CN213273874U - 一种纯顺流管壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种纯顺流管壳式换热器，包括壳体、换热管、支撑组件、管板、管箱，所述壳体一端设置有壳程入口，所述支撑组件紧贴所述壳体内壁并沿所述壳体内壁分布设置，所述支撑组件开设有通孔与导流孔，所述换热管穿过所述通孔在所述壳体内呈阵列式布置，所述换热管靠近所述壳程入口的一端设置有管程入口，通过设置所述导流孔使得所述换热管内外的管程介质与壳程介质以纯顺流方式换热。通过本实用新型所述的纯顺流管壳式换热器，解决了传统管壳式换热器壳程介质的折流问题，使在换热器内进行换热的两种流体之间沿着同一方向成完全平行地流动，实现了管壳式换热器的纯顺流换热，从而提升顺流管壳式换热器的应用效果。

Description

一种纯顺流管壳式换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，具体而言，涉及一种纯顺流管壳式换热器。

背景技术

换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。管壳式换热器是最典型的间壁式换热器，管束的壁面即为传热面，在管壳式换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程，一种在管外流动，其行程称为壳程。如果在管壳式换热器内进行换热的两种流体之间沿着同一方向几乎成平行地流动，则这种管壳式换热器即被称为顺流管壳式换热器，顺流管壳式换热器多用于一些特定的场合，如在石油化工、烟气净化、海水淡化等领域中均有不同程度的应用。

传统管壳式换热器壳程内部的流体在运动时会出现折流。当顺流管壳式换热器换热管内外出现折流时，可能会使高温侧流体温度降的太低，或低温侧流体温度升的过高，从而使顺流管壳式换热器的应用效果大打折扣。申请号为CN201480014996.X的进入中国国家阶段的PCT专利申请文献公开了“用于管壳式热交换器的管束和构造所述管束的方法”，并具体公开了一种“管侧和壳侧流体在热交换器的相同末端进入、相反末端流出”的顺流管壳式换热器，如图1所示，该顺流管壳式换热器并不能做到完全的纯顺流方式换热，从而导致壳程换热流体流动阻力偏大，能耗过高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是，提供一种纯顺流管壳式换热器，使在该纯顺流管壳式换热器内进行换热的两种流体之间沿着同一方向成完全平行地流动，从而提升顺流管壳式换热器的应用效果。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种纯顺流管壳式换热器，包括壳体、换热管、支撑组件、管板、管箱，所述壳体一端设置有壳程入口，所述支撑组件紧贴所述壳体内壁并沿所述壳体内壁分布设置，所述支撑组件开设有通孔与导流孔，所述换热管穿过所述通孔在所述壳体内呈阵列式布置，所述换热管靠近所述壳程入口的一端设置有管程入口，通过设置所述导流孔使得所述换热管内外的管程介质与壳程介质以纯顺流方式换热。

优选地，所述壳体呈长方体，所述换热管为圆管。

优选地，所述换热管为玻璃管。

优选地，所述通孔与所述导流孔部分贯通，所述支撑组件还设置有凸缘部，所述凸缘部与所述导流孔呈错落分布状围合于所述通孔***。

优选地，所述支撑组件包括框体、第一骨架、第二骨架，所述第一骨架成网状封闭连接于所述框体内壁并将所述支撑组件分割成预设数量的网孔，所述网孔内均设置有套管，所述第二骨架环绕设置于所述套管外壁并与所述网孔内壁封闭连接，将所述网孔分割成预设数量的所述导流孔，所述套管内设所述通孔。

