CN202101582U - 碟环式缩放管换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及碟环式缩放管换热器。包括上气室、上布气室、下气室、下布气室、设于上布气室与下布气室之间的中部壳体和若干缩放管；所述上气室与上布气室之间设有将两者隔断的上管板，下气室和下布气室之间设有将两者隔断的下管板；所述若干缩放管均布于上管板和下管板之间，连通所述上气室和下气室；所述中部壳体内设有至少二个大孔环板和至少一个大孔碟板；所述大孔环板呈环形；所述大孔碟板呈碟盘形；所述大孔环板和大孔碟板上均布有若干直径为所述缩放管直径1.05-1.3倍的管孔。本实用新型提供了一种对壳程气体的流通路径进行改善，进而大幅度提高热交换能率的碟环式缩放管换热器。

Description

碟环式缩放管换热器

技术领域

本实用新型涉及石油化工、有色冶炼、硫酸、环保等行业中的换热器，尤其在硫酸行业中的气-气热交换器。 

背景技术

管壳式换热器是目前化工生产中应用最广泛的传热设备，同类型的有：如空心环缩放管换热器、孔式大孔板换热器、碟环式波形管换热器、双园缺型换热器、折流杆换热器等，上述换热器结构型式的类别组合大致有三种：第一是壳程管间导流板型式不同，如弓形挡板、矩形或园形折流杆、空心环导流板、管孔特大的导流板、碟环导流板等。二是列管型式不同，常见的有：如光管、波形管、缩放管、翅片管、石墨管、玻璃管等。三是壳程选用不同型式的导流板配以不同列管、组合成各具特色的换热器。 

目前工业生产使用的碟环式换热器的列管均为光管，为了防止流体旁流，降低传热系数，碟板和环板的管孔直径比较小，一般碟、环板管孔直径比列管外径大2～3这般毫米。该型式的换热器传热系数低，约20～24W(m²·℃)，壳程流体压降大，设备投资费用大，运行动力成本高。 

双园缺型列管换热器传热系数通常约20～23W(m²·℃)，壳程流体压降大。 

折流杆换热器及空心环缩放管换热器。折流杆换热器传热系数通常约20～23W(m²·℃)，空心环缩放管换热器传热系数通常约28～31W(m²·℃)，折流杆换热器及空心环缩放管换热器由于它的壳程导流板独有的结构特性， 确定了它壳程雷诺准数低，通常流体沿列管长度方向作轴向流动，列管中心间距最小极限均有标准规定，壳体的直径大小亦同时受到限制，壳体的横向截面积与若干根列管的横向截面积之差为壳程流体的流通面积，往往流体的质量流速偏低难以调节，影响管外流体传热膜系数的提高；有时设计者考虑到经济性和工程造价，一般管心距取接近下限，造成管间空腔较小，随着设备使用时间的延长，壳程导流板处易积污堵塞，使流体压力降增加。孔式导流板换热器适用于较清洁的流体。 

实用新型内容

本实用新型针对以上问题，提供了一种对壳程气体的流通路径进行改善，进而大幅度提高热交换能率的碟环式缩放管换热器。 

本实用新型的技术方案是：包括上气室、上布气室、下气室、下布气室、设于上布气室与下布气室之间的中部壳体和若干缩放管；所述上气室与上布气室之间设有将两者隔断的上管板，下气室和下布气室之间设有将两者隔断的下管板；所述若干缩放管均布于上管板和下管板之间，连通所述上气室和下气室；在所述中部壳体内设有至少二个大孔环板和至少一个大孔碟板；所述大孔环板呈环形；所述大孔碟板呈碟盘形；所述大孔环板和大孔碟板上均布有若干直径为所述缩放管直径1.05-1.3倍的管孔。 

所述大孔环板和大孔碟板在所述中部壳体交错设置；所述大孔环板比大孔碟板的数量多一块。 

若干所述缩放管相互之间在横向截面上呈等边三角形或同心圆形排列布设。 

本实用新型的若干根缩放管的两端分别连接连通上、气室的下上、下管 板形成管程流体通道。再由上管板、上布气室、中壳体、下布气室、下管板依次连接形成一个自由伸缩的密闭空腔，空腔内上、下管板之间设有数块碟、环板，若干根缩放管穿越碟、环板的管孔，碟板外缘与中壳体内壁之间留有较大的环形流体主通道，环板中心有一个较大的异形孔为流体主通道，环板和碟板的管孔直径比缩放管外径大许多，其碟、环板管孔与缩放管之间形成的较宽环隙成为流体辅通道，上、下布气室、环板中心孔、碟板外缘环道、碟环板的管孔隙形成壳程流体通道。管束(若干根缩放管)中心和管束外缘与中壳体内壁之间有一定的区域不布管。本实用新型具有结构简单，传热系数高，流体压降低，投资省、运行费用低等特点。气-气热交换传热系数通常约29～33W(m²·℃)，有很大的工业运用价值。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图 

