CN101285656A - 带有整流功能的环形管壳式热交换器 - Google Patents

Abstract

一种带有整流功能的环形管壳式热交换器，由壳体、上盖体、下盖体、隔板及芯体等组成；该热交换器整体为环状立式结构，内部中空；所述的壳体为中空的桶状夹层结构，恒温液体输入管道位于壳体外侧下部，沿直线逐渐过渡到圆弧并水平伸出，壳体外侧上部有水平伸出的直线形恒温液体输出管道。上盖体为与壳体配合的环形槽状结构，内部设有控制管程数的隔板，外侧设有换热介质输入管道和换热介质输出管道。下盖体与上盖体形状相同，内部有隔板。所述的芯体包括管束、折流板及管座；折流板两两相对并交错地套住管束，且均分管束的竖直长度，管束的顶部与底部安装管座。所述的芯体置于壳体的夹层内，管座与壳体的边缘焊接为一体，然后焊接上、下盖体。

Description

带有整流功能的环形管壳式热交换器

(一)技术领域：

本发明涉及一种带有整流功能的环形管壳式热交换器，特别是置于恒温液体流场中的管壳式热交换器。属于热交换装置。

(二)背景技术：

传统的管壳式热交换器如图7所示，其整体为类圆柱体，由壳体1’、上盖体2’、下盖体3’、芯体组成。上盖体2’内部由隔板11’分隔，隔板的数量决定了管程的数量，图7所示为两管程热交换器。待换热介质由换热介质输入管道6’进入部分管束，到热交换器底部后经下盖体导流改变方向，向上流入剩余的管束，到达上盖体后流出换热介质输出管道7’。在此过程中，恒温液体从恒温液体输入管道4’进入热交换器，经由弓形折流板9’反复折流后，多次冲刷管束，与管束内换热介质充分换热，由恒温液体输出管道5’流出。恒温液体输入管道4’为直线形结构，垂直于壳体。折流板为弓形结构，多个折流板交错构成迷宫型结构，反复改变恒温液体流动方向。

请继续参阅图7，传统的管壳式热交换器强调管束内外流体换热的速度，对管束内流体的温度精度要求不高，其外形都为类圆柱体，一般单独放置，靠抽取恒温液体工作。在一些特殊的场合，如利用恒温槽对流体精确控温，要求管程流体经换热后其温度与壳程流体完全一致，除了抽取恒温槽液体进入壳程外，还须将热交换器整体置于恒温槽的液体流场中。抽取恒温槽的液体会对液体温度场造成冲击，类圆柱体的热交换器结构更会严重影响搅拌效果，破坏液体温度场的稳定性及均匀性。传统的迷宫型折流板结构与圆柱形管束结合使用，会造成中间管束周围液体流动快，冲击强烈，两侧管束周围液体流动慢，甚至有死区，影响了换热效果。

(三)发明内容：

本发明的目的是提供一种能够放置于恒温液体流场中的带有整流功能的环形管壳式热交换器，其整体形状对恒温槽液体流场的影响小，甚至对液体温度场的形成有利；热交换器的恒温液体输入管道能够加速恒温槽液体的水平搅拌，提高恒温槽温度场性能；管束内外流体换热均匀，进而对管束内介质的控温精度提高，以解决按照现有技术设计的热交换器直接置于恒温槽中会破坏其温度场性能，甚至造成恒温槽在此情况下不能继续使用的问题。

本发明一种带有整流功能的环形管壳式热交换器，具体由壳体、上盖体、下盖体、隔板、恒温液体输入管道、恒温液体输出管道、换热介质输入管道、换热介质输出管道及芯体组成；该热交换器整体为环状立式结构，内部中空；所述的壳体为中空的桶状夹层结构，恒温液体输入管道是位于壳体外侧下部沿直线逐渐过渡到圆弧并水平伸出，壳体外侧上部有水平伸出的直线形恒温液体输出管道。所述的上盖体为与壳体配合的环形槽状结构，内部设有控制管程数的隔板，外侧设有换热介质输入管道和换热介质输出管道。所述的下盖体也为与壳体配合的环形槽状结构，内部也设有隔板，并与上盖体的隔板一起决定了管程数目。所述的芯体包括管束、折流板及管座；折流板两两相对并交错地套住管束，且均分管束的竖直长度，管束的顶部与底部安装管座。所述的芯体置于壳体的夹层内，管座与壳体的边缘焊接为一体，然后焊接上、下盖体。