优选地，所述换热管分段连接，所述支撑组件的分布设置数量大于所述换热管的分段连接数量。

优选地，所述换热管外壁开设有凹槽，所述换热管通过所述凹槽与所述套管过盈配合。

优选地，所述换热管一端设置有凸台，所述换热管通过所述凸台分段连接，所述换热管通过所述凸台卡扣于所述套管两侧。

优选地，所述壳体另一端设置有壳程出口，所述换热管靠近所述壳程出口的一端设置有管程出口。

优选地，所述管板、管箱设置于所述纯顺流管壳式换热器的一端，所述顺流管壳式换热器的另一端设置混合管箱，所述管程介质和所述壳程介质通过所述混合管箱混合后流出。

相对于现有技术而言，本实用新型所述的一种顺流管壳式换热器具有以下有益效果：

1)解决了传统管壳式换热器壳程介质的折流问题，使在换热器内进行换热的两种流体之间沿着同一方向成完全平行地流动，实现了管壳式换热器的纯顺流换热，从而提升顺流管壳式换热器的应用效果；

2)通过支撑组件为换热管提供稳固支撑与定位，一定程度上避免了换热管在分段连接时变形现象的发生，从而也在一定程度上降低了换热管的生产、运输及组装难度；

3)大大简化了换热管的分段连接难度，以及换热管与支撑组件的组装难度；

4)适用于气气顺流换热及其混合消白与排放。

附图说明

图1为背景技术中所述的顺流管壳式换热器的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例1所述的一种顺流管壳式换热器的立体剖面结构示意图；

图3为本实用新型实施例1所述的一种顺流管壳式换热器的主视剖面结构示意图；

图4为本实用新型实施例1所述的一种支撑组件的立体结构示意图；

图5为本实用新型实施例2所述的另一种支撑组件剖面结构示意图；

图6为本实用新型实施例3所述的另一种支撑组件立体结构示意图；

图7为本实用新型实施例4所述的一种换热管立体结构示意图；

图8为本实用新型实施例5所述的另一种换热管立体结构示意图；

图9为本实用新型实施例6所述的另一种顺流管壳式换热器的立体结构示意图。

附图标记说明：

1-壳体、101-壳程入口、102-壳程出口、2-换热管、201-管程入口、202- 管程出口、203-凹槽、204-凸台、3-支撑组件、301-通孔、302-导流孔、303- 框体、304-第一骨架、305-套管、306-第二骨架、307-凸缘部、4-管板、5-管箱、6-混合管箱。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

实施例1

如图2-4所示，本实用新型提供了一种纯顺流管壳式换热器，包括壳体1、换热管2、支撑组件3、管板4、管箱5，所述壳体1一端设置有壳程入口101，另一端设置有壳程出口102，所述支撑组件3紧贴所述壳体1内壁并沿所述壳体1内壁分布设置，所述支撑组件3开设有通孔301与导流孔302，所述换热管2穿过所述通孔301在所述壳体1内呈阵列式布置，所述换热管2靠近所述壳程入口101的一端设置有管程入口201，所述换热管2靠近所述壳程出口 102的一端设置有管程出口202。

具体地，进一步如图3所示，所述壳程入口101、管程入口201均位于管壳式换热器下端，所述壳程出口102、管程出口202均位于管壳式换热器上端。管程介质沿所述换热管2从下端流向上端；所述支撑组件3紧贴所述壳体1 内壁，所述支撑组件3开设有通孔301与导流孔302，所述换热管2穿过所述通孔301在所述壳体1内呈阵列式布置，一方面所述支撑组件3对所述换热管2提供稳固支撑与定位，另一方面壳程介质仅能沿所述导流孔302从下端流向上端，防止了壳程介质在所述壳体1内横向流动所造成的折流现象，从而实现了管程介质与壳程介质之间沿着同一方向完全成平行地流动，也即实现了纯顺流换热。

优选地，所述壳体1呈长方体，所述换热管2为圆管。

所述壳体1可以长方体、圆柱体、不规则形体中的任意一种，所述换热管2可以为圆管、方管、椭圆管、扁管中的任意一种。根据现场安装位置对管壳式换热器的布置需要，所述壳体1可以呈长方体；所述换热管2优选考虑圆管，可适当减轻管程介质流动时的阻力损耗。

