CN201242373Y - 复合套管双螺旋换热器 - Google Patents

Abstract

复合套管双螺旋换热器。目前，广泛应用的管式换热器是由单一的换热管或管束组成的，管内流体滞流层厚传热系数小，管外流体流速极低循环状态差。复合套管双螺旋换热器，在双螺旋三套管换热管束用中管与空心内管及螺旋叶片组成内流通道，用外管与中管及螺旋叶片组成外流通道，两相流体均在管内快速呈环形的薄层、螺旋冲刷向前的流动。该结构可使换热器的传热特性改善。

Description

复合套管双螺旋换热器

技术领域：

本实用新型涉及一种化工单元操作设备，更具体地说，是具有外中内三层复合套管及逆向对流双螺旋结构的新式管壳式换热器。

背景技术：

目前，广泛应用的管式换热器，其两相流体分别于管内外流动，通过管壁传热。管内流体，近管壁处滞流层较厚，流速低，温度梯度较大，传热系数小，管外流体，在换热器内部流速极低，致使改善其循环状态的装置，都难以发挥较好的作用，使壳程换热系数一直小于管程换热系数，并致使总换热系数始终处于远小于板式换热器系数的一个较低的水平。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种具有外中内三层复合套管及逆向对流双螺旋结构的新式换热管束的管壳式换热器，即用中管与空心内管组成内套管，其套管之间形成环形的薄层的内流通道，并在内流通道上设有内螺旋叶片，同时，用外管与中管组成外套管，其套管之间形成环形的薄层的外流通道，并在外流通道上设有与内螺旋叶片旋向相反的外螺旋叶片，使管外流体的在壳程的大横截面积的低速流动，变为外套管内外流空间的环状薄层、螺旋冲刷向前的流动，使滞流层减薄，传热特性改善的新式管壳式换热器。

上述的目的可以通过以下技术方案实现：

复合套管双螺旋换热器，其组成包括：具有甲流体入口、出口及膨胀节的筒体，所述的筒体近左端处固定有左内管板，所述的筒体左端固定有左外管板，所述的筒体近右端处固定有右内管板，所述的筒体右端固定有右外管板，所述的筒体中部固定有中间支撑管板，所述的筒体中部固定有支座，所述的左外管板上固定有换热管束的各外管的左端，所述的右外管板上固定有换热管束的各外管的右端，所述的外管左端面上固定有外管左端堵板，所述的外管右端面上固定有外管右端堵板，所述的外管近左端处及近右端处开有通液窗口，所述的外管左端堵板及所述的外管右端堵板上分别固定有换热管束的各中管的左端及右端，所述的中管的外面固定有外螺旋叶片，所述的左外管板上与短固定板条相连接，所述的短固定板条通过螺栓与长固定板条相连接，所述的长固定板条通过螺栓与短固定杆相连接，所述的右外管板上与短固定板条相连接，所述的短固定板条通过螺栓与长固定板条相连接，所述的长固定板条通过螺栓与短固定杆相连接，所述的短固定杆与换热管束的各空心内管的左、右端堵板相固定，所述的空心内管的左端堵板、右端堵板固定在空心内管的左端与右端，所述的空心内管的外面固定有内螺旋叶片，所述的左外管板通过密封垫及拉紧螺栓与左管箱法兰相连接，所述的左管箱法兰上固定有左管箱，所述的左管箱上固定有左封头，所述的左管箱上固定有乙流体进口，所述的右外管板通过密封垫及拉紧螺栓与右管箱法兰相连接，所述的右管箱法兰上固定有右管箱，所述的右管箱上固定有右封头，所述的右管箱上固定有乙流体出口。

上述的复合套管双螺旋换热器，所述的复合套管双螺旋换热管束可以采用固定管板式复合套管双螺旋换热器结构形式(图1)，也可以采用浮头式复合套管双螺旋换热器结构形式(图2)、U形管式复合套管双螺旋换热器结构形式(图3)，以及其它以复合套管双螺旋换热管束为主体结构或技术核心的换热器结构形式。

