CN205102639U - 一种管壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管壳式换热器，涉及换热器技术领域，用于防止上管板的温度过高。该管壳式换热器包括：设有热流体入口的上封头，设有热流体出口的下封头，设有冷流体入口和冷流体出口的换热筒，以及设置在换热筒内的上管板、换热管和浮头管板，其中，所述换热管用于输送热流体；所述管壳式换热器还包括隔离管板，所述隔离管板位于所述冷流体入口与所述冷流体出口之间，并与所述上管板相对设置。所述隔离管板将所述换热筒分隔为两个腔体，且两个所述腔体连通。上述管壳式换热器用于换热。

Description

一种管壳式换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，尤其涉及一种管壳式换热器。

背景技术

管壳式换热器是一种实现不同温度的流体之间热量交换的设备，其具有结构简单、操作方便等特点，且能够在高温、高压下使用，因此，管壳式换热器在石油、化工、冶金等领域均有着广泛的应用。

具体地，如图1所示，管壳式换热器包括设有热流体入口101的上封头1，设有热流体出口201的下封头2，设有冷流体入口3和冷流体出口4的换热筒5，以及设置在换热筒5内的上管板6、换热管7和浮头管板8。

具有上述结构的管壳式换热器的工作过程如下：热流体首先通过热流体入口101进入上封头1，然后，进入换热管7，最后，通过热流体出口201流出。同时，冷流体通过冷流体入口3进入换热筒5内，然后，换热管7中的热流体通过换热管7的管壁与换热筒5内的冷流体进行热量交换，最后，冷流体从冷流体出口4流出。

然而，本申请的发明人发现，在上述工作过程中，上封头1内的热流体会与上管板6接触，使上管板6的温度过高，导致上管板6失效，进而导致管壳式换热器无法正常工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种管壳式换热器，用于防止上管板的温度过高，维持管壳式换热器的正常工作。

为达到上述目的，本实用新型所提供的管壳式换热器采用如下技术方案：

一种管壳式换热器包括：设有热流体入口的上封头，设有热流体出口的下封头，设有冷流体入口和冷流体出口的换热筒，以及设置在换热筒内的上管板、换热管和浮头管板，其中，所述换热管用于输送热流体，所述管壳式换热器还包括隔离管板，所述隔离管板位于所述冷流体入口与所述冷流体出口之间，并与所述上管板相对设置，所述隔离管板将所述换热筒分隔为两个腔体，且两个所述腔体连通。

由于本实用新型所提供的管壳式换热器包括隔离管板，隔离管板位于冷流体入口与冷流体出口之间，并与上管板相对设置，隔离管板将换热筒分隔为两个腔体，且两个腔体连通，因此，隔离管板可以阻挡从冷流体入口流入的冷流体直接流向冷流体出口，与现有技术相比，有更多的冷流体会与上管板接触，从而能够有效防止上管板温度过高，维持了管壳式换热器的正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的管壳式换热器；

图2为本实用新型实施例中的第一种管壳式换热器；

图3为本实用新型实施例中的第二种管壳式换热器；

图4为本实用新型实施例中的第三种管壳式换热器；

图5为本实用新型实施例中的第四种管壳式换热器；

图6为本实用新型实施例中的第五种管壳式换热器；

图7为本实用新型实施例中的第六种管壳式换热器。

附图标记说明：

1—上封头；101—热流体入口；2—下封头；

201—热流体出口；3—冷流体入口；4—冷流体出口；

5—换热筒；6—上管板；7—换热管；

8—浮头管板；9—隔离管板；10—第一隔热层；

11—密封圈；12—导流筒；13—第一外折流板；

14—第一内折流板；15—第二外折流板；16—第二内折流板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种管壳式换热器，如图2所示，该管壳式换热器包括：设有热流体入口101的上封头1，设有热流体出口201的下封头2，设有冷流体入口3和冷流体出口4的换热筒5，以及设置在换热筒5内的上管板6、换热管7和浮头管板8，其中，换热管7用于输送热流体，该管壳式换热器还包括隔离管板9，隔离管板9位于冷流体入口3与冷流体出口4之间，并与上管板6相对设置，隔离管板9将换热筒5分隔为两个腔体，且两个腔体连通。

具体地，上述两个腔体可以通过隔离管板9与换热筒5的内壁之间的缝隙连通，也可以在隔离管板9上开设通孔，两个腔体通过该通孔连通。

由于本实用新型实施例所提供的管壳式换热器包括隔离管板9，隔离管板9位于冷流体入口3与冷流体出口4之间，并与上管板6相对设置，隔离管板9将换热筒5分隔为两个腔体，且两个腔体连通，因此，隔离管板9可以阻挡从冷流体入口3流入的冷流体直接流向冷流体出口4，与现有技术相比，有更多的冷流体会与上管板6接触，从而能够有效防止上管板6温度过高，维持了管壳式换热器的正常工作。