图2是本实用新型的工作原理图 

图3是图1中M或N处局部放大图 

图4是图3的A-A剖视图 

图中1是下气室，2是下管板，3是缩放管，4是上气室，5是上管板，6是上布气室，7是环板，8是碟板，9是中部壳体，10是下布气室，111是壳程主通道，112是壳程辅通道，12是管程通道。 

图中双点划线表达的是壳程气体流通路径，三点划线表达的是管程气体流通路径。 

具体实施方式

本实用新型如图1-4所示，包括上气室4、上布气室6、下气室1、下布 气室10、设于上布气室6与下布气室10之间的中部壳体9和若干缩放管3；所述上气室4与上布气室6之间设有将两者隔断的上管板5，下气室1和下布气室10之间设有将两者隔断的下管板2；所述若干缩放管3均布于上管板5和下管板2之间，连通所述上气室4和下气室1；在所述中部壳体9内设有至少二个大孔环板7和至少一个大孔碟板8；所述大孔环板7呈环形；所述大孔碟板8呈碟盘形，可以通过支杆连接在中部壳体的内壁上或者固定连接在管板上；所述大孔环板7和大孔碟板8上均布有若干直径为所述缩放管3直径1.05-1.3倍的管孔。下管板2与环板7间距、环板7与碟板8间距以及环碟板数量均通过计算确定。 

所述大孔环板7和大孔碟板8在所述中部壳体9内上、下交错设置；所述大孔环板比大孔碟板的数量多一块。 

在所述中部壳体9与上布气室6之间，以及中部壳体9与下布气室10之间分别设有大孔环板7；在中部壳体9中部设有大孔碟板8。 

若干所述缩放管3相互之间在横向截面上呈等边三角形或同心圆形排列布设。 

本实用新型的结构特点如下： 

1.碟板8外缘环道和环板7中心孔设为固定的流体通道(壳程主通道111)，且管束中心和管束外缘与中壳体内壁之间有一定的区域不布管，该流路通畅不易堵塞。 

2.碟、环板管孔与缩放管3之间环隙面积较大，形成壳程辅通道112，其流量是常规碟环板的数倍，使整个壳程流路死区大大减少，流体压力损失低，同时传热效率得到提高。 

3.环形布气；壳程上、下布气室为环套式结构，流体进出管束前在布气室导流板的作用下，流体沿环道从管束四周进入或从管束四周流向环道汇集后流出。 

传统的结构为：壳程的流体直接从入口进入管束，或从管束直接流向出口，在管束两端有相当一部分区域形成了死角，且出入的流体流速较快，管束局部受到冲刷，影响使用寿命。结构改进后扩大了管束两端进、出气面积，降低了流体速度，换热面积得到了充分利用。 

4.大孔碟、环板与缩放管的特定组合，使壳程流体方向既存在轴向流动又存在横向流动，消除了单一轴向或横向流动的诸多缺陷，促进了传热边界层流体湍流，提高了管外传热膜系数，降低了壳程流体阻力。 

本实用新型的工作原理是： 

碟、环板上均设有若干个直径比缩放管外径大许多的管孔，保证足够量的流体通过，碟、环板与管板的管孔应保持同心，方便列管(缩放管)组装连接，环板外缘与中筒体内壁连接，环板中心大孔为流体主通道。碟板外缘与中壳体内壁形成较大的环道为流体主通道。环板中心大孔、碟板外缘环道、管间隙及环碟板管孔隙形成通道流路，工艺介质在一定的压力下，向一定的方向在管外流动。管程通道12为缩放管3管孔。 

两种流体在管壁两侧剧烈运动并充满旋涡通过传导、对流或热辐射的传热机理实现热量传递，在管壁两侧不同介质存在温度差的条件下，热量将从高温部分流向低温部分，使管壁两侧的流体温度发生变化，通过热量传递实现生产过程中流体工艺设计温度。换热器传热系数高低用K来表示，是指管壁两侧温差为1℃，1个小时内通过1个平方面积传递的热量，其单位为 W/(m²·℃)，传热系数高低是评价换热器性能的重要指标。 

上述关键结构的创新和运用，该碟环式缩放管换热器具有传热系数高、设备规格小、流体压降低等特点。 

Claims (3)

1.碟环式缩放管换热器，包括上气室、上布气室、下气室、下布气室、设于上布气室与下布气室之间的中部壳体和若干缩放管；所述上气室与上布气室之间设有将两者隔断的上管板，下气室和下布气室之间设有将两者隔断的下管板；所述若干缩放管均布于上管板和下管板之间，连通所述上气室和下气室；其特征在于，在所述中部壳体内设有至少二个大孔环板和至少一个大孔碟板；所述大孔环板呈环形；所述大孔碟板呈碟盘形；所述大孔环板和大孔碟板上均布有若干直径为所述缩放管直径1.05-1.3倍的管孔。

2.根据权利要求1所述的碟环式缩放管换热器，其特征在于，所述大孔环板和大孔碟板在所述中部壳体交错设置；所述大孔环板比大孔碟板的数量多一块。

3.根据权利要求1所述的碟环式缩放管换热器，其特征在于，若干所述缩放管相互之间在横向截面上呈等边三角形或同心圆形排列布设。

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