上述的复合套管双螺旋换热器，所述的内、外双螺旋其螺旋叶片可以由弧形薄板条制作(图4)，也可以直径与环形流道间隙宽度相接近的圆钢或圆钢筋按螺旋方式缠绕固定于套管壁上制成(图5)。

上述的复合套管双螺旋换热器，所述的各外管两端与左右外管板的连接或固定方式，即可以采用焊接或胀接，也可以采用密封联接，密封联接既可以采用其它常用密封联接方式，也可以采用空心螺栓密封联接方式(图6、图7)，所述的各空心内管两端可以采用螺栓连接，也可采用其它与中管焊接点固等固定方式。

上述的复合套管双螺旋换热器，所述的各外管即可以采用两端与左右外管板相连接或固定的方式，也可以采用两端与左右内管板相连接或固定的方式，所述的各外管与左右内管板相固定的时，所述的右内管板即可以采用边缘带弧段的管板方式(图8)，也可以采用普通平管板的方式(图9)。

这个方案有以下有益效果：

1本实用新型采用复合套管双螺旋换热管束式换热管，使管程及壳程流体由传统的柱状流动变为薄层流动、环状向前、螺旋冲刷，使传热特性改善，传热系数和速率提高，传热效果改善，能够较大地节约能源。

2本实用新型采用复合套管双螺旋换热管束式换热管，使管程及壳程流体均变为薄层流动、环状向前、螺旋冲刷的快速流动状态，并使内外流体螺旋流道旋转分别为顺时针、逆时针方向相反，使传热特性极大改善，传热效率极大提高，总传热系数和速率提高，传热效果改善，能够较大地节约能源。

3本实用新型采用复合套管双螺旋换热管束式换热管，使管程及壳程流体均变为薄层流动、环状向前、螺旋冲刷的快速流动状态，总传热系数和速率提高，可以急冷急热，传热温差减少，设备应用面扩大，对生产工艺设计大为有利，还可以缩短设备长度，使结构更紧凑、高效。同时，三管复合双套管内外螺旋对旋逆流传热模式结构新颖，有助于理论上的进一步探讨。

附图说明：

附图1是本产品的结构的示意图。

附图2是浮头式本产品的结构的示意图。

附图3是U形管式本产品的结构的示意图。

附图4是双螺旋叶片采用弧板条的结构形式图。

附图5是双螺旋叶片采用圆钢的结构形式图。

附图6是中管采用密封联接的本产品结构图。

附图7是空心螺栓密封结构图。

附图8是右内管板带弧段的产品结构图。

附图9是右内管板为平板的产品结构图。

附图10是传统固定管板式换热器结构图。

具体实施方式：

实施例一：

复合套管双螺旋换热器，其组成包括：具有甲流体入口17、出口4及膨胀节7的筒体6，所述的筒体6近左端处固定有左内管板5，所述的筒体6左端固定有左外管板24，所述的筒体6近右端处固定有右内管板9，所述的筒体6右端固定有右外管板10，所述的筒体6中部固定有中间支撑管板8，所述的筒体6中部固定有支座20，所述的左外管板24上固定有换热管束的各外管19的左端，所述的右外管板10上固定有换热管束的各外管19的右端，所述的外管19左端面上固定有外管左端堵板29，所述的外管19右端面上固定有外管右端堵板29，所述的外管19近左端处及近右端处开有通液窗口28，所述的外管左、右端堵板29上固定有换热管束的各中管18的左端、右端，所述的中管18的外面固定有外螺旋叶片21，所述的左外管板24上与短固定板条26相连接，所述的短固定板条26通过螺栓与长固定板条27相连接，所述的长固定板条27通过螺栓15与短固定杆13相连接，所述的右外管板10上与短固定板条26相连接，所述的短固定板条26通过螺栓与长固定板条27相连接，所述的长固定板条27通过螺栓15与短固定杆13相连接，所述的短固定杆13与换热管束的各空心内管的左、右端堵板30相固定，所述的空心内管的左、右端堵板30固定在空心内管23的左端与右端，所述的空心内管23的外面固定有内螺旋叶片22，所述的左外管板24通过密封垫及拉紧螺栓与左管箱法兰25相连接，所述的左管箱法兰25上固定有左管箱2，所述的左管箱2上固定有左封头1，所述的左管箱2上固定有乙流体进口3，所述的右外管板10通过密封垫及拉紧螺栓与右管箱法兰11相连接，所述的右管箱法兰11上固定有右管箱12，所述的右管箱12上固定有右封头14，所述的右管箱12上固定有乙流体出口16(见图1)。