需要注意的是，冷流体入口3应尽量靠近上管板6设置，且隔离管板9应尽量靠近冷流体入口3设置，从而使得冷流体在上管板6与隔离管板9之间的腔体中的流动距离较短，进而减少了该腔体中的冷流体与换热管7中的热流体所进行的热量交换，使与上管板6接触的冷流体温度较低，从而可以进一步防止上管板6温度过高。

此外，如图3所示，上管板6朝向热流体入口101的一面上设有第一隔热层10，从而可以减少上封头1内的热流体向上管板6所传递的热量，进而可以防止上管板6的温度升高。优选地，第一隔热层10的材料为浇注料。与其他隔热材料相比，浇注料可以在高温下保持良好的强度，从而当从热流体入口101流入的热流体的温度较高时，可以防止第一隔热层10因高温而裂开，从而可以减少上封头1内的热流体向上管板6所传递的热量，进而可以防止上管板6的温度升高。

进一步地，本申请的发明人发现，在管壳式换热器的实际使用过程中，第一隔热层10的材料可能会从上管板6上脱落，脱落后的材料容易进入换热管7中，导致换热管7堵塞。为避免该问题的出现，换热管7的进口突出第一隔热层10一定长度。另外，换热管7中穿过上管板6伸入至上封头1内的部分的材料优选为隔热性能好的陶瓷，从而可以减少上封头1内的热流体通过换热管7向上管板6所传递的热量，进一步防止上管板6的温度过高。

此外，如图4所示，隔离管板9的外周面上套设有密封圈11，隔离管板9通过密封圈11与换热筒5的内壁密封连接，从而可以防止从冷流体入口3流入的冷流体通过隔离管板9与换热筒5的内壁之间的缝隙直接流至冷流体出口4，可以进一步防止上管板6的温度过高。此时，为了使换热筒5中的两个腔体连通，隔离管板9上还设有连通两个腔体的通孔。

进一步地，为了防止管壳式换热器的换热效率下降，在换热筒5的内壁上设置有第二隔热层。但是，在管壳式换热器的实际工作过程中，换热管7中流有热流体，使得换热管7会发生热膨胀，从而带动隔离管板9移动。在隔离管板9移动的过程中，密封圈11会与第二隔热层发生相对滑动或者挤压，导致第二隔热层被密封圈11划伤。为避免该问题的出现，本实用新型实施例中的密封圈11优选为弹性密封圈，从而当密封圈11与第二隔热层发生相对滑动或挤压时，密封圈11可以发生弹性形变以起到缓冲作用，从而可以避免第二隔热层被密封圈11划伤，防止管壳式换热器的换热效率下降。

此外，如图5所示，管壳式换热器还包括固定在隔离管板9上的导流筒12，导流筒12的两端分别位于两个腔体中，并且导流筒12的出口到浮头管板8的距离小于冷流体出口4到浮头管板8的距离。因此，从导流筒12的出口流出的冷流体会沿自浮头管板8向隔离管板9的方向流向冷流体出口4。由于换热管7中的热流体的流动方向为自隔离管板9向浮头管板8的方向，与冷流体的流动方向相反，从而使得热流体与冷流体之间形成逆流换热，有效提高了热流体与冷流体之间的换热效率，使管壳式换热器的换热效率较高。示例性地，导流筒12可以穿过隔离管板9上用于连通两个腔体的通孔，且通过焊接的方式固定在隔离管板9上。

需要注意的是，由以上所述可知，从导流筒12的出口流出的冷流体会沿自浮头管板8向隔离管板9的方向流向冷流体出口4，此时，为了使冷流体在流动至冷流体出口4之前的流动距离较长，从而使冷流体与热流体之间进行充分地热量交换，需要使冷流体出口4尽量靠近隔离管板9。

然而，在管壳式换热器的实际工作过程中，换热管7中流有热流体，使得换热管7会发生热膨胀，从而带动隔离管板9自上管板6向浮头管板8方向移动。当隔离管板9的移动距离较长，且隔离管板9与冷流体出口4之间的距离较短时，冷流体入口3与冷流体出口4会均位于隔离管板9的同一侧，导致从冷流体入口3流入的冷流体直接通过冷流体出口4流出，使冷流体与热流体之间不能够进行热量交换。为避免该问题的出现，冷流体出口4与隔离管板9之间需设置一定的距离，该距离需要大于隔离管板9的移动距离。

