106763.1)，兩者都非連續螺旋折流板，不能形成完全螺旋流動，存在"三 角漏流區"，導致換熱效率不如弓形折流板。連續螺旋折流板換熱器(見專利 200510043033.5)由於存在中心管，降低了換熱器的緊湊度，而且隨著換熱器 殼體直徑和螺旋角變大，螺旋曲面加工工藝難度增加。組合式多殼程螺旋折流 板換熱器(見專利200610041949.1)將殼側分為多個殼程，流體依次串聯通過 各個殼程，雖然能夠強化換熱，但由於流體在殼程經過多個轉折而壓損大幅度 增加，不適合中小型換熱器。

發明內容
為了克服上述不足之處，本發明的目的是提供一種並行組合式多殼程螺旋 折流板管殼式換熱器，它能使殼側流體按照更加合理的形式流動，同時能充分 利用換熱空間，提高了換熱器換熱效率，結構緊湊度，減少殼側的壓力損失， 並且在一定程度上簡化了連續螺旋折流板的加工難度。
本發明的技術方案是這樣實現的
一種並行組合式多殼程螺旋折流板管殼式換熱器，包括一個殼體，殼體一 端連接管板，管板與封頭連接，殼體的另一端也有連接封頭，其中， 一端封頭 上設置有管側進口管和管側出口管，管板上連接有換熱管束，換熱管束通過殼 體內折流板的孔平行固定於殼體之間，其特徵在於殼側進口管連接於封頭的 一端，殼體、連續螺旋折流板和內套管形成外殼程，內套管，內殼程折流板形 成內殼程，內外殼程入口端位於殼體同側，流體通過殼側進口管平行進入內外 殼程入口端，同時並行流經外殼程、內殼程進行流動換熱，並經殼側出口流出；
所述的內外殼程入口端，可設置導流板對進入內殼程和外殼程流體進行導 流分流。導流板可導流殼側進口的流體按照一定的比例分別進入內外殼程，為 充分發揮連續螺旋折流板的換熱和壓損優勢，外螺旋殼程可分流更多流體。導 流板同時可起到對內套管固定和支撐作用；
所述的導流板可以是圓環形狀，分隔整個內外殼體入口端，也可以採用圓 缺或者圓環缺形狀，而且導流板布置的位置和高度決定進入各個殼程的流體流 量，防止外殼程流體在連續螺旋折流板間流動不充分；
所述的內殼程折流板可以採用多種形式，如弓形折流板、搭接式非連續螺 旋折流板、交錯式非連續螺旋折流板、環盤式折流板等其它各種形式。內殼程採用的折流板形式，可根據實際的加工能力，安裝方便程度和換熱需要進行選
擇；
所述的內殼程也可不設置折流板形成直通道，但需增加內殼程換熱管束密 度或者採用管外擾流裝置等；
所述的外殼程的連續螺旋折流板和內殼程的搭接式非連續螺旋折流板或 交錯式非連續螺旋折流板可以呈單螺旋或者多螺旋結構，其螺旋是左手螺旋或 者右手螺旋；
所述的內套管為一個或者多個，形成並行組合式兩殼程或者多殼程螺旋折 流板換熱器。內套管直徑的確定應保證外殼程連續螺旋殼程的流體流通面積相 對大於內殼程。對於換熱要求較高場合，可通過採用螺旋角較小的連續螺旋折 流板和增加內殼程折流板數的方式來提高換熱效率；
所述的內外殼程折流板，在底部留有防積垢小孔，防止流體中雜質積垢阻 塞流體通道。
以並行組合式兩殼程螺旋折流板管殼式換熱器為例，外殼程折流板為多個 完全連續螺旋折流板搭接而成，內殼程的折流板可用傳統弓形折流板(也可選 用其它折流板形式)。殼體、連續螺旋折流板和內套管形成外殼程，內套管， 內殼程折流板形成內殼程，殼側流體從殼側進口管平行進入內外殼程入口端， 同時流經外殼程、內殼程進行流動換熱，並經殼側出口流出。這種組合式換熱 器外殼程由於中採用完全連續螺旋折流板而形成完全螺旋型流動，可減少漏 流，減少振動，降低壓力損失，強化換熱；內殼程充分利用換熱空間而且迴避 了加工較小直徑和小螺旋角的螺旋面的難度。特別場合內殼程也可以不增設折 流板，此時可增加內殼程換熱管束數或者管間採用擾流措施，進一步簡化內殼程同時滿足換熱要求。
本發明所述的外殼程進口管處可設置導流板，導流板在殼側進口的布置起 到分隔內外殼程和導入內外殼程流體的作用，導流板布置的位置和高度決定進 入各個殼程的流體流量，合理的設計可避免外殼程流體在連續螺旋折流板間流 動不充分。
本發明所述的換熱器內存在一根內套管時形成並行組合式兩殼程螺旋折 流板換熱器，存在兩個以上內套管形成並行組合式多殼程螺旋折流板換熱器。 對於換熱要求很高的場合，可通過採用較小螺旋角的連續螺旋折流板和增加內 殼程折流板數提高換熱效率。
