具有控溫功能雙螺旋折流板式浮頭換熱器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種具有控溫功能雙螺旋折流板式浮頭換熱器，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，中心通道的一端伸入頭部腔體內(nèi)，另一端與管程流體腔體相連通，自管程入口進(jìn)入的頭部腔體的管程流體還同時經(jīng)由位于頭部腔體內(nèi)的管程蝶閥進(jìn)入換熱管并沿著換熱管進(jìn)入管程流體腔體內(nèi)，在殼體內(nèi)還同時排列有螺旋折流板，流入殼體內(nèi)的殼程流體經(jīng)螺旋折流板折流后與換熱管內(nèi)的管程流體進(jìn)行換熱。本實用新型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；有效地降低了殼程流體的流通阻力，減小了換熱器運(yùn)行過程中的動力費(fèi)用；增加了設(shè)備的使用壽命并降低了設(shè)備損壞的幾率；保證了在變工況條件下的穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利說明】具有控溫功能雙螺旋折流板式浮頭換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種換熱器。
【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(jìn)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(dá)40%左右，其投資費(fèi)用也達(dá)到20%以上。
[0003]目前所使用的換熱器主要存在以下缺點(diǎn):在變負(fù)荷工況下，換熱器無法保持穩(wěn)態(tài)運(yùn)行；管程流體再與殼程流體換熱后，其出口溫度往往達(dá)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(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是使得換熱器在負(fù)荷變化較大的工況下能夠保持穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是提供了一種具有控溫功能雙螺旋折流板式浮頭換熱器，包括殼體，在殼體的兩端分別設(shè)有頭部結(jié)構(gòu)及浮頭式尾部結(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，在浮頭式尾部結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有相互隔開的管程流體腔體及殼程流體腔體，位于浮頭式尾部結(jié)構(gòu)上的殼程入口及管程出口分別與殼程流體腔體及管程流體腔體相連通，殼程流體腔體同時與殼體的內(nèi)部腔體相連通，在殼體內(nèi)布置有至少一根換熱管，換熱管分別與頭部腔體及管程流體腔體相連通，在殼體上設(shè)有殼程出口，殼程流體由殼程入口進(jìn)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，中心通道的一端伸入頭部腔體內(nèi)，另一端與管程流體腔體相連通，在中心通道內(nèi)設(shè)有中心通道蝶閥，自管程入口進(jìn)入的頭部腔體的管程流體經(jīng)由中心通道位于頭部腔體內(nèi)的端部進(jìn)入中心通道后再流經(jīng)中心通道蝶閥并沿著中心通道進(jìn)入管程流體腔體內(nèi)，在此過程中，由隔熱層隔絕中心通道內(nèi)的管程流體與殼體內(nèi)的殼程流體的換熱，自管程入口進(jìn)入的頭部腔體的管程流體還同時經(jīng)由位于頭部腔體內(nèi)的管程蝶閥進(jìn)入換熱管與殼程流體進(jìn)行換熱后進(jìn)入管程流體腔體內(nèi)，出中心通道的管程流體與出換熱管的管程流體在管程流體腔體內(nèi)混合后自管程出口流出，在殼體內(nèi)還同時排列有螺旋折流板，流入殼體內(nèi)的殼程流體經(jīng)螺旋折流板折流后與換熱管內(nèi)的管程流體進(jìn)行換熱。
[0006]優(yōu)選地，所述螺旋折流板通過定位桿固定和支持在所述殼體內(nèi)，且相鄰折流板互成90°方向布置。
[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]本實用新型具有如下有益效果:
[0010]第一、有效地避免死區(qū)和三角區(qū)的出現(xiàn)，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(yùn)行過程中的動力費(fèi)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(yùn)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(yùn)行；
[0015]第六、浮頭式結(jié)構(gòu)有效的避免了設(shè)備熱膨脹引起的破壞，因此大幅度的增加換熱管長度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型提供的具有控溫功能雙螺旋折流板式浮頭換熱器的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為螺旋折流板的局部主視圖；
[0018]圖3為螺旋折流板的局部三維圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本實用新型更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0020]如圖1所示，本實用新型提供的一種具有控溫功能雙螺旋折流板式浮頭換熱器，包括殼體10，在殼體10的兩端分別設(shè)有頭部結(jié)構(gòu)11及浮頭式尾部結(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，在浮頭式尾部結(jié)構(gòu)12內(nèi)設(shè)有相互隔開的管程流體腔體及殼程流體腔體，位于浮頭式尾部結(jié)構(gòu)12上的殼程入口 8及管程出口 9分別與殼程流體腔體及管程流體腔體相連通，殼程流體腔體同時與殼體10的內(nèi)部腔體相連通，在殼體10內(nèi)布置有多根換熱管4，換熱管4分別與頭部腔體及管程流體腔體相連通，在殼體10上設(shè)有殼程出口 13，殼程流體由殼程入口 8進(jìn)入殼體10后與換熱管4內(nèi)的管程流體換熱后自殼程出口 13出，在殼體10內(nèi)還布置有內(nèi)壁設(shè)有隔熱層的中心通道5，中心通道5布置在殼體10內(nèi)的中部，換熱管4沿中心通道5的周向均勻分布，中心通道5的一端伸入頭部腔體內(nèi)，另一端與管程流體腔體相連通，在中心通道5內(nèi)設(shè)有中心通道蝶閥2，自管程入口 I進(jìn)入的頭部腔體的管程流體經(jīng)由中心通道5位于頭部腔體內(nèi)的端部進(jìn)入中心通道5后再流經(jīng)中心通道蝶閥2并沿著中心通道5進(jìn)入管程流體腔體內(nèi)，在此過程中，由隔熱層隔絕中心通道5內(nèi)的管程流體與位于殼體10內(nèi)的殼程流體的換熱，自管程入口I進(jìn)入的頭部腔體的管程流體還同時經(jīng)由位于頭部腔體內(nèi)的管程蝶閥3進(jìn)入換熱管4與殼程流體進(jìn)行換熱后進(jìn)入管程流體腔體內(nèi)，出中心通道5的管程流體與出換熱管4的管程流體在管程流體腔體內(nèi)混合后自管程出口 9流出，在殼體10內(nèi)還同時排列有如圖2及圖3所示的螺旋折流板6，螺旋折流板6通過定位桿7固定和支持在殼體10內(nèi)，流入殼體10內(nèi)的殼程流體經(jīng)螺旋折流板6折流后與換熱管4內(nèi)的管程流體進(jìn)行換熱。
[0021]本實用新型提供的具有控溫功能雙螺旋折流板式浮頭換熱器的工作過程為:[0022]管程流體由管程入口 I進(jìn)入換熱器，分別通過中心通道蝶閥2和管程蝶閥3，流經(jīng)管程蝶閥3的管程流體進(jìn)入換熱管4與殼程流體因溫度不同發(fā)生熱量傳遞，中心通道5內(nèi)壁附有一層隔熱材料，因此流經(jīng)中心通道5的管程流體不與殼程流體進(jìn)行熱交換，通過換熱管4和中心通道5的冷、熱流體在換熱器尾部進(jìn)行混合，混合后的管程流體溫度為設(shè)計目標(biāo)溫度，最后管程流體從管程出口 9流出換熱器進(jìn)入下一個設(shè)備，定位桿7作用為固定和支持螺旋折流板6。
[0023]殼程流體從殼程入口 8進(jìn)入換熱器殼程，經(jīng)螺旋折流板6折流后與管程流體進(jìn)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 13流出。
[0024]控制換熱器殼程和管程流通進(jìn)出口流體溫度主要由管程蝶閥3和中心通道蝶閥2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4的工況設(shè)計(即該換熱器最大工況時)，此時管程蝶閥3應(yīng)是全開狀態(tài)，中心通道蝶閥2應(yīng)是全關(guān)狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備負(fù)荷降低時，若管程流通還是全部通過換熱管4，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(dāng)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3和中心通道蝶閥2，以實現(xiàn)管程流體按一定比例流量通過換熱管4和中心通道5，由于流經(jīng)中心通道5的管程流通未進(jìn)行熱交換，與從換熱管4出來的管程流體混合，最終達(dá)到設(shè)計需要的管程流體出口溫度。
[0025]由于此換熱器在尾部采用浮頭式滑動管板，因此能夠適應(yīng)管殼程流體溫差較大引起的管殼程膨脹不一致的工況，同樣也可以適用于換熱管較長的換熱器。
[0026]本實用新型提供的換熱器采用扇形螺旋折流板，殼程流體在此類型的換熱器中流通基本都是以一定角度橫向沖刷換熱管從而提高熱傳導(dǎo)效率。同時，此類型的折流板顯著減少了傳統(tǒng)管殼式換熱器殼程所存在的流動死區(qū)和三角區(qū)的問題從而提高熱傳導(dǎo)效率，并避免了殼側(cè)積垢。更進(jìn)一步地，該換熱器殼程流體在殼體內(nèi)以雙螺旋形態(tài)流動，有效的改善了殼程流體的流動狀態(tài)，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(hù)起著積極地作用。
[0027]本實用新型提供的換熱器采用中心通道調(diào)節(jié)形式調(diào)節(jié)管程流體通過換熱管的比例，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。同時，該中心通道調(diào)節(jié)功能對大幅度負(fù)荷變化的工藝流程有著很好的適應(yīng)性，能夠保證負(fù)荷變化時其管程流體出口溫度恒定。
[0028]本實用新型提供的換熱器適用于管殼程流體溫差較大，換熱管和殼程筒體膨脹差較大的工況。
【權(quán)利要求】
1.一種具有控溫功能雙螺旋折流板式浮頭換熱器，包括殼體(10)，在殼體(10)的兩端分別設(shè)有頭部結(jié)構(gòu)(11)及浮頭式尾部結(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，在浮頭式尾部結(jié)構(gòu)(12)內(nèi)設(shè)有相互隔開的管程流體腔體及殼程流體腔體，位于浮頭式尾部結(jié)構(gòu)(12)上的殼程入口(8)及管程出口(9)分別與殼程流體腔體及管程流體腔體相連通，殼程流體腔體同時與殼體(10)的內(nèi)部腔體相連通，在殼體(10)內(nèi)布置有至少一根換熱管(4)，換熱管(4)分別與頭部腔體及管程流體腔體相連通，在殼體(10)上設(shè)有殼程出口(13)，殼程流體由殼程入口(8)進(jìn)入殼體(10)后與換熱管(4)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(5)，中心通道(5)的一端伸入頭部腔體內(nèi)，另一端與管程流體腔體相連通，在中心通道(5)內(nèi)設(shè)有中心通道蝶閥(2)，自管程入口(I)進(jìn)入的頭部腔體的管程流體經(jīng)由中心通道(5)位于頭部腔體內(nèi)的端部進(jìn)入中心通道(5)后再流經(jīng)中心通道蝶閥(2)并沿著中心通道(5)進(jìn)入管程流體腔體內(nèi)，在此過程中，由隔熱層隔絕中心通道(5)內(nèi)的管程流體與位于殼體(10)內(nèi)的殼程流體的