此外，如图6所示，在上管板6和隔离管板9之间还设置有相互平行的至少一个第一外折流板13和至少一个第一内折流板14，第一外折流板13和第一内折流板14均为环形折流板，且第一外折流板13与隔离管板9相对设置，第一外折流板13与第一内折流板14交替间隔排列。因此，从冷流体入口3流入的冷流体可以在第一外折流板13与第一内折流板14的阻挡下进行折流，防止从冷流体入口3流入的冷流体直接流入导流筒12的入口，有助于更多的冷流体与上管板6接触，从而可以进一步防止上管板6温度过高。

示例性地，如图6所示，第一外折流板13通过胀接的方式固定在换热管7上，第一内折流板14通过胀接的方式固定在导流筒12上。其中，第一外折流板13的内径大于导流筒12的外径，使第一外折流板13与导流筒12之间存在用于使冷流体通过的通道，第一内折流板14的外径小于换热筒5的内径，使第一内折流板14与换热筒5的内壁之间存在用于使冷流体通过的通道。

进一步地，为了使上管板6与隔离管板9之间的冷流体的折流效果较好，优选地，第一外折流板13的内径小于第一内折流板14的外径，从而使得冷流体流过第一内折流板14与换热筒5的内壁之间的通道后，冷流体可以被第一外折流板13阻挡，从而改变冷流体的流动方向。类似地，冷流体流过第一外折流板13与导流筒12之间的通道后，冷流体可以被第一内折流板14阻挡，从而改变冷流体的流动方向。

进一步地，为了使上管板6与隔离管板9之间的冷流体具有较为均匀的流速以使其与换热管7中的热流体进行均匀地换热，优选地，第一内折流板14与换热筒5的内壁之间的通道的宽度与第一外折流板13与导流筒12之间的通道的宽度相同。

此外，第一外折流板13的外周面上套设有密封圈11，第一外折流板13通过密封圈11与换热筒5的内壁密封连接，从而可以防止冷流体从第一外折流板13与换热筒5的内壁之间的缝隙中通过，进而提高了冷流体的折流效果。进一步地，当换热筒5的内壁上设置有第二隔热层时，第一外折流板13的移动或者挤压也可能会划伤第二隔热层。为避免该问题的出现，本实用新型实施例中的密封圈11优选为弹性密封圈，从而当密封圈11与第二隔热层发生相对滑动或挤压时，密封圈11可以发生弹性形变以起到缓冲作用，从而避免第二隔热层被密封圈11划伤，防止管壳式换热器的换热效率下降。

类似地，如图7所示，在浮头管板8和隔离管板9之间还设置有相互平行的至少一个第二外折流板15和至少一个第二内折流板16，第二外折流板15和第二内折流板16均为环形折流板，且第二外折流板15与隔离管板9相对设置，第二外折流板15与第二内折流板16交替间隔排列。因此，冷流体可以在第二外折流板15与第二内折流板16的阻挡下进行折流，使冷流体的流动距离较长，且能够减少冷流体的流动死区并提高冷流体的湍流程度，从而提高了热流体与冷流体之间的换热效率，使管壳式换热器的换热效率较高。

示例性地，如图7所示，第二外折流板15通过胀接的方式固定在换热管7上，第二内折流板16通过胀接的方式固定在导流筒12上。其中，第二外折流板15的内径大于导流筒12的外径，使第二外折流板15与导流筒12之间存在用于使冷流体通过的通道，第二内折流板16的外径小于换热筒5的内径，使第二内折流板16与换热筒5的内壁之间存在用于使冷流体通过的通道。

进一步地，为了使隔离管板9与浮头管板8之间的冷流体分布较为均匀，优选地，第二外折流板15的内径小于第二内折流板16的外径，从而使得冷流体流过第二内折流板16与换热筒5的内壁之间的通道后，冷流体可以被第二外折流板15阻挡，从而改变冷流体的流动方向。类似地，冷流体流过第二外折流板15与导流筒12之间的通道后，冷流体可以被第二内折流板16阻挡，从而改变冷流体的流动方向。

进一步地，为了使隔离管板9与浮头管板8之间的冷流体具有较为均匀的流速以使其与换热管7中的热流体进行均匀地换热，优选地，第二内折流板16与换热筒5的内壁之间的通道的宽度与第二外折流板15与导流筒12之间的通道的宽度相同。

