具有控溫功能雙螺旋板式固定管板換熱器的製造方法
2023-12-01 23:39:26 1
具有控溫功能雙螺旋板式固定管板換熱器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種具有控溫功能雙螺旋板式固定管板換熱器，在殼體的兩端分別設有頭部結構及尾部結構，位於頭部結構上的管程入口與頭部腔體相連通，在尾部結構內設有尾部腔體，在殼體內布置有至少一根換熱管，在殼體上設有殼程入口及殼程出口，其特徵在於：在殼體內還布置有內壁設有隔熱層的中心通道，在殼體內還同時排列有螺旋折流板，尾部腔體至少包含一個混合腔體，位於尾部結構上的管程出口僅與混合腔體相連通。本實用新型具有如下有益效果：有效地提高了換熱器的換熱係數，降低了設備的製造成本；其控溫結構保證了在變工況條件下的穩定運行，為設備有效的保證了該換熱器下遊設備的穩態運行。
【專利說明】 具有控溫功能雙螺旋板式固定管板換熱器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種換熱器。
【背景技術】
[0002]隨著國家對低碳節能的要求逐步提高，化工行業粗獷式的生產方式越來越不適應現代工業的發展要求，很多研究單位和化工企業就怎樣提高整廠效率方面對現有化工工藝做了很多改進工作。其中化工產品生產過程中的餘熱回收利用成為提高能源利用率的一種有效途徑。換熱器作為餘熱回收的主體設備，在化工工藝流程中重要性越發凸顯，據統計換熱器的數量佔所用化工設備達40%左右，其投資費用也達到20%以上。
[0003]目前所使用的換熱器主要存在以下缺點:在負荷變化較大的工況下，換熱器無法保持穩態運行；管程流體再與殼程流體換熱後，其出口溫度往往達不到設計溫度，使得換熱器的下遊設備無法保持穩態運行。
【發明內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是使得換熱器在變負荷工況下能夠保持穩態運行。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是提供了一種具有控溫功能雙螺旋板式固定管板換熱器，包括殼體，在殼體的兩端分別設有頭部結構及尾部結構，在頭部結構內設有頭部腔體，位於頭部結構上的管程入口與頭部腔體相連通，在尾部結構內設有尾部腔體，在殼體內布置有多根換熱管，換熱管分別與頭部腔體及尾部腔體相連通，管程流體出頭部腔體自換熱管進入尾部腔體，在殼體上設有殼程入口及殼程出口，殼程流體由殼程入口進入殼體後與換熱管內的管程流體換熱後自殼程出口出，其特徵在於:在殼體內還布置有內壁設有隔熱層的中心通道，中心通道分別與頭部腔體及尾部腔體相連通，管程流體出頭部腔體還經由中心通道進入尾部腔體，由隔熱層隔絕中心通道內的管程流體與殼程流體的換熱，在殼體內還同時排列有螺旋折流板，流入殼體內的殼程流體經螺旋折流板折流後與換熱管內的管程流體進行換熱，尾部腔體至少包含一個混合腔體。尾部腔體至少包含一個混合腔體，經由換熱管進入尾部腔體的管程流體經由管程蝶閥進入混合腔體，經由中心通道進入尾部腔體的管程流體經由中心通道蝶閥進入混合腔體，位於尾部結構上的管程出口僅與混合腔體相連通。
[0006]優選地，所述螺旋折流板通過定位杆固定支撐在所述殼體內，軸向相鄰折流板互成90°布置。
[0007]優選地，所述中心通道布置在所述殼體內的中部。
[0008]優選地，所述換熱管沿所述中心通道的周向均勻分布。
[0009]本實用新型具有如下有益效果:
[0010]第一、有效地提高了換熱器的換熱係數，減小了換熱面積，降低了設備的製造成本；
[0011]第二、有效地降低了殼程流體的流通阻力，減小了換熱器運行過程中的動力費用；
[0012]第三、有效地避免或減輕了設備發生震動的可能性，增加了設備的使用壽命並降低了設備損壞的機率；
[0013]第四、其控溫結構保證了該換熱器在變工況條件下的穩定運行；
[0014]第五、其控溫結構為設備有效的保證了該換熱器下遊設備的穩態運行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型提供的具有控溫功能固定管板式換熱器的總體結構示意圖；
[0016]圖2為螺旋折流板主視圖；
[0017]圖3為螺旋折流板立體示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本實用新型更明顯易懂，茲以優選實施例，並配合附圖作詳細說明如下。