本發明所述的非連續螺旋折流板可為搭接螺旋式非連續螺旋折流板或者 交錯螺旋式非連續螺旋折流板。所述的螺旋折流板可根據過程、工藝設計的需 要釆用單螺旋或者多螺旋結構。螺旋折流板在殼體內可根據安裝設計的需要採 用左手螺旋或者右手螺旋結構。
本發明的外殼程連續螺旋折流板底部和內殼程折流板下部設置有自防垢 孔。防積垢孔可以防止大量汙垢沉積在換熱器底部，提高換熱器自防垢能力， 延長清洗汙垢的周期，降低換熱器的汙垢清洗費用，減少停機清洗汙垢次數， 延長設備使用壽命，保證生產的順利進行。
綜上所述本發明具有以下優點-
1、 本發明可以簡化加工工藝；
2、 本發明可以提高換熱器的換熱效率和換熱器緊湊度；
3、 本發明可以減少殼側壓力損失。


圖l(a)本發明換熱器整體結構示意圖。
圖l(b)本發明換熱器內部結構中折流板布置示意圖。
圖l(c)本發明換熱器結構中一種布管示意圖。
圖2(a)本發明換熱器殼側入口設置圓形導流板及內外殼程折流板的組合結 構簡圖。
圖2(b)圓形導流板與殼體及套管位置關係示意圖。
圖3(a)本發明換熱器殼程入口設置圓缺形導流板及內外殼程折流板的組合 結構簡圖。
圖3(b)圓缺形導流板與殼體及套管位置關係圖。
圖4本發明換熱器殼側入口不設導流板及內外殼程折流板的組合結構簡圖。
圖5(a)本發明中連續螺旋折流板結構示意圖。 圖5(b)本發明中搭接式非連續螺旋折流板結構示意圖。 圖5(c)本發明中交錯式非連續螺旋折流板結構示意圖。 附圖為本發明的具體實施例。 下面結合附圖對本發明的內容作進一步詳細說明。
具體實施例方式
參照圖l(a，b)所示， 一種並行組合式多殼程螺旋折流板管殼式換熱器實施 例一，該換熱器包括一個殼體18，殼體18上管板6，封頭5，其中， 一側封頭 5上設置有管側進口管3和管側出口管4，管板6上設置有換熱管束15，外殼 程螺旋折流板13和內殼程折流板14設置於殼體內部，折流板上設置有孔21， 換熱管束15穿過內外殼程中折流板上的孔21平行固定殼體18內，同時殼體18上安裝有殼側出口管8，其特徵在於，殼側進口管7布置於另一端封頭5的 一端，流體平行流入內外殼體入口端182，同時經過平行多殼程181、 183從殼 側出口8流出。內套管17—端於管板6固定定位。l為管側進口流體，2為管 側出口流體，9為殼側進口流體，IO為殼側出口流體。參照圖l(c)所示， 一種並行組合式多殼程螺旋折流板換熱器實施例一，入 口端採用並行入口方式，可避免傳統處置入口方式的入口效應影響，同時實現 管側和殼側流體完全逆流設計，換熱器只在一側加設管板6，換熱管15採用 "U"型管布置。參照圖2(a)所示， 一種並行組合式多殼程螺旋折流板換熱器實施例二，換 熱器兩側設置管板6，為滿足殼側進出口導流和分流目的，在殼體進口管7外 後存在引流管23，導流板12將殼側入口處流體分別導入外殼程181和內殼程 183，內外殼程流體在殼側出口管8處匯合，通過出口管流出殼體。圖中同時 給出了一種外殼程採用連續螺旋折流板13內殼程採用非連續螺旋折流板142 的組合方式。21為折流板或者導流板上孔，20為防積垢孔，17為內套管。參照圖2(b)所示， 一種並行組合式多殼程螺旋折流板換熱器實施例二，當 存在引流管23時，圓環形導流板12位於內套管17埠，將整個內外殼程入 口端阻隔。參照圖3(a)所示， 一種並行組合式多殼程螺旋折流板換熱器實施例三，採 用常規殼側進口管7時，為滿足殼側進出口導流和分流目的，布置圓缺形導流 板12將殼側入口出流體分別導入外殼程181和內殼程183，內外殼程流體在殼 側出口管8處匯合，流出殼體。圖中同時給出了一種外殼程採用連續螺旋折流 板13內殼程採用弓形折流板141的組合方式。21為折流板上的孔，20為防積垢孔，17為內套管。參照圖3(b)所示， 一種並行組合式多殼程螺旋折流板換熱器實施例三，殼 側圓環缺形導流板12高度H滿足(D-d)/2〈H〈(D+d)/2，導流板12可以使得流體 更多的在外殼程181中進行流動換熱。D為殼體18的直徑長度，d為內套管 17的直徑長度。