优选地，所述换热管2分段连接。

所述换热管2可以整段，也可以为分段连接。出于对换热温度、换热时间、现场环境布置等多方面的考虑，所述换热管2可能需具备足够的长度，通过对所述换热管2分段连接，有利于降低所述换热管2的生产、运输及组装难度。

优选地，所述支撑组件3的分布设置数量大于所述换热管2的分段连接数量。

管壳式换热器在运行过程中，因管程介质与壳程介质重力作用等因素可能会对所述换热管2产生变形，尤其当所述换热管2为分段连接时，通过设置所述支撑组件3的分布设置数量大于所述换热管2的分段连接数量，对具体到每一分段的所述换热管2而言，均可以有相对应的所述支撑组件3为其提供稳固支撑与定位，从而在一定程度上，降低了所述换热管2变形现象的发生。

优选地，所述换热管2为玻璃管。

所述换热管2可以为金属管或非金属管中的任意一种，所述换热管2优选考虑玻璃管，因玻璃的耐腐蚀，可以适应多种腐蚀环境。

优选地，所述支撑组件3由耐腐蚀高分子复合材料制成。

高分子复合材料的刚度与弹性性能适中，能保证对所述换热管2提供稳固支撑与定位，同时很多高分子复合材料成本较低，且具有较高的耐腐蚀性，有利于节约生产制造成本及维修成本。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上，针对支撑组件所做出的其中一种优化。

如图5所示，所述通孔301与所述导流孔302部分贯通，所述支撑组件3 还设置有凸缘部307，所述凸缘部307与所述导流孔302呈错落分布状围合于所述通孔301***。

通过设置所述通孔301与所述导流孔302部分贯通，所述凸缘部307与所述导流孔302呈错落分布状围合于所述通孔301***，可适当提高管程介质与壳程介质的纯顺流效果。

实施例3

本实施例是在实施例1的基础上，针对支撑组件所做出的另一种优化。

如图6所示，所述支撑组件3包括框体303、第一骨架304、第二骨架306，所述第一骨架304成网状封闭连接于所述框体303内壁并将所述支撑组件3分割成预设数量的网孔，所述网孔内均设置有套管305，所述第二骨架306环绕设置于所述套管305外壁并与所述网孔内壁封闭连接，将所述网孔分割成预设数量的所述导流孔302，所述套管305内设所述通孔301。

通过对所述支撑组件3设置所述第一骨架304、第二骨架306、套管305，在不降低对所述换热管2提供稳固支撑与定位的前提下，适当减少了所述支撑组件3的用材及重量，一方面因用材减少有利于节约生产制造成本，另一方面因重量减轻有利于降低维修难度。

实施例4

本实施例是在实施例3的基础上，针对换热管所做出的其中一种优化。

如图7所示，所述换热管2外壁开设有凹槽203，所述换热管2通过所述凹槽203与所述套管305过盈配合。

在组装时，所述换热管2通过所述凹槽203与所述套管305过盈配合，会使所述支撑组件3对所述换热管2的包覆力有所加强，即进一步强化了所述支撑组件3对所述换热管2的稳固支撑力度，有利于进一步降低所述换热管2发生变形的概率。

实施例5

本实施例是在实施例3的基础上，针对换热管所做出的另一种优化。

如图8所示，所述换热管2一端设置有凸台204，所述换热管2通过所述凸台204分段连接，所述换热管2通过所述凸台204卡扣于所述套管305两侧。

在组装时，通过在所述换热管2一端设置所述凸台204，既可以实现所述换热管2的分段连接，又可以实现与所述支撑组件3的卡扣连接，在实现所述支撑组件3给予所述换热管2提供一定程度稳固支撑与定位的基础上，大大简化了所述换热管2的分段连接难度，以及所述换热管2与所述支撑组件3 的组装难度。

