[發(fā)明專利]嵌入管式換熱管及由其制成的閃蒸加熱器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710764688.4
• 申請(qǐng)日: 2017-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN107367186A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐勁風(fēng);劉敏;馬路;王永恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海新工程技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): F28F1/40
• 分類號(hào): F28F1/40
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司21212
• 代理人: 劉慧娟,李馨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于換熱器裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種嵌入管式換熱管及由其制成的閃蒸加熱器。

背景技術(shù)

許多的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程都會(huì)用到減壓閃蒸工藝，用以脫除一些低分子物，形成氣液兩相流；然而隨著低分子物的脫除，一些物料的溫度會(huì)大幅度下降，其粘度也同時(shí)會(huì)有明顯上升。針對(duì)一些聚合物料的縮聚反應(yīng)，上述現(xiàn)象尤為明顯，為保證物料的反應(yīng)工藝溫度，需要利用閃蒸縮加熱器為其補(bǔ)充大量的熱量。

傳統(tǒng)的閃蒸加熱器，特別是用于較高粘度物料的閃蒸加熱器，大多數(shù)是換熱器殼程走物料，管程走熱媒，物料與換熱管存在一定的橫向流動(dòng)，可以減小傳熱膜厚度，增加傳熱效率；但是，該結(jié)構(gòu)存在著幾個(gè)問(wèn)題：1.由于殼程流通面積較大，物料整體流速較慢，傳熱效率仍然較低；2.殼程死角較多，物料流動(dòng)均勻性較差，易影響產(chǎn)品質(zhì)量；3.殼程不宜清洗，不便宜設(shè)備的維護(hù)處理。

少數(shù)的換熱管內(nèi)通物料的閃蒸加熱器，由于物料沿?fù)Q熱管軸向流動(dòng)，傳熱膜較厚，產(chǎn)熱效率較低。有的廠家為了增加傳熱效率會(huì)采用異形管道，比如橢圓管的，傳熱面積是依靠增加換熱管的數(shù)量，這都不利于高粘流體閃蒸的氣液兩相流。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)就是針對(duì)高粘度聚合物的脫水的一系列問(wèn)題，研發(fā)的一種嵌入管式換熱管及由其制成的高效的閃蒸加熱器，用以解決高粘流體在閃蒸脫水時(shí)傳熱效率低、粘度計(jì)溫度不均勻等問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：在換熱管的管壁上，沿?fù)Q熱管的橫截面方向，設(shè)置有兩端嵌入管壁的短管；換熱管外壁及嵌入短管內(nèi)壁的腔體貫通，構(gòu)成承載熱媒通過(guò)的熱媒腔；換熱管的內(nèi)壁與嵌入短管的外壁的腔體貫通形成了物料腔。

傳統(tǒng)換熱器中，其由換熱管所構(gòu)成的內(nèi)壁腔體為物料的輸送通道，即對(duì)應(yīng)本發(fā)明上文所述的物料腔；換熱管外壁與其外部封閉環(huán)境所構(gòu)成的腔體為熱媒的輸送通道，即對(duì)應(yīng)本發(fā)明上文所述的熱媒腔。

對(duì)于上文所述的技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，沿?fù)Q熱管的橫截面方向，相鄰兩層的短管，其設(shè)置方向不平行；

這種不平行式的排布方式，有利于增加液體回路，使物料在管內(nèi)輸送過(guò)程中，其變速流動(dòng)，流向曲折變化，對(duì)物料產(chǎn)生了劇烈的剪切和擾動(dòng)，強(qiáng)化了換熱管傳熱效率，提高了物料的均勻程度。

對(duì)于上文所述的技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，沿?fù)Q熱管的橫截面方向，相鄰兩層的短管，其設(shè)置方向相互垂直；這種相互垂直式的排布方式，相比前文所述的不平行式的排布方式而言，最大化的強(qiáng)化了對(duì)物料產(chǎn)生的剪切和擾動(dòng)。

對(duì)于上文所述的技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，沿?fù)Q熱管的橫截面方向，每層中所述短管數(shù)量為至少1個(gè)；相鄰兩層短管的間距并無(wú)特殊要求，可以根據(jù)不同的物料的粘度、流通量、閃蒸量、換熱量及阻力等參數(shù)要求進(jìn)行調(diào)整。例如：對(duì)于粘度大的物料，相鄰兩層短管的間距可以設(shè)置得較大。

對(duì)于上文所述的技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，在橫截面方向，所述每層內(nèi)的短管數(shù)量多于1個(gè)時(shí)，短管之間互相平行且對(duì)稱設(shè)置，短管間隔空隙面積大致相同為最佳，如此設(shè)置可獲得最佳的均勻性及最佳的剪切效果。

對(duì)于上文所述的技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，在橫截面方向，所述每層內(nèi)的短管數(shù)量為1時(shí)；短管外徑為換熱管內(nèi)徑的0.2～0.7倍；短管外徑與換熱管內(nèi)徑的比例越大時(shí)，適用于阻力降較大、粘度較低的情況下使用。

對(duì)于上文所述的技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，在橫截面方向，所述每層內(nèi)的短管數(shù)量為2時(shí)；各短管外徑為換熱管內(nèi)徑的0.15～0.3倍；更為優(yōu)選情況下，兩短管的中心距離為短管外徑的1.1～2.5倍；即，每層內(nèi)短管數(shù)量可以設(shè)置2個(gè)或2個(gè)以上，當(dāng)短管數(shù)量為2個(gè)以上時(shí)，通常意味著短管數(shù)量越多，傳熱面積越大；但本領(lǐng)域技術(shù)人員也同樣可以預(yù)期，當(dāng)短管數(shù)量多到一定程度時(shí)，短管外徑必然過(guò)小，短管的剛性及強(qiáng)度都會(huì)減小，不適合高剪切的工況，且加工成本會(huì)大幅度提高，因此，對(duì)短管數(shù)量的選擇，需要根據(jù)待輸送物料的種類做以調(diào)整；當(dāng)每層內(nèi)短管數(shù)量設(shè)置多于2個(gè)的時(shí)候，通常適用于流體粘度較低、流速較慢、流體沖擊力較小的情況。

本發(fā)明所采用的上述結(jié)構(gòu)，即對(duì)換熱管進(jìn)行改進(jìn)，嵌入短管后增大了傳熱面積，熱媒腔內(nèi)流動(dòng)的熱媒通過(guò)換熱管外壁及嵌入短管內(nèi)壁向物料腔內(nèi)的物料傳遞熱量。由于嵌入短管內(nèi)兩端通透，便于熱媒的流動(dòng)，無(wú)傳熱死角及殘存死角，對(duì)氣相熱媒及液相熱媒都非常適用。物料腔內(nèi)的物料在上游壓力的推動(dòng)下沿?fù)Q熱管軸向流動(dòng)的同時(shí)，交錯(cuò)排列的嵌入短管使物料變速流動(dòng)，流向曲折變化，對(duì)物料產(chǎn)生了劇烈的剪切和擾動(dòng)，強(qiáng)化了換熱管傳熱效率，提高了物料的均勻程度，尤其對(duì)閃蒸后的兩項(xiàng)物流極為有益。