[發明專利]一種并行組合式多殼程螺旋折流板管殼式換熱器

有效

• 申請號: 200910021347.3
• 申請日: 2009-03-03
• 公開（公告）號: CN101514879A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 王秋旺;陳貴冬;曾敏
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F28D7/10
• 分類號: F28D7/10;F28F9/22;F28F9/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳翠蘭

技術領域

本發明涉及一種管殼式換熱器，特別涉及一種并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，通常采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。

傳統弓型折流板由于加工簡單和安裝方便被廣泛采用，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)由于存在中心管，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，但由于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并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，并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：

一種并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于殼體之間，其特征在于：殼側進口管連接于封頭的一端，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，內外殼程入口端位于殼體同側，流體通過殼側進口管平行進入內外殼程入口端，同時并行流經外殼程、內殼程進行流動換熱，并經殼側出口流出；

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，也可以采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采用多種形式，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。內殼程采用的折流板形式，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采用管外擾流裝置等；

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，形成并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于內殼程。對于換熱要求較高場合，可通過采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。

以并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，并經殼側出口流出。這種組合式換熱器外殼程由于中采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回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采用擾流措施，進一步簡化內殼程同時滿足換熱要求。