卧置叠加式多管程换热器的制作方法

[0001]
本实用新型属于换热器技术领域，尤其涉及一种管壳式换热器。


背景技术：

[0002]
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。是一种常见的热量交换设备，在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。换热器的大量使用有效的提高了能源的利用率，使企业成本降低，效益提高。换热器种类很多，根据结构形式分为管壳式换热器、螺旋板式换热器、蛇管式换热器，板式换热器，套管式换热器等。最常用的是管壳式换热器，又包括固定管板式换热器、浮头式换热器、u形管式换热器、填料函式换热器。
[0003]
管壳式换热器是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器，具有结构较简单、工作可靠稳定、能在高温、高压下使用，适应性强等优点，是目前应用最广的类型，被广泛地运用于石油化工、电力、环保和制冷等工业领域。管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱或封头等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，是主要的传热元件，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在换热管内流动，称为管程流体；另一种在换热管外流动，称为壳程流体。流体每通过管束一次称为一个管程，每通过壳体一次称为一个壳程。管箱和换热管内是一种介质，承受管程压力；壳体和换热管外是另一介质，承受壳程压力；一般管程侧和壳程侧压力、介质温度均不相同。现有技术中，当壳程流体进出口温度与管程流体进出口温度交叉比较严重时，温差修正会比较大，对数平均温差比较小，这样要达到充分换热需要的换热面积就会很大，增加换热面积通常可以采用增加换热器体积的方法，但是增加换热器体积会增加换热器生产成本，并大幅度增加设备的占地面积，安装成本也高。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种卧置叠加式多管程换热器，以解决现有的换热器占地面积大、安装成本高的问题。
[0005]
本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0006]
一种卧置叠加式多管程换热器，包括第一换热器、第二换热器，第一换热器、第二换热器均包括管程部、壳程部，管程部包括管程进管、管程出管、多根换热管，壳程部包括壳程筒体、壳程进管、壳程出管，其特征在于：所述的第一换热器、第二换热器由下至上重叠布置，第一换热器、第二换热器之间通过鞍座支撑；第一换热器的管程出管与第二换热器的管程进管相连，第一换热器的壳程进管与第二换热器的壳程出管相连。
[0007]
上述的卧置叠加式多管程换热器中，所述壳程筒体的左端设有带若干管孔的左管板，壳程筒体的右端设有带若干管孔的右管板；所述换热管的管端穿设、并固定在左管板、右管板的管孔中，固定于左管板与右管板之间；左管板的外侧设置有左管箱，左管箱的顶部
设置有管程出管，左管箱的底部设置有管程进管，管程进管与管程出管之间的左管箱中设置有分程隔板，分程隔板将左管箱内腔分隔成若干互不相通的管程腔室，各管程腔室分别与对应的左管板上的换热管相连通；右管板的外侧设置有右管箱。
[0008]
上述的卧置叠加式多管程换热器中，所述左管箱内腔中的分程隔板为三块水平设置的上隔板、中隔板、下隔板，将左管箱内腔自下而上分隔成第一腔室至第四腔室；中隔板水平设置于左管箱的上下对称的中心平面上，上隔板、下隔板对称设置于中隔板的上部和下部；第一腔室对应的换热管数量与第四腔室对应的换热管数量相等；第二腔室对应的换热管数量与第三腔室对应的换热管数量相等，并为第一腔室或第四腔室对应的换热管数量的2倍；
[0009]
所述的右管箱内腔中也设置有分程隔板，包括第一水平隔板、第二水平隔板、第三水平隔板和竖直隔板，第一水平隔板设置于右管箱的上下对称的中心平面上，一侧与右管箱内腔的壁面相连，另一侧与竖直隔板的中部相连；第二水平隔板、第三水平隔板对称设置于第一水平隔板的上部和下部，并与左管箱的上隔板、下隔板平齐，竖直隔板的两端分别连接第二水平隔板、第三水平隔板的一端，第二水平隔板、第三水平隔板的另一端与右管箱内腔的壁面相连，将右管箱内腔分割为三个腔室。
[0010]
上述的卧置叠加式多管程换热器中，所述左管箱端部设置有管箱法兰，左管板连接于壳程筒体的左端，其外径大于壳程筒体的外径而突出于壳程筒体成为筒体法兰，左管箱与壳程筒体之间设有密封垫并通过管箱法兰和筒体法兰相连接；
[0011]
右管箱与壳程筒体的连接结构与左管箱相同。
[0012]
进一步地，所述的壳程筒体内沿换热管长度方向设置有多块折流板。
[0013]
