一種具有控溫功能固定管板式換熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有控溫功能固定管板式換熱器，在殼體的兩端分別設(shè)有頭部結(jié)構(gòu)及尾部結(jié)構(gòu)，在殼體內(nèi)布置有至少一根換熱管，管程流體出頭部腔體自換熱管進入尾部腔體，在殼體上設(shè)有殼程入口及殼程出口，其特征在于：在殼體內(nèi)還布置有內(nèi)壁設(shè)有隔熱層的中心通道，管程流體出頭部腔體還經(jīng)由中心通道進入尾部腔體，由隔熱層隔絕中心通道內(nèi)的管程流體與殼程流體的換熱，在殼體內(nèi)還同時設(shè)有至少一片圓環(huán)折流板和至少一片圓盤折流板，尾部腔體至少包含一個混合腔體。本發(fā)明具有如下有益效果：有效地提高了換熱器的換熱系數(shù)，減小了換熱面積，降低了設(shè)備的制造成本；其控溫結(jié)構(gòu)保證了該換熱器在變工況條件下的穩(wěn)定運行，保證了該換熱器下游設(shè)備的穩(wěn)態(tài)運行。
【專利說明】一種具有控溫功能固定管板式換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家對低碳節(jié)能的要求逐步提高，化工行業(yè)粗獷式的生產(chǎn)方式越來越不適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求，很多研究單位和化工企業(yè)就怎樣提高整廠效率方面對現(xiàn)有化工工藝做了很多改進工作。其中化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的余熱回收利用成為提高能源利用率的一種有效途徑。換熱器作為余熱回收的主體設(shè)備，在化工工藝流程中重要性越發(fā)凸顯，據(jù)統(tǒng)計換熱器的數(shù)量占所用化工設(shè)備達40%左右，其投資費用也達到20%以上。
[0003]目前所使用的換熱器主要存在以下缺點:在負荷變化較大的工況下，換熱器無法保持穩(wěn)態(tài)運行；管程流體再與殼程流體換熱后，其出口溫度往往達不到設(shè)計溫度，使得換熱器的下游設(shè)備無法保持穩(wěn)態(tài)運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是使得換熱器在變負荷工況下能夠保持穩(wěn)態(tài)運行。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種具有控溫功能固定管板式換熱器，包括殼體，在殼體的兩端分別設(shè)有頭部結(jié)構(gòu)及尾部結(jié)構(gòu)，在頭部結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有頭部腔體，位于頭部結(jié)構(gòu)上的管程入口與頭部腔體相連通，在尾部結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有尾部腔體，在殼體內(nèi)布置多根換熱管，換熱管分別與頭部腔體及尾部腔體相連通，管程流體出頭部腔體自換熱管進入尾部腔體，在殼體上設(shè)有殼程入口及殼程出口，殼程流體由殼程入口進入殼體后與換熱管內(nèi)的管程流體換熱后自殼程出口出，其特征在于:在殼體內(nèi)還布置有內(nèi)壁設(shè)有隔熱層的中心通道，中心通道分別與頭部腔體及尾部腔體相連通，管程流體出頭部腔體還經(jīng)由中心通道進入尾部腔體，由隔熱層隔絕中心通道內(nèi)的管程流體與殼程流體的換熱，在殼體內(nèi)還同時設(shè)有至少一片圓環(huán)折流板和至少一片圓盤折流板，圓環(huán)折流板和圓盤折流板的布置方向與換熱管的布置方向相垂直，流入殼體內(nèi)的殼程流體由圓環(huán)折流板的中部通孔通過。圓盤折流板的邊緣與殼體的內(nèi)壁之間存在間隙，使得流入殼體內(nèi)的殼程流體僅由該間隙通過，尾部腔體至少包含一個混合腔體，經(jīng)由換熱管進入尾部腔體的管程流體經(jīng)由管程蝶閥進入混合腔體，經(jīng)由中心通道進入尾部腔體的管程流體經(jīng)由中心通道蝶閥進入混合腔體，位于尾部結(jié)構(gòu)上的管程出口僅與混合腔體相連通。