上述的复合套管双螺旋换热器，所述的内、外双螺旋其螺旋叶片可以由弧形薄板条制作，也可以直径与环形流道间隙宽度相接近的圆钢或圆钢筋按螺旋方式缠绕固定于套管壁上制成，所述的各空心内管两端可以采用螺栓连接，也可采用其它与中管焊接点固等固定方式。

实施例二：

复合套管双螺旋换热器，其组成包括：具有甲流体入口17、出口4及膨胀节7的筒体6，所述的筒体6近左端处固定有左内管板5，所述的筒体6左端固定有左外管板24，所述的筒体6近右端处固定有右内管板9，所述的筒体6右端固定有筒体右法兰10，所述的筒体6中部固定有中间支撑管板8，所述的筒体6中部固定有支座20，所述的左外管板24上固定有隔板40，所述的左外管板24上固定有换热管束的各外管19的左端，所述的换热管束的各外管19的右端上固定有浮头管板31，所述的浮头管板31通过密封垫及拉紧螺栓与浮头法兰32相联接，所述的浮头法兰32上固定有浮头封头33，所述的外管19左端面上固定有外管左端堵板29，所述的外管19右端面上固定有外管右端堵板29，所述的外管19近左端处及近右端处开有通液窗口28，所述的外管左、右端堵板29上固定有换热管束的各中管18的左端、右端，所述的中管18的外面固定有外螺旋叶片21，所述的左外管板24上与短固定板条26相连接，所述的短固定板条26通过螺栓与长固定板条27相连接，所述的长固定板条27通过螺栓15与短固定杆13相连接，所述的短固定杆13与换热管束的各空心内管的左端堵板30相固定，所述的空心内管的左、右端堵板30与空心内管23的左端与右端相固定，所述的空心内管23的外面固定有内螺旋叶片22，所述的左外管板24通过密封垫及拉紧螺栓与左管箱法兰25相连接，所述的左管箱法兰25上固定有左管箱2，所述的左管箱2上固定有左封头1，所述的左封头1上固定有隔板41，所述的左管箱2上固定有乙流体进口3和出口16，所述的筒体右法兰10通过密封垫及拉紧螺栓与右封头法兰11相连接，所述的右封头法兰11上固定有右封头14，(图2)。

上述的复合套管双螺旋换热器，所述的内、外双螺旋其螺旋叶片可以由弧形薄板条制作，也可以直径与环形流道间隙宽度相接近的圆钢或圆钢筋按螺旋方式缠绕固定于套管壁上制成，所述的各空心内管两端可以采用螺栓连接，也可采用其它与中管焊接点固等固定方式。