更进一步地，所述折流板为带缺口的弓形折流板，与所述换热管垂直布置，彼此相邻的两块弓形折流板与壳程筒体不同侧的侧壁相连接，各弓形折流板的缺口之间形成流体介质的通道。
[0014]
上述的卧置叠加式多管程换热器中，所述第一换热器的壳程筒体、右管箱的最低点均设有排净口；所述第二换热器的右管箱的最高点设有排空口。
[0015]
与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和有益效果：
[0016]
1、本实用新型的换热器是集两台换热设备于一体，设备相对较紧凑，不仅能减少设备间的支撑和土建结构，减少占地面积，节省材料，操作简单，节省空间，特别适用于换热场合因空间位置受限的场合，还能减少换热器的检维修操作周期。
[0017]
2、换热管束穿接多个设置在壳程筒体内的折流板，能够对壳程的流体起到导流和扰动的作用，提供换热效率。
[0018]
3、左管箱、右管箱内腔中均设置有分程隔板，将全部管子均分成若干组，流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这种多管程的设置体积小、换热系数高。
[0019]
总之，采用本实用新型的换热器，可以有效地减小设备体积，免去设备间管道，降低流体阻力，结构简单、紧凑，成本低，占地面积小。
附图说明
[0020]
图1是本实用新型的主视示意图。
[0021]
图2是本实用新型的左视示意图。
[0022]
图3是本实用新型中第二换热器的左管箱的主视示意图。
[0023]
图4是本实用新型中第二换热器的左管箱的右视示意图。
[0024]
图5是本实用新型中第二换热器的右管箱的主视示意图。
[0025]
图6是本实用新型中第二换热器的右管箱的左视示意图。
[0026]
图中：1-左管箱，102-上隔板，101-中隔板，103-下隔板，
[0027]
2-左管板，3-壳程筒体，4-折流板，5-换热管，6-拉杆，
[0028]
7-右管板，701-第一水平隔板，702-竖直隔板，703-第二水平隔板，704-第三水平隔板，
[0029]
8-右管箱，9-下鞍座,10-上鞍座，
[0030]
n1-第二换热器的管程出管，n2-第二换热器的管程进管，n3-第一换热器的管程出管，n4-第一换热器的管程进管，n5-第二换热器的壳程进管，n6-第二换热器的壳程出管，n7-第一换热器的壳程进管，n8-第一换热器的壳程出管，n9-排净口，n10-排净口，n11-排空口,
[0031]
a-第一腔室、b-第二腔室、c-第三腔室、d-第四腔室；
[0032]
(d1+c2)-上腔室、(b2+c1)-中腔室、 (a1+b1)
ꢀ-
下腔室。
具体实施方式
[0033]
下面通过非限定性的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的说明。
[0034]
参见图1至图6，一种卧置叠加式多管程换热器，包括第一换热器、第二换热器，第一换热器、第二换热器由下至上重叠布置，第二换热器通过上鞍座10支撑连接在第一换热器上，第一换热器的下部设置下鞍座9，与设备基础相连；第一换热器、第二换热器结构基本相同，均包括管程部、壳程部，管程部包括管程进管、管程出管、多根换热管5，壳程部包括壳程筒体3、壳程进管、壳程出管；
[0035]
第一换热器、第二换热器结构基本相同，区别仅在于第一换热器的壳程筒体3和右管箱8的最低点分别设有排净口n9、n10，而第二换热器的右管箱8的最高点设有排空口n11，其余结构相同，下面仅结合图1对第二换热器的结构进行描述；壳程筒体3的左端设有带若干管孔的左管板2，壳程筒体3的右端设有带若干管孔的右管板7；换热管5的管端穿设、并固定在左管板2、右管板7的管孔中，固定于左管板2与右管板7之间；左管板2的外侧设置有左管箱1，左管箱1的顶部设置有管程出管n1，左管箱1的底部设置有管程进管n2，管程进管n2与管程出管n1之间的左管箱1中设置有分程隔板，分程隔板与左管箱1 、壳程筒体3的内壁焊接密封固定，分程隔板均与左管板2之间密封连接，分程隔板将左管箱1内腔分隔成若干互不相通的管程腔室，各管程腔室分别与对应的左管板2上的换热管5相连通；右管板7的外侧设置有右管箱8。如果右管箱8内不设置分程隔板，左管箱1中设置有一块分程隔板，则第二换热器为2管程换热器；如果右管箱8内也设置分程隔板，则第二换热器为3管程以上的换热器。
[0036]
第二换热器的壳程进管n5设置于第二换热器的左端，靠近第二换热器的管程出管n1；第二换热器的壳程出管n6设置于第二换热器的右端，第一换热器的壳程进管n7设置于第一换热器的右端，第一换热器的壳程出管n8设置于第一换热器的左端，靠近第一换热器的管程进管n4；第一换热器的管程出管n3与第二换热器的管程进管n2相连，第一换热器的
壳程进管n7与第二换热器的壳程出管n6相连；这样壳程流体与管程流体实现逆向对流。
[0037]