[0019]如圖1所示，本實用新型提供的一種具有控溫功能雙螺旋板式固定管板換熱器，包括殼體10，在殼體10上設有殼程入口 6及殼程出口 13。在殼體10的兩端分別設有頭部結構11及尾部結構12，在頭部結構11內設有頭部腔體，位於頭部結構11上的管程入口 I與頭部腔體相連通，在尾部結構12內設有尾部腔體。在殼體10內布置多根換熱管2及一根中心通道3，中心通道3位於中部，換熱管2沿中心通道3的周向均布。在中心通道3的管壁上布置有隔熱層，換熱管2及中心通道3分別與頭部腔體及尾部腔體相連通。在殼體10內還排列有多片如圖2及圖3所示的螺旋折流板5，流入殼體10內的殼程流體經螺旋折流板5折流後與換熱管2內的管程流體進行換熱，螺旋折流板5通過定位杆4固定支撐在殼體10內。尾部腔體被分隔出一個混合腔體，經由換熱管2進入尾部腔體的管程流體經由管程蝶閥7進入混合腔體，經由中心通道3進入尾部腔體的管程流體經由中心通道蝶閥8進入混合腔體，流經換熱管2和中心通道3的管程流體在尾部混合以達到設計溫度，位於尾部結構12上的管程出口 9僅與混合腔體相連通。
[0020]本實用新型提供的具有控溫功能固定管板式換熱器的工作過程為:
[0021]管程流體由管程入口 I進入換熱器，分別通過換熱管2和中心通道3，流經換熱管2的管程流體與殼程流體因溫度不同發生熱量傳遞，中心通道3內壁附有一層隔熱材料，因此流經中心通道3的管程流體不與殼程流體進行熱交換，通過換熱管2和中心通道3的冷熱流體在換熱器尾部進行混合，混合後的管程流體溫度為設計目標溫度，最後管程流體從管程出口 9流出換熱器進入下一個設備。定位杆4作用為固定和支持螺旋折流板5。
[0022]殼程流體從殼程入口 6進入換熱器殼程，經螺旋折流板5折流後與管程流體進行換熱，經熱量交換後的殼程流體從殼程另一端殼程出口流出。
[0023]控制換熱器殼程和管程流通進出口流體溫度主要由管程蝶閥7和中心通道蝶閥8實現，在換熱器設計時應按管程流體全部流經換熱管2的工況設計(即該換熱器最大工況時)，此時管程蝶閥7應是全開狀態，中心通道蝶閥8應是全關狀態。當設備負荷降低時，若管程流通還是全部通過換熱管2，由於換熱器換熱面積不變，管程流體的出口溫度將低於或高於(當熱流體走管程，管程出口溫度低於設計值；若熱流通走殼程，則管程出口溫度高於設計值)設計值，因此需要調節管程蝶閥7和中心通道蝶閥8，以實現管程流體按一定比例流量通過換熱管2和中心通道3，由於流經中心通道3的管程流通未進行熱交換，與從換熱管2出來的管程流體混合，最終達到設計需要的管程流體出口溫度。
[0024]本實用新型提供的換熱器採用扇形的螺旋折流板5，使得:第一、殼程流體在此類型的換熱器中流通基本都是以一定角度橫向衝刷換熱管2從而提高熱傳導效率；第二、此類型的折流板顯著減少了傳統管殼式換熱器殼程所存在的流動死區和三角區漏流問題從而提高熱傳導效率，並避免了殼側積垢；第三、殼程流體在殼體內以雙螺旋形態流動，有效的改善了殼程流體的流動狀態，降低了換熱器震動的發生概率，對設備的使用壽命和維護起著積極地作用。
[0025]本實用新型提供的換熱器採用中心通道3調節形式調節管程流體通過換熱管2的比例，從而控制換熱器2管程流體出口溫度，對此換熱器後需設備穩態操作有著很好的保障作用。且中心通道3調節功能對大幅度負荷變化的工藝流程有著很好的適應性，能夠保證負荷變化時其管程流體出口溫度恆定。
【權利要求】
1.一種具有控溫功能雙螺旋板式固定管板換熱器，包括殼體(10)，在殼體(10)的兩端分別設有頭部結構(11)及尾部結構(12)，在頭部結構(11)內設有頭部腔體，位於頭部結構(11)上的管程入口(I)與頭部腔體相連通，在尾部結構(12)內設有尾部腔體，在殼體(10)內布置有多根換熱管(2)，換熱管(2)分別與頭部腔體及尾部腔體相連通，管程流體出頭部腔體自換熱管(2)進入尾部腔體，在殼體(10)上設有殼程入口(6)及殼程出口(13)，殼程流體由殼程入口(6)進入殼體(10)後與換熱管(2)內的管程流體換熱後自殼程出口(13)出，其特徵在於:在殼體(10)內還布置有內壁設有隔熱層的中心通道(3)，中心通道(3)分別與頭部腔體及尾部腔體相連通，管程流體出頭部腔體還經由中心通道(3)進入尾部腔體，由隔熱層隔絕中心通道(3)內的管程流體與殼程流體的換熱，在殼體(10)內還同時排列有螺旋折流板(5)，流入殼體(10)內的殼程流體經螺旋折流板(5)折流後與換熱管(2)內的管程流體進行換熱，尾部腔體至少包含一個混合腔體，經由換熱管(2)進入尾部腔體的管程流體經由管程蝶閥(7)進入混合腔體，經由中心通道(3)進入尾部腔體的管程流體經由中心通道蝶閥(8)進入混合腔體，位於尾部結構(12)上的管程出口(9)僅與混合腔體相連通。
2.如權利要求1所述的一種具有控溫功能雙螺旋板式固定管板換熱器，其特徵在於:所述螺旋折流板(5)通過定位杆(4)固定支撐在所述殼體(10)內，軸向相鄰折流板互成90°布置。
3.如權利要求1所述的一種具有控溫功能雙螺旋板式固定管板換熱器，其特徵在於:所述中心通道(3)布置在所述殼體(10)內的中部。
4.如權利要求1所述的一種具有控溫功能雙螺旋板式固定管板換熱器，其特徵在於:所述換熱管(2)沿所述中心通道(3)的周向均勻分布。
【文檔編號】F28D7/16GK203534287SQ201320600249
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】江晶亮, 郭磊, 曹勇輝 申請人:上海鍋爐廠有限公司