实施例三：

复合套管双螺旋换热器，其组成包括：具有甲流体入口17、出口4及膨胀节7的筒体6，所述的筒体6左端固定有筒体左法兰34，所述的筒体6右端固定有筒体右封头14，所述的筒体6中部固定有支座20，所述的筒体左法兰34与左外管板24相密封联接，所述的左外管板24上固定有隔板40，所述的左外管板24上固定有换热管束的各外管19的左端，所述的各外管19的近左端处固定有左内管板5，所述的各外管19近右端处固定有右内管板9，所述的各外管19中部固定有中间支撑管板8，所述的外管19左端面上固定有外管左端堵板29，所述的外管19近左端处开有通液窗口28，所述的外管左堵板29与换热管束的各U形中管18的左端、右端部相固定，所述的U形中管18的外面固定有外螺旋叶片21，所述的左外管板24上与短固定板条26相连接，所述的短固定板条26通过螺栓与长固定板条27相连接，所述的长固定板条27通过螺栓15与短固定杆13相连接，所述的短固定杆13与换热管束的各空心内管的左端堵板30相固定，所述的空心内管的左堵板30固定在空心内管23的左端与右端，所述的空心内管23的外面固定有内螺旋叶片22，所述的左外管板24通过密封垫及拉紧螺栓与左管箱法兰25相连接，所述的左管箱法兰25上固定有左管箱2，所述的左管箱2上固定有左封头1，所述的左封头1上固定有隔板41，所述的左管箱2上固定有乙流体进口3，(图3)。

上述的复合套管双螺旋换热器，所述的内、外双螺旋其螺旋叶片可以由弧形薄板条制作，也可以直径与环形流道间隙宽度相接近的圆钢或圆钢筋按螺旋方式缠绕固定于套管壁上制成，所述的各空心内管两端可以采用螺栓连接，也可采用其它与中管焊接点固等固定方式。

实施例四：

复合套管双螺旋换热器，其组成包括：具有甲流体入口17、出口4及膨胀节7的筒体6，所述的筒体6近左端处固定有左内管板5，所述的筒体6左端固定有筒体左法兰34，所述的筒体6近右端处固定有右内管板9，所述的筒体6中部固定有中间支撑管板8，所述的筒体6右端固定有筒体左法兰35，所述的筒体6中部固定有支座20，所述的所述的筒体左法兰34与左外管板24相密封联接，所述的所述的筒体右法兰35与右外管板10相密封联接，所述的左内管板5上固定有换热管束的各外管19的左端，及所述的右内管板9上固定有换热管束的各外管19的右端，所述的左外管板24及所述的右外管板10上固定有密封空心螺栓座36，所述的密封空心螺栓座36内镶填密封垫38，所述的密封空心螺栓座36及所述的密封垫38上与空心螺栓37相联接，所述的密封垫38与换热管束的各中管18的左端、右端相密封联接，所述的中管18的外面固定有外螺旋叶片21，所述的左外管板24上与短固定板条26相连接，所述的短固定板条26通过螺栓与长固定板条27相连接，所述的长固定板条27通过螺栓15与短固定杆13相连接，所述的右外管板10上与短固定板条26相连接，所述的短固定板条26通过螺栓与长固定板条27相连接，所述的长固定板条27通过螺栓15与短固定杆13相连接，所述的短固定杆13与换热管束的各空心内管的左、右堵板30相固定，所述的空心内管的左、右端堵板30固定在空心内管23的左端与右端上，所述的空心内管23的外面固定有内螺旋叶片22，所述的左外管板24通过密封垫及拉紧螺栓与左管箱法兰25相连接，所述的左管箱法兰25上固定有左管箱2，所述的左管箱2上固定有左封头1，所述的左管箱2上固定有乙流体进口3，所述的右外管板10通过密封垫及拉紧螺栓与右管箱法兰11相连接，所述的右管箱法兰11上固定有右管箱12，所述的右管箱12上固定有右封头14，所述的右管箱12上固定有乙流体出口16(图6)。

上述的复合套管双螺旋换热器，所述的内、外双螺旋其螺旋叶片可以由弧形薄板条制作，也可以直径与环形流道间隙宽度相接近的圆钢或圆钢筋按螺旋方式缠绕固定于套管壁上制成，所述的各空心内管两端可以采用螺栓连接，也可采用其它与中管焊接点固等固定方式。