[0006]優(yōu)選地，所述圓環(huán)折流板與所述圓盤折流板間隔布置。
[0007]優(yōu)選地，所述中心通道布置在所述殼體內(nèi)的中部。
[0008]優(yōu)選地，所述換熱管沿所述中心通道的周向均勻分布。
[0009]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0010]第一、有效地提高了換熱器的換熱系數(shù)，減小了換熱面積，降低了設(shè)備的制造成本；
[0011]第二、有效地降低了殼程流體的流通阻力，減小了換熱器運行過程中的動力費用；
[0012]第三、有效地避免或減輕了設(shè)備發(fā)生震動的可能性，增加了設(shè)備的使用壽命并降低了設(shè)備損壞的幾率；
[0013]第四、其控溫結(jié)構(gòu)保證了該換熱器在變工況條件下的穩(wěn)定運行；
[0014]第五、其控溫結(jié)構(gòu)為設(shè)備有效的保證了該換熱器下游設(shè)備的穩(wěn)態(tài)運行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明提供的具有控溫功能固定管板式換熱器的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為圓環(huán)折流板示意圖；
[0017]圖3為圓盤折流板示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種具有控溫功能固定管板式換熱器，包括殼體10，在殼體10上設(shè)有殼程入口 6及殼程出口 13。在殼體10的兩端分別設(shè)有頭部結(jié)構(gòu)11及尾部結(jié)構(gòu)12，在頭部結(jié)構(gòu)11內(nèi)設(shè)有頭部腔體，位于頭部結(jié)構(gòu)11上的管程入口 I與頭部腔體相連通，在尾部結(jié)構(gòu)12內(nèi)設(shè)有尾部腔體。在殼體10內(nèi)布置多根換熱管2及一根中心通道3，中心通道3位于中部，換熱管2沿中心通道3的周向均布。在中心通道3的管壁上布置有隔熱層，換熱管2及中心通道3分別與頭部腔體及尾部腔體相連通。在殼體10內(nèi)還設(shè)有多片如圖2所示的圓環(huán)折流板4和如圖3所示的多片圓盤折流板5，圓環(huán)折流板4和圓盤折流板5間隔布置，且布置方向與換熱管2及中心通道3的布置方向相垂直。圓環(huán)折流板5的邊緣與殼體10的內(nèi)壁盡量少留間隙避免漏流現(xiàn)象，使得流入殼體10內(nèi)的殼程流體盡量由圓環(huán)折流板5的中部通孔通過。圓盤折流板5的邊緣與殼體10的內(nèi)壁之間存在間隙，使得流入殼體10內(nèi)的殼程流體僅由該間隙通過。尾部腔體被分隔出一個混合腔體，經(jīng)由換熱管2進入尾部腔體的管程流體經(jīng)由管程蝶閥7進入混合腔體，經(jīng)由中心通道3進入尾部腔體的管程流體經(jīng)由中心通道蝶閥8進入混合腔體，流經(jīng)換熱管和中心通道的管程流體在尾部混合以達到設(shè)計溫度，位于尾部結(jié)構(gòu)12上的管程出口 9僅與混合腔體相連通。
[0020]本發(fā)明提供的具有控溫功能固定管板式換熱器的工作過程為:
[0021]管程流體由管程入口 I進入換熱器，分別通過換熱管2和中心通道3，流經(jīng)換熱管2的管程流體與殼程流體因溫度不同發(fā)生熱量傳遞，中心通道3內(nèi)壁附有一層隔熱材料，因此流經(jīng)中心通道3的管程流體不與殼程流體進行熱交換，通過換熱管2和中心通道3的冷熱流體在換熱器尾部進行混合，混合后的管程流體溫度為設(shè)計目標溫度，最后管程流體從管程出口 9流出換熱器進入下一個設(shè)備。
[0022]殼程流體從殼程入口 6進入換熱器殼程，經(jīng)圓環(huán)折流板4和圓盤折流板5折流與管程流體進行換熱，經(jīng)熱量交換后的殼程流體從殼程另一端殼程出口流出。
[0023]控制換熱器殼程和管程流通進出口流體溫度主要由管程蝶閥7和中心通道蝶閥8實現(xiàn)，在換熱器設(shè)計時應(yīng)按管程流體全部流經(jīng)換熱管2的工況設(shè)計(即該換熱器最大工況時)，此時管程蝶閥7應(yīng)是全開狀態(tài)，中心通道蝶閥8應(yīng)是全關(guān)狀態(tài)。當設(shè)備負荷降低時，若管程流通還是全部通過換熱管2，由于換熱器換熱面積不變，管程流體的出口溫度將低于或高于(當熱流體走管程，管程出口溫度低于設(shè)計值；若熱流通走殼程，則管程出口溫度高于設(shè)計值)設(shè)計值，因此需要調(diào)節(jié)管程蝶閥7和中心通道蝶閥8，以實現(xiàn)管程流體按一定比例流量通過換熱管2和中心通道3，由于流經(jīng)中心通道3的管程流通未進行熱交換，與從換熱管2出來的管程流體混合，最終達到設(shè)計需要的管程流體出口溫度。
[0024]本發(fā)明提供的換熱器采用圓環(huán)折流板4和圓盤折流板5，此類型的折流板:第一、可增加殼程流體橫向沖刷換熱管2的比例從而提高熱傳導(dǎo)效率；第二、可以降低殼程流體橫向沖刷換熱管2的路徑長度，從而降低了殼程流體的流通阻力，即減少流體在殼程中的壓降。
[0025]本發(fā)明提供的換熱器殼程流體在殼體內(nèi)流動方向是均勻的，有效的降低了換熱器震動的發(fā)生概率，對設(shè)備的使用壽命和維護起著積極地作用。
[0026]同時，本發(fā)明提供的換熱器采用中心通道3調(diào)節(jié)形式調(diào)節(jié)管程流體通過換熱管2的比例，從而控制換熱器管程流體出口溫度，對此換熱器后需設(shè)備穩(wěn)態(tài)操作有著很好的保障作用，且中心通道2的調(diào)節(jié)功能對大幅度負荷變化的工藝流程有著很好的適應(yīng)性，能夠保證負荷變化時其管程流體出口溫度恒定。
【權(quán)利要求】
1.一種具有控溫功能固定管板式換熱器，包括殼體(10)，在殼體(10)的兩端分別設(shè)有頭部結(jié)構(gòu)(11)及尾部結(jié)構(gòu)(12)，在頭部結(jié)構(gòu)(11)內(nèi)設(shè)有頭部腔體，位于頭部結(jié)構(gòu)(11)上的管程入口(I)與頭部腔體相連通，在尾部結(jié)構(gòu)(12)內(nèi)設(shè)有尾部腔體，在殼體(10)內(nèi)布置有多根換熱管(2)，換熱管(2)分別與頭部腔體及尾部腔體相連通，管程流體出頭部腔體自換熱管(2)進入尾部腔體，在殼體(10)上設(shè)有殼程入口(6)及殼程出口(13)，殼程流體由殼程入口(6)進入殼體(10)后與換熱管(2)內(nèi)的管程流體換熱后自殼程出口(13)出，其特征在于:在殼體(10)內(nèi)還布置有內(nèi)壁設(shè)有隔熱層的中心通道(3)，中心通道(3)分別與頭部腔體及尾部腔體相連通，管程流體出頭部腔體還經(jīng)由中心通道(3)進入尾部腔體，由隔熱層隔絕中心通道(3)內(nèi)的管程流體與殼程流體的換熱，在殼體(10)內(nèi)還同時設(shè)有至少一片圓環(huán)折流板(4)和至少一片圓盤折流板(5)，圓環(huán)折流板(4)和圓盤折流板(5)的布置方向與換熱管(2)的布置方向相垂直，流入殼體(10)內(nèi)的殼程流體由圓環(huán)折流板(4)的中部通孔通過，圓盤折流板(5)的邊緣與殼體(10)的內(nèi)壁之間存在間隙，使得流入殼體(10)內(nèi)的殼程流體僅由該間隙通過，尾部腔體至少包含一個混合腔體，經(jīng)由換熱管(2)進入尾部腔體的管程流體經(jīng)由管程蝶閥(7)進入混合腔體，經(jīng)由中心通道(3)進入尾部腔體的管程流體經(jīng)由中心通道蝶閥(8)進入混合腔體，位于尾部結(jié)構(gòu)(12)上的管程出口(9)僅與混合腔體相連通。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有控溫功能固定管板式換熱器，其特征在于:所述圓環(huán)折流板(4)與所述圓盤折流板(5)間隔布置。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有控溫功能固定管板式換熱器，其特征在于:所述中心通道(3)布置在所述殼體(10)內(nèi)的中部。
4.如權(quán)利要求1所述的一種具有控溫功能固定管板式換熱器，其特征在于:所述換熱管(2)沿所述中心通道(3)的周向均勻分布。
【文檔編號】F28F9/24GK103471431SQ201310446400
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】江晶亮, 錢秀勤, 曹勇輝 申請人:上海鍋爐廠有限公司