实施例6

本实施例是在实施例1的基础上针对壳程出口与管程出口所做出的进一步优化。

如图9所示，本实用新型提供了另一种顺流管壳式换热器，所述管板4、管箱5设置于所述纯顺流管壳式换热器的一端，所述管程入口201与所述管箱5连通，所述顺流管壳式换热器的另一端设置混合管箱6。

壳程介质从所述壳程入口101流入，管程介质从所述管程入口201流入，管程介质与壳程介质在换热器内实现预期换热后，通过所述混合管箱6混合后流出，所述混合管箱6可以另接传输管道，以实现管程介质与壳程介质在预期换热及混合后的传输与排放。本实施例所述的另一种纯顺流管壳式换热器，尤其适用于在某些化学反应场景下，化学反应效果对温度控制要求比较高的场合。例如，管程介质与壳程介质为气气顺流换热，当实现预期的顺流换热后，管程介质与壳程介质均流经所述混合管箱6，在预期的温度控制下进行混合，以实现对管程介质和(或)壳程介质的混合消白，在达到预期消白效果后可通过外接传输管道进行排放。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种纯顺流管壳式换热器，其特征在于：包括壳体(1)、换热管(2)、支撑组件(3)、管板(4)、管箱(5)，所述壳体(1)一端设置有壳程入口(101)，所述支撑组件(3)紧贴所述壳体(1)内壁并沿所述壳体(1)内壁分布设置，所述支撑组件(3)开设有通孔(301)与导流孔(302)，所述换热管(2)穿过所述通孔(301)在所述壳体(1)内呈阵列式布置，所述换热管(2)靠近所述壳程入口(101)的一端设置有管程入口(201)，通过设置所述导流孔(302)使得所述换热管(2)内外的管程介质与壳程介质以纯顺流方式换热。

2.根据权利要求1所述的纯顺流管壳式换热器，其特征在于：所述壳体(1)呈长方体，所述换热管(2)为圆管。

3.根据权利要求1所述的纯顺流管壳式换热器，其特征在于：所述换热管(2)为玻璃管。

4.根据权利要求1所述的纯顺流管壳式换热器，其特征在于：所述通孔(301)与所述导流孔(302)部分贯通，所述支撑组件(3)还设置有凸缘部(307)，所述凸缘部(307)与所述导流孔(302)呈错落分布状围合于所述通孔(301)***。

5.根据权利要求1所述的纯顺流管壳式换热器，其特征在于：所述支撑组件(3)包括框体(303)、第一骨架(304)、第二骨架(306)，所述第一骨架(304)成网状封闭连接于所述框体(303)内壁并将所述支撑组件(3)分割成预设数量的网孔，所述网孔内均设置有套管(305)，所述第二骨架(306)环绕设置于所述套管(305)外壁并与所述网孔内壁封闭连接，将所述网孔分割成预设数量的所述导流孔(302)，所述套管(305)内设所述通孔(301)。

6.根据权利要求1所述的纯顺流管壳式换热器，其特征在于：所述换热管(2)分段连接，所述支撑组件(3)的分布设置数量大于所述换热管(2)的分段连接数量。

7.根据权利要求5所述的纯顺流管壳式换热器，其特征在于：所述换热管(2)外壁开设有凹槽(203)，所述换热管(2)通过所述凹槽(203)与所述套管(305)过盈配合。

8.根据权利要求5所述的纯顺流管壳式换热器，其特征在于：所述换热管(2)一端设置有凸台(204)，所述换热管(2)通过所述凸台(204)分段连接，所述换热管(2)通过所述凸台(204)卡扣于所述套管(305)两侧。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的纯顺流管壳式换热器，其特征在于：所述壳体(1)另一端设置有壳程出口(102)，所述换热管(2)靠近所述壳程出口(102)的一端设置有管程出口(202)。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的纯顺流管壳式换热器，其特征在于：所述管板(4)、管箱(5)设置于所述纯顺流管壳式换热器的一端，所述顺流管壳式换热器的另一端设置混合管箱(6)，所述管程介质和所述壳程介质通过所述混合管箱(6)混合后流出。

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