实施例五：

复合套管双螺旋换热器，其组成包括：具有甲流体入口17、出口4及膨胀节7的筒体6，所述的筒体6近左端处固定有左内管板5，所述的筒体6左端固定有左外管板24，所述的筒体6近右端处固定有带弧段右内管板9，所述的筒体6右端固定有右外管板10，所述的筒体6中部固定有支座20，所述的左内管板5上固定有换热管束的各外管19的左端，所述的带弧段右内管板9上固定有换热管束的各外管19的右端，所述的各外管19中部固定有中间支撑管板8，所述的左内管板5及中间支撑管板8上固定有定位螺栓39，所述的左外管板24上固定有换热管束的各中管18的左端，所述的右外管板10上固定有换热管束的各中管18的右端，所述的中管18的外面固定有外螺旋叶片21，所述的左外管板24上与短固定板条26相连接，所述的短固定板条26通过螺栓与长固定板条27相连接，所述的长固定板条27通过螺栓15与短固定杆13相连接，所述的右外管板10上与短固定板条26相连接，所述的短固定板条26通过螺栓与长固定板条27相连接，所述的长固定板条27通过螺栓15与短固定杆13相连接，所述的短固定杆13与换热管束的各空心内管的左、右端堵板30相固定，所述的空心内管的左、右端堵板30固定在空心内管23的左端与右端，所述的空心内管23的外面固定有内螺旋叶片22，所述的左外管板24通过密封垫及拉紧螺栓与左管箱法兰25相连接，所述的左管箱法兰25上固定有左管箱2，所述的左管箱2上固定有左封头1，所述的左管箱2上固定有乙流体进口3，所述的右外管板10通过密封垫及拉紧螺栓与右管箱法兰11相连接，所述的右管箱法兰11上固定有右管箱12，所述的右管箱12上固定有右封头14，所述的右管箱12上固定有乙流体出口16(图8)。

上述的复合套管双螺旋换热器，所述的内、外双螺旋其螺旋叶片可以由弧形薄板条制作，也可以直径与环形流道间隙宽度相接近的圆钢或圆钢筋按螺旋方式缠绕固定于套管壁上制成，所述的各空心内管两端可以采用螺栓连接，也可采用其它与中管焊接点固等固定方式。

实施例六：

复合套管双螺旋换热器，其组成包括：具有甲流体入口17、出口4及膨胀节7的筒体6，所述的筒体6近左端处固定有左内管板5，所述的筒体6左端固定有左外管板24，所述的筒体6近右端处固定有平板右内管板9，所述的筒体6右端固定有右外管板10，所述的筒体6中部固定有支座20，所述的左内管板5上固定有换热管束的各外管19的左端，及所述的平板右内管板9上固定有换热管束的各外管19的右端，所述的各外管19中部固定有中间支撑管板8，所述的左内管板5及中间支撑管板8上固定有定位螺栓39，所述的左外管板24上固定有换热管束的各中管18的左端，所述的右外管板10上固定有换热管束的各中管18的右端，所述的中管18的外面固定有外螺旋叶片21，所述的左外管板24上与短固定板条26相连接，所述的短固定板条26通过螺栓与长固定板条27相连接，所述的长固定板条27通过螺栓15与短固定杆13相连接，所述的右外管板10上与短固定板条26相连接，所述的短固定板条26通过螺栓与长固定板条27相连接，所述的长固定板条27通过螺栓15与短固定杆13相连接，所述的短固定杆13与换热管束的各空心内管的左、右端堵板30相固定，所述的空心内管的左、右端堵板30固定在空心内管23的左端与右端，所述的空心内管23的外面固定有内螺旋叶片22，所述的左外管板24通过密封垫及拉紧螺栓与左管箱法兰25相连接，所述的左管箱法兰25上固定有左管箱2，所述的左管箱2上固定有左封头1，所述的左管箱2上固定有乙流体进口3，所述的右外管板10通过密封垫及拉紧螺栓与右管箱法兰11相连接，所述的右管箱法兰11上固定有右管箱12，所述的右管箱12上固定有右封头14，所述的右管箱12上固定有乙流体出口16(图9)。