本实施例中，左管箱1的内腔中的分程隔板为三块水平设置的上隔板102、中隔板101、下隔板103，将左管箱1的内腔自下而上分隔成第一腔室a、第二腔室b、第三腔室c、第四腔室d；中隔板101水平设置于左管箱1的上下对称的中心平面上，上隔板102、下隔板103对称设置于中隔板101的上部和下部；第一腔室a对应的换热管数量与第四腔室d对应的换热管数量相等；第二腔室b对应的换热管数量与第三腔室c对应的换热管数量相等，并为第一腔室a或第四腔室d对应的换热管数量的2倍；
[0038]
所述的右管箱8的内腔中也设置有分程隔板，包括第一水平隔板701、第二水平隔板703、第三水平隔板704和竖直隔板702，第一水平隔板701设置于右管箱8的上下对称的中心平面上，一侧与右管箱8内腔的壁面相连，另一侧与竖直隔板702的中部相连；第二水平隔板703、第三水平隔板704设置于第一水平隔板701的上部和下部，并与左管箱1的上隔板102、下隔板103平齐，竖直隔板702的两端分别连接第二水平隔板703、第三水平隔板704的一端，第二水平隔板703、第三水平隔板704的另一端与右管箱8的内腔的壁面相连，将右管箱8的内腔分割为上腔室d1+c2、中腔室b2+c1、下腔室a1+b1。
[0039]
管程流体由第二换热器的管程进管n2进入左管箱的第一腔室a，经布置在该区域的换热管进入右管箱的下腔室a1+b1的a1区域，此为第1管程；
[0040]
然后管程流体由下腔室a1+b1的b1区域对应的换热管进入左管箱的第二腔室b的后部，此为第2管程；
[0041]
然后管程流体由左管箱的第二腔室b的前部对应的换热管进入右管箱的中腔室b2+c1的b2区域，此为第3管程；
[0042]
然后管程流体由中腔室b2+c1的c1区域对应的换热管进入左管箱的第三腔室c的前部，此为第4管程；
[0043]
然后管程流体由左管箱的第三腔室c的后部对应的换热管进入右管箱的上腔室c2+d1的c2区域，此为第5管程；
[0044]
然后管程流体由上腔室c2+d1的d1区域对应的换热管进入左管箱的第四腔室d，此为第6管程；
[0045]
最后管程流体由第二换热器的管程出管n1流出。
[0046]
为了连接上的方便，管箱与壳程筒体的连接方式为：左管箱1端部设置有管箱法兰，左管板2连接于壳程筒体3的左端，其外径大于壳程筒体3的外径而突出于壳程筒体3成为筒体法兰，左管箱1与壳程筒体3之间设有密封垫并通过管箱法兰和筒体法兰相连接；
[0047]
右管箱8与壳程筒体3的连接结构与左管箱1相同，不再赘述。
[0048]
为了提高换热效果，壳程筒体3内沿换热管5的长度方向设置有多块折流板4，折流板4为带缺口的弓形折流板，与所述换热管5垂直布置，彼此相邻的两块弓形折流板与壳程筒体3不同侧的侧壁相连接，各弓形折流板的缺口之间形成壳程流体介质的通道。
[0049]
第一换热器的壳程筒体3、右管箱8的最低点分别设有排净口n9、n10；所述第二换热器的右管箱8的最高点设有排空口n11。
[0050]
本实施例的工作过程：
[0051]
壳程的热流介质（如热水）从第二换热器的壳程进管n5、进水布水管组进入第二换热器的壳程筒体3内，在壳程内绕流通过换热管5组成的管束，与换热管5内的流体进行换
热，从第二换热器的壳程出管n6流出；第一换热器的壳程进管n7与第二换热器的壳程出管n6相连，壳程的热流介质进一步从第一换热器的壳程进管n7、进水布水管组进入第一换热器的壳程筒体3内，在壳程内绕流通过换热管5组成的管束，与换热管5内的流体进行换热，最终从第一换热器的壳程出管n8流出。
[0052]
管程部的冷流介质（如焦油）先从第一换热器的管程进管n4流入第一换热器左管箱1的第一腔室a，再流入与第一腔室a相连通的换热管5组成的第一管程，然后进入右管箱8的下腔室a1+b1；由下腔室a1+b1的b1区域对应的第2管程的换热管进入左管箱1的第二腔室b的后部；由第二腔室b的前部对应的第3管程的换热管进入右管箱8的中腔室b2+c1的b2区域；由中腔室b2+c1的c1区域对应的第4管程的换热管进入左管箱1的第三腔室c的前部；由第三腔室c的后部对应的第5管程的换热管进入右管箱的上腔室c2+d1的c2区域；由上腔室c2+d1的d1区域对应的第6管程的换热管进入左管箱1的第四腔室d；然后由第一换热器的管程出管n3流出，进入第二换热器的管程进管n2；后面的流程与在第一换热器中的流程一样，最后管程流体由第二换热器的管程出管n1流出。管程流体在流经换热管5时与壳程流体交换热量。
[0053]
以上所列举的实施例仅供理解本实用新型之用，并非是对本实用新型所描述的技术方案的限制，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变形，所有等同的变化或变形都应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

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