參照圖4所示， 一種並行組合式多殼程螺旋折流板換熱器實施例四，為簡 化換熱器工藝，在不考慮內外殼程分流作用時，取消導流板12，流體從殼側進 口管7進入殼側，自由分配進入外螺旋殼程181和內殼程183，內外殼程流體 在殼側出口管8處匯合，流出殼體。圖中同時給出了一種外殼程採用連續螺旋 折流板13內殼程採用環盤折流板143的組合方式。21為折流板上的孔，20為 防積垢孔，17為內套管。參照圖5(a)示，用一片金屬材料或非金屬材料製成圓形或橢圓形環片，在 螺旋面模中壓制或者採用直接拉制的方法形成螺旋曲面，再通過定位裝置，確 定管孔21的位置，最後鑽出孔21，形成連續螺旋折流板13的單元片。參照圖5(b)所示，用一片金屬材料或非金屬材料製成圓或橢圓環片，鑽出 孔21，然後再沿徑向裁成四塊扇弧形的折流板，搭接形成搭接式非連續螺旋折 流板142a單元片。參照圖5(c)所示，用一片金屬材料或非金屬材料製成圓或橢圓環片，鑽出 孔21，然後再沿徑向裁成四塊扇弧形的折流板，交錯布置成為內殼程交錯式非 連續螺旋折流板142b單元片。
權利要求
1、一種並行組合式多殼程螺旋折流板管殼式換熱器，包括一個殼體(18)，殼體(18)一端連接管板(6)，管板(6)與封頭(5)連接，殼體(18)的另一端也連接封頭(5)，其中，一端封頭(5)上設置有管側進口管(3)和管側出口管(4)，管板(6)上連接有換熱管束(15)，換熱管束(15)通過殼體(18)內折流板上的孔(21)平行固定於殼體(18)內，殼體(18)、連續螺旋折流板(13)和內套管(17)形成外殼程(181)，內套管(17)、內殼程折流板(14)形成內殼程(183)，其特徵在於殼側進口管(7)連接封頭(5)，內外殼程入口端(182)位於殼體同側，殼側流體從殼側進口管(7)平行進入內外殼程入口端(182)，內外殼程入口端(182)設置導流板(12)對進入內殼程(183)和外殼程(181)的流體進行導流分流，同時流經換熱器外殼程(181)、內殼程(183)進行流動換熱，並經殼側出口管(8)流出。
2、 根據權利要求1所述的並行組合式多殼程螺旋折流板管殼式換熱器，其 特徵在於，所述的導流板(12)分隔整個內外殼體入口端(182)，導流板(12) 是圓環形狀、圓缺或圓環缺。
3、 根據權利要求1所述的並行組合式多殼程螺旋折流板管殼式換熱器，其 特徵在於，內殼程折流板(14)採用弓形折流板(141)、搭接式非連續螺旋折 流板(142a)、交錯式非連續螺旋折流板(142b)或環盤式折流板(143)。
4、 根據權利要求1所述的並行組合式多殼程螺旋折流板管殼式換熱器，其 特徵在於，所述的外殼程連續螺旋折流板(13)、內殼程的搭接式非連續螺旋 折流板(142a)或交錯式非連續螺旋折流板(142b)呈單螺旋或者多螺旋結構， 其螺旋是左手螺旋或者右手螺旋。
5、 根據權利要求1所述的並行組合式多殼程螺旋折流板管殼式換熱器，其 特徵在於，所述的內套管(17)為一個或者多個，形成並行組合式兩殼程或者 多殼程螺旋折流板換熱器。
6、 根據權利要求1所述的並行組合式多殼程螺旋折流板管殼式換熱器，其 特徵在於，所述的外殼程連續螺旋折流板(13)和內殼程折流板(14)上設置 有防積垢孔(20)。
全文摘要
本發明涉及一種並行組合式多殼程螺旋折流板管殼式換熱器，包括一個殼體，一根或者多根同心套管，管板，封頭，換熱管束，折流板等。折流板分為外殼程連續螺旋折流板和內殼程折流板，其中內殼程折流板可以是弓形折流板、非連續螺旋折流板、環盤折流板等其它形式。殼體、外殼程連續螺旋折流板、內套管形成外殼程，內套管、內殼程折流板形成內殼程，內外殼程流體入口端位於殼體同一側，流體同時並行流經換熱器內外殼程通過換熱管束與管內流體進行流動換熱。本發明可以提高換熱器的換熱效率、結構緊湊度，大大減少換熱器運行時的振動且不易結垢，可提高換熱器安全性和增加其使用壽命。
文檔編號F28F9/22GK101514879SQ20091002134
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月3日 優先權日2009年3月3日
發明者敏 曾, 王秋旺, 陳貴冬 申請人:西安交通大學