[發明專利]一種高效緊湊毛細管換熱器

有效

• 申請號: 201811255743.8
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109506497B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 蔣文春;邵珠文
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F28D7/02
• 分類號: F28D7/02;F28F9/26;F28F21/08
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發明公開了一種高效緊湊毛細管換熱器，包括筒體、一級毛細管、二級集管和三級環管，一級毛細管通過釬焊與二級集管連接，二級集管匯入三級環管中，換熱管程采用三級管束，最終匯入進出口管中。本發明提出一種新型緊湊高效毛細管換熱器，極大提高設備換熱效率，在相同工況下換熱系數大，需要較小的換熱面積就可以交換相同的熱量，其結構緊湊，大幅度減小了設備的體積和重量。同時新的布管方式有效減小毛細管的長度，可以解決毛細管所帶來的壓降過高的問題。起支撐和折流作用的折流板可增加殼程湍流，以提高殼程的換熱效率及傳熱系數。

技術領域

本發明涉及管式換熱器領域，具體地說是涉及一種高效緊湊毛細管換熱器。

背景技術

管式換熱器是最典型的間壁式換熱器，它在工業上的應用有著悠久的歷史，而且至今仍在所有換熱器中占據主導地位。其作為化工生產中的重要單元設備，往往體積和噸位很大，占整個工藝設備的30％。管式換熱器大型化趨勢明顯，當應用的工況要求的傳熱量變大時，相應地要提高換熱面積，就需要增加管數和長度，這就增大了換熱設備的體積和重量。

目前，毛細管技術開始在化工領域中運用，但針對換熱設備，并未提出合理的結構和方案。現有采用毛細管的管式換熱器雖然在換熱性能上有所提高，但結構仍然不夠緊湊，換熱系數較低，相同的換熱量仍需要較大的換熱面積來實現。對于管式換熱器，工況為相同流量的流體時，換熱管中壓降與管長和管徑存在如下關系：ΔP∝L/d?？梢钥吹疆斆毠芄軓絛很小時，相對普通換熱管其整體壓降ΔP較大，而由公式可知毛細管的管長越長其壓降越大，當使用普通管殼式換熱器的布管方式排列毛細管時，會造成整體換熱器管程壓降過大而超出標準。

發明內容

基于上述技術問題，本發明提供一種高效緊湊毛細管換熱器。

本發明所采用的技術解決方案是：

一種高效緊湊毛細管換熱器，包括筒體、一級毛細管、二級集管和三級環管，筒體的中心為圓柱形中空結構，在筒體的一端設置有后蓋板，在筒體的另一端設置有前蓋板，前蓋板、后蓋板和筒體之間形成環形空間；在筒體的一端設置有與環形空間連通的殼程入口，在筒體的另一端設置有與環形空間連通的殼程出口；

一級毛細管和二級集管布置在環形空間內，三級環管布置在筒體的外部；所述三級環管包括第一環管、第二環管、第三環管、第四環管和第五環管，其中第一環管、第三環管和第五環管與管程入口管連接，第二環管和第四環管與管程出口管連接；

所述二級集管沿筒體的軸向布設，二級集管的一端封堵，另一端與三級環管連接；二級集管設置多個，按照與筒體軸心的距離不同，共劃分成五組，分別為第一組二級集管、第二組二級集管、第三組二級集管、第四組二級集管和第五組二級集管，第一組二級集管、第二組二級集管、第三組二級集管、第四組二級集管和第五組二級集管相距筒體軸心的距離逐漸增大，且每組二級集管在以軸心為圓心的同心圓上均勻布置；

其中，第一組二級集管的一端均與第五環管連接，第二組二級集管的一端均與第四環管連接，第三組二級集管的一端均與第三環管連接，第四組二級集管的一端均與第二環管連接，第五組二級集管的一端均與第一環管連接；

所述一級毛細管設置多個，一級毛細管連接在相鄰兩組二級集管之間，一級毛細管呈漸開線形式布置；

在環形空間內沿筒體的徑向還間隔設置有多個折流板，折流板的一端與筒體內壁之間形成有方便殼程流體流通的缺口，相鄰折流板與筒體內壁之間形成的缺口交錯布置；在折流板的中心設置有中心孔，在折流板上布設有若干個固定孔，二級集管從固定孔中穿過并固定。

優選的，所述一級毛細管密集地布置在第一組二級集管和第二組二級集管之間、第二組二級集管和第三組二級集管之間、第三組二級集管和第四組二級集管之間、以及第四組二級集管與第五組二級集管之間；所有一級毛細管整體呈螺旋狀布置。