CN102944134A

CN102944134A - 一种中间带有粉末填充层的套管式换热器

Info

Publication number: CN102944134A
Application number: CN2012104542039A
Authority: CN
Inventors: 汪家琼; 付强
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2013-02-27

Abstract

本发明公布了一种中间带有粉末填充层的套管式换热器，现有的套管式换热器管程和壳程之间热阻小，换热管两侧壁温温差较小，不能满足于对壁温有特殊要求的介质的换热需求，本发明由内管、粉末填充装置、外管组件、顶板和底板组成；内管、粉末填充装置和外管由内到外依次排列，内管、粉末填充装置、外管组件一端通过底板焊接在一起，另一端粉末填充装置固定在内管上，外管组件与粉末填充装置通过顶板焊接在一起；粉末填充装置由两个粉末塞、紧定螺钉、中间管、粉末填充层组成，粉末塞是截面为“L”形状的部分旋转体，拼接成一个整体旋转体；外管设有膨胀节。本发明涉及的套管式换热器管程和壳程之间的热阻和温差大，避免了另一侧壁面温度过冷或过热而造成介质物性破坏或其它破坏，本发明结构简单，便于拆装和更换粉末填充层。

Description

一种中间带有粉末填充层的套管式换热器

技术领域

本发明涉及一种换热装置，具体涉及一种中间增加了粉末填充层的套管式换热器

背景技本

套管式换热器特别适合于高压、小流量、低传热系数流体的换热。现有的套管式换热器是由两层不同规格的管组成的同心圆套管，内管内侧为管程，外管和内管之间为壳程。

在工业生产或科学研究中，往往存在这样的情况：换热器一侧高温介质温度很高，另一侧的低温介质需要被加热，但是温度不能高过一定范围；或者一侧温度很低，另一侧的高温介质需要被冷却，但是温度不能低于某温度点，否则会产生介质变性、状态改变等不允许发生的情况。现有的套管式换热器由于换热管热阻小，换热管两侧壁温温差小，难以满足这些对温度有特定限制的介质的换热需求。

可见，当换热介质要求换热器两侧壁温温差较大时，现有的套管式换热器不能满足要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是为了克服现有的套管式换热器存在的管程和壳程之间壁温温差较小，不能满足于对壁温有特殊要求的介质的换热需求的缺陷，提供了一种中间增加了粉末填充层的套管式换热器。

为达到本发明的目的，本发明的中间带有粉末填充层的套管式换热器所采用的技术方案包括：内管、粉末填充装置、外管组件、顶板和底板，所述的内管、粉末填充装置和外管由内到外依次排列，内管、粉末填充装置、外管组件一端通过底板焊接在一起，另一端粉末填充装置固定在内管上，外管组件与粉末填充装置通过顶板焊接在一起。

作为优选技术措施，所述的粉末填充装置由两个粉末塞、紧定螺钉、中间管、粉末填充层组成，所述的粉末填充层填充在所述的中间管内侧，所述的两个粉末塞结构相同，是截面为“L”形状的180°旋转体，拼接成一个整体旋转体，粉末塞通过所述的紧定螺钉固定在所述的粉末填充层上部。

作为优选技术措施，所述的外管组件由外管、出口接管、进口接管、膨胀节组成，所述的出口接管和进口接管焊接在所述的外管两端，所述的膨胀节设置在所述的外管中部。

本发明的有益效果是：粉末填充装置增加了套管式换热器管程和壳程之间的热阻和温差，当一侧为高温或低温介质时，能够将另一侧壁面处的介质温度控制在适当的范围内，避免了另一侧壁面过冷或过热造成介质物性破坏或其它破坏，粉末层的材质和粒度可调，从而使粉末层的热阻和温差可调，两个粉末塞是截面为“L”形状的180°旋转体，拼接成一个整体旋转体，并通过紧定螺钉固定，便于拆装，更换粉末填充层方便。

附图说明

图1是本发明的一种结构图

图2是图1中的俯视图

图中标号说明：

1-粉末塞一，2-紧定螺钉一，3-紧定螺钉二，4-粉末塞二，5-顶板，6-出口接管，7-中间管，8-膨胀节，9-外管，10-内管，11-粉末填充层，12-底板，13-进口接管

A-壳程进口，B-壳程出口，C-管程进口，D-管程出口

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做进一步说明。

高温介质从管程进口C进入，同时低温介质从壳程进口A进入，管程和壳程的介质在管内流动过程中，高温侧介质的热量通过内管10、粉末填充层11、中间管7传递给低温介质，使高温介质的温度降低，低温介质的温度增加，经过热量交换后，高温介质从管程出口D排出，低温介质从壳程出口B排出。本发明所述的套管式换热器在传热方面的有益效果说明如下。

对具有n层的圆筒壁，穿过各层的导热量的的通式为

Q = \frac{2 πL (t_{1} - t_{n + 1})}{Σ_{i = 1}^{n} \frac{1}{λ_{i}} \ln \frac{r_{i + 1}}{r_{i}}}

Q一单位时间传导的热量，简称传热速率，W；

L-圆筒壁长度，m；

r-壁面半径，m

λ-比例系数，称为物质的导热系数，W/(m²·K)(或W/(m²·℃)。

从多层圆筒壁的热传导计算公式可见，在稳定导热过程中，通过各层的导热量相等。多层壁的总热阻等于串联的各层热阻之和，其中热阻大的一层，对应的温度差也大。

在本发明所述的套管式换热器在现有的套管式换热器基础上增加了中间管7和粉末填充层11，中间粉末层11中有大量的空隙，热阻增加，大大增加了管程和壳程两侧的壁温差。

同理，当低温介质从管程进口C进入，同时高温介质从壳程进口A进入时，传热过程及在传热方面的有益效果类同。

Claims

1.中间带有粉末填充层的套管式换热器，其特征包括：由内管、粉末填充装置、外管组件、顶板和底板组成，所述的内管、粉末填充装置和外管由内到外依次排列，内管、粉末填充装置、外管组件一端通过底板焊接在一起，另一端粉末填充装置固定在内管上，外管组件与粉末填充装置通过顶板焊接在一起。

2.根据权利要求1所述的中间带有粉末填充层的套管式换热器，其特征是：所述的粉末填充装置由粉末塞、紧定螺钉、中间管、粉末填充层组成，所述的粉末填充层填充在所述的中间管内侧，粉末塞通过紧定螺钉固定在内管上。

3.根据权利要求1所述的中间带有粉末填充层的套管式换热器，其特征是：所述的两个粉末塞，是截面为“L”形状的部分旋转体，拼接成一个整体旋转体。

4.根据权利要求1所述的中间带有粉末填充层的套管式换热器，其特征是：外管组件由外管、出口接管、进口接管、膨胀节组成，所述的膨胀节设置在所述的外管上。