类似地，第二外折流板15的外周面上也可以套设有密封圈11，第二外折流板15通过密封圈11与换热筒5的内壁密封连接，从而可以防止冷流体从第二外折流板15与换热筒5的内壁之间的缝隙中通过，进而提高了冷流体的折流效果。进一步地，当换热筒5的内壁上设置有第二隔热层时，第二外折流板15的移动也可能会划伤第二隔热层。为避免该问题的出现，本实用新型实施例中的密封圈11优选为弹性密封圈，从而当密封圈11与第二隔热层发生相对滑动或挤压时，密封圈11可以发生弹性形变以起到缓冲作用，从而避免第二隔热层被密封圈11划伤，防止管壳式换热器的换热效率下降。

此外，换热筒5上还可以设有多个冷流体入口3，使得从各个冷流体入口3流入换热筒5后的冷流体的分布较为均匀，从而使上管板6可以与冷流体均匀地接触，使上管板6的温度较为均匀，防止上管板6局部温度过高，从而可以防止上管板6中存在较大的热应力，进而可以避免上管板6失效。优选地，各个冷流体入口3绕换热筒5的轴向在换热筒5的外侧上均匀分布。示例性地，当冷流体入口3的个数为4个时，各个冷流体入口3之间的角度为90度。

类似地，换热筒5上还可以设有多个冷流体出口4，其具有和上述冷流体入口3相似的分布，此处不再赘述。另外，为了便于其他管道与冷流体入口3、冷流体出口4的连接，冷流体入口3与冷流体出口4可以交错布置。

此外，当换热筒5的内壁上设置有第二隔热层时，本实用新型实施例所提供的管壳式换热器在使用时，需要将管壳式换热器竖直放置，即换热筒5的轴向与水平面垂直，从而可以避免换热管7因重力作用而弯折，进而可以防止弯折后的换热管7将第二隔热层划伤，导致管壳式换热器的换热效率下降。

此外，换热筒5内还设有浮头出口，且浮头出口与热流体出口201之间设有密封环，可选地，密封环为金属密封环，使浮头出口与热流体出口201之间的密封具有较高的可靠性。

需要注意的是，在管壳式换热器工作时，应先通入冷流体，然后再通入热流体，从而可以防止上管板6在管壳式换热器刚工作时温度过高，避免上管板6失效。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种管壳式换热器，包括：设有热流体入口的上封头，设有热流体出口的下封头，设有冷流体入口和冷流体出口的换热筒，以及设置在换热筒内的上管板、换热管和浮头管板，所述换热管用于输送热流体，其特征在于，所述管壳式换热器还包括隔离管板，所述隔离管板位于所述冷流体入口与所述冷流体出口之间，并与所述上管板相对设置；所述隔离管板将所述换热筒分隔为两个腔体，且两个所述腔体连通。

2.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，所述上管板朝向所述热流体入口的一面上设有第一隔热层。

3.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，所述隔离管板的外周面上套设有密封圈，所述隔离管板通过所述密封圈与所述换热筒的内壁密封连接；所述隔离管板上设有连通两个所述腔体的通孔。

4.根据权利要求3所述的管壳式换热器，其特征在于，所述换热筒的内壁上设置有第二隔热层，所述密封圈为弹性密封圈。

5.根据权利要求3或4所述的管壳式换热器，其特征在于，所述管壳式换热器还包括固定在所述隔离管板上的导流筒，所述导流筒的两端分别位于两个所述腔体中；所述导流筒的出口到所述浮头管板的距离小于所述冷流体出口到所述浮头管板的距离。

6.根据权利要求5所述的管壳式换热器，其特征在于，在所述上管板和所述隔离管板之间还设置有相互平行的至少一个第一外折流板和至少一个第一内折流板，所述第一外折流板和所述第一内折流板均为环形折流板；且所述第一外折流板与所述隔离管板相对设置，所述第一外折流板与所述第一内折流板交替间隔排列。

7.根据权利要求6所述的管壳式换热器，其特征在于，所述第一外折流板的内径小于所述第一内折流板的外径。

8.根据权利要求5所述的管壳式换热器，其特征在于，在所述浮头管板和所述隔离管板之间还设置有相互平行的至少一个第二外折流板和至少一个第二内折流板，所述第二外折流板和所述第二内折流板均为环形折流板；且所述第二外折流板与所述隔离管板相对设置，所述第二外折流板与所述第二内折流板交替间隔排列。

9.根据权利要求8所述的管壳式换热器，其特征在于，所述第二外折流板的内径小于所述第二内折流板的外径。

10.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，所述换热筒上设有多个冷流体入口。