上述的复合套管双螺旋换热器，所述的内、外双螺旋其螺旋叶片可以由弧形薄板条制作，也可以直径与环形流道间隙宽度相接近的圆钢或圆钢筋按螺旋方式缠绕固定于套管壁上制成，所述的各空心内管两端可以采用螺栓连接，也可采用其它与中管焊接点固等固定方式。

以上所述仅是本发明的最佳实施方式举例，凡本专业或相关专业技术人员应用本发明的技术核心进行局部改动和变通所产生的大同小异的技术方案，均应涵盖在本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种管壳式换热器，其组成包括：具有甲流体入口、出口及膨胀节的筒体，其特征是：所述的筒体近左端处固定有左内管板，所述的筒体左端固定有左外管板，所述的筒体近右端处固定有右内管板，所述的筒体右端固定有右外管板，所述的筒体中部固定有中间支撑管板，所述的筒体中部固定有支座，所述的左外管板上固定有换热管束的各外管的左端，所述的右外管板上固定有换热管束的各外管的右端，所述的外管左端面上固定有外管左端堵板，所述的外管右端面上固定有外管右端堵板，所述的外管近左端处及近右端处开有通液窗口，所述的外管左端堵板及所述的外管右端堵板上分别固定有换热管束的各中管的左端及右端，所述的中管的外面固定有外螺旋叶片，所述的左外管板上与短固定板条相连接，所述的短固定板条通过螺栓与长固定板条相联接，所述的长固定板条通过螺栓与短固定杆相联接，所述的右外管板上与短固定板条相联接，所述的短固定板条通过螺栓与长固定板条相联接，所述的长固定板条通过螺栓与短固定杆相联接，所述的短固定杆与换热管束的各空心内管的左、右端堵板相固定，所述的空心内管的左端堵板、右端堵板固定在空心内管的左端与右端上，所述的空心内管的外面固定有内螺旋叶片，所述的左外管板通过密封垫及拉紧螺栓与左管箱法兰相连接，所述的左管箱法兰上固定有左管箱，所述的左管箱上固定有左封头，所述的左管箱上固定有乙流体进口，所述的右外管板通过密封垫及拉紧螺栓与右管箱法兰相连接，所述的右管箱法兰上固定有右管箱，所述的右管箱上固定有右封头，所述的右管箱上固定有乙流体出口。

2.根据权利要求1所述的管壳式换热器，所述的复合套管双螺旋换热管束可以采用固定管板式复合套管双螺旋换热器结构形式，也可以采用浮头式复合套管双螺旋换热器结构形式、U形管式复合套管双螺旋换热器结构形式、单式复合套管双螺旋换热器结构形式，以及其它以复合套管双螺旋换热管束为主体结构或技术核心的换热器结构形式。

3.根据权利要求1所述的管壳式换热器，所述的内、外双螺旋其螺旋叶片可以由弧形薄板条制作，也可以用直径与环形流道间隙宽度相接近的圆钢或圆钢筋按螺旋方式缠绕固定于套管壁上制成。

4.根据权利要求1所述的管壳式换热器，所述的各中、外管两端与左右管板的连接或固定方式，即可以采用焊接或胀接，也可以采用密封联接，密封联接既可以采用其它常用密封联接方式，也可以采用空心螺栓密封联接方式，所述的各空心内管两端可以采用螺栓连接，也可采用其它与中管焊接点固等固定方式。

5.根据权利要求1所述的管壳式换热器，所述的各外管即可以采用两端与左右外管板相连接或固定的方式，也可以采用两端与左右内管板相连接或固定的方式，当所述的各外管与左右内管板相固定的时，所述的右内管板即可以采用普通平管板的方式，也可以采用边缘带弧段的管板方式。

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