其中，所述的折流板间的纵向距离应大于恒温液体输入管道和恒温液体输出管道的外径。

其中，所述的折流板为马蹄铁形，使液体在相对狭窄的循环通道内运动，可均匀地冲刷管束；其上设有可使管束贯穿通过的通孔。

其中，所述的恒温液体输出管道的根部位于马蹄铁形折流板的对称中心，便于从两侧对称的环形通道内均匀的排出液体；所述的恒温液体输入管道的根部位于马蹄铁形折流板的对称中心位置，便于吸入的液体从中心向对称的两侧均匀流动，以利于换热的均匀性。

其中，上盖体的顶部、下盖体的底部可以制成截面为弧形，如“∪”形的圆环体，以便于热交换器内侧中空部分搅拌区与外侧流体的流动。

其中，所述的热交换器的各部件选用铜材制造。

本发明为一种带有整流功能的环形管壳式热交换器，其优点及功效在于：

1、本发明结合恒温槽的流场特点设计热交换器的形状，整体为环状立式结构，可置于圆桶状恒温槽的中心位置(下盖体底部可焊接支脚将整体支起)，热交换器中心可置恒温槽的搅拌叶片，能够起到导流桶的作用，使恒温槽内流体流动更稳定、均匀。

2、本发明的恒温液体输入管道的形状是根据恒温槽内希望得到的液体水平流动方向决定，其方向自热交换器向外由直线形逐渐过渡到圆弧形，逆着液体水平流动方向伸入恒温槽内部。由于抽入的液体流量大，流速高，能够极大地促进槽内液体的水平搅拌力度，利于水平方向的温度均匀性的提高。

3、本发明的折流板形状类似马蹄铁形，恒温槽内液体进入热交换器后，沿环状通道流动，均匀地冲击管束，使恒温液体与管束内介质的热交换更均匀，提高对管束内介质的控温效果。

4、热交换器的各部件选用铜材制造，便于内部均匀换热，还能有效抑制恒温槽内液体的温度波动，起到温度滤波器的作用，提高恒温槽温度场性能。

(四)附图说明：

图1A为本发明实施例的整体形状侧视图

图1B为本发明实施例的整体形状俯视图

图2为本发明实施例的分解示意图

图3为本发明实施例的壳体俯视图

图4为本发明实施例的芯体分解示意

图5为本发明实施例的上盖体结构底视图

图6为本发明实施例的折流板俯视图

图7为传统管壳式热交换器分解示意

各标号具体如下：

1、1’-壳体                2、2’-上盖体              3、3’-下盖体

4、4’-恒温液体输入管道    5、5’-恒温液体输出管道    6、6’-换热介质输入管道

7、7’-换热介质输出管道    8-管座                     9、9’-折流板

10-管束                    11、11’-隔板              12-通孔

(五)具体实施例：

下面结合附图及实施例，对本发明的技术方案做进一步的说明。

请参阅图1至图6，本发明为一种带有整流功能的环形管壳式热交换器，其整体为环状立式结构，内部中空，具体由壳体1、上盖体2、下盖体3、隔板11、恒温液体输入管道4、恒温液体输出管道5、换热介质输入管道6、换热介质输出管道7及芯体组成。所述的壳体1为中空的桶状夹层结构，壳体1外侧下部有沿直线逐渐过渡到圆弧并水平伸出的恒温液体输入管道4，壳体1外侧上部有水平伸出的直线形恒温液体输出管道5。所述的上盖体2为与壳体配合的圆环槽状结构，内部设有控制管程数的隔板11，外侧设有换热介质输入管道6和换热介质输出管道7。所述的下盖体3与上盖体2的形状相同，内部也设有隔板，并与上盖体的隔板一起决定了管程数目。本实施例的管程数为4，管程数的多少由换热需求决定。所述的芯体包括管束10、折流板9及管座8；折流板9两两相对并交错地套住管束并与管束焊接于一体，且均分管束的竖直长度，管束10贯穿于折流板的通孔12，管束10的上下顶部安装管座8。所述的芯体置于壳体1的夹层内，管座8与壳体1的边缘焊接为一体，然后焊接上、下盖体。

其中，所述的折流板9间的纵向距离应大于恒温液体输入管道4和恒温液体输出管道5的外径。

其中，所述的折流板9为马蹄铁形，使液体在相对狭窄的循环通道内运动，可均匀地冲刷管束；其上设有可使管束贯穿通过的通孔12。

其中，所述的恒温液体输出管道5的根部位于马蹄铁形折流板9的对称中心，便于从两侧对称的环形通道内均匀的排出液体；所述的恒温液体输入管道4的根部位于马蹄铁形折流板9的对称中心，便于吸入的液体从中心向对称的两侧均匀流动，以利于换热的均匀性。

其中，上盖体的顶部、下盖体的底部可以制成截面为弧形，如“∪”形的圆环体，以便于热交换器内侧中空部分搅拌区与外侧流体的流动。

其中，所述的热交换器的各部件选用铜材制造。壳体1应选用铜材，置于恒温槽后由于铜壁导热均匀，能促进恒温槽的温度均匀性。管束10应选用铜管，折流板9、管座8应选用铜材，保证温度变化过程中不会因不同材料的膨胀系数差异出现缝隙。

综上，恒温液体输出管道接管道泵，使恒温液体在管束间高速流动。恒温液体输入管道的方向自热交换器壁向外由直线逐渐过渡到圆弧形，逆着液体水平流动方向伸入恒温槽内部，热交换器工作后吸入液体，可促进恒温槽内液体形成水平方向的环流与搅拌。

工作工程描述：

换热介质输入管道内被送入待控温换热的介质，由于上盖体、下盖体的隔板控制折流的方向，在管束内做竖直方向运动，经过规定的管程数后，经由换热介质输出管道流出。

同时，管道泵抽取液体输出管道内的液体做高速流动，由于存在压力差，使液体输入管道强力吸入恒温液体，在管束旁环形通道内做高速运动，冲刷管束，并在折流板间反复折流，形成管束内换热介质与管束侧恒温液体的换热。

应该理解到的是上述实施例是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围的发明创造，均落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1、一种带有整流功能的环形管壳式热交换器，具体由壳体、上盖体、下盖体、隔板、恒温液体输入管道、恒温液体输出管道、换热介质输入管道、换热介质输出管道及芯体组成；其特征在于：该热交换器整体为环状立式结构，内部中空；所述的壳体为中空的桶状夹层结构，恒温液体输入管道是位于壳体外侧下部并且是沿直线逐渐过渡到圆弧并水平伸出，壳体外侧上部有水平伸出的直线形恒温液体输出管道；所述的上盖体为与壳体配合的环形槽状结构，内部设有控制管程数的隔板，外侧设有换热介质输入管道和换热介质输出管道；所述的下盖体也为与壳体配合的环形槽状结构，内部也设有隔板，并与上盖体的隔板一起决定了管程数目；所述的芯体包括管束、折流板及管座；折流板两两相对并交错地套住管束，且均分管束的竖直长度，管束的顶部与底部安装管座；所述的芯体置于壳体的夹层内，管座与壳体的边缘焊接为一体，然后焊接上、下盖体。

2、根据权利要求1所述的带有整流功能的环形管壳式热交换器，其特征在于：所述的折流板间的纵向距离应大于恒温液体输入管道和恒温液体输出管道的外径。

3、根据权利要求1所述的带有整流功能的环形管壳式热交换器，其特征在于：所述的折流板为马蹄铁形，其上设有使管束贯穿通过的通孔。

4、根据权利要求1所述的带有整流功能的环形管壳式热交换器，其特征在于：所述的恒温液体输出管道的根部位于马蹄铁形折流板的对称中心；所述的恒温液体输入管道的根部位于马蹄铁形折流板的对称中心。

5、根据权利要求1所述的带有整流功能的环形管壳式热交换器，其特征在于：所述的上盖体的顶部、下盖体的底部可以制成截面为弧形，如“∪”形的圆环体。

6、根据权利要求1所述的带有整流功能的环形管壳式热交换器，其特征在于：所述的热交换器的各部件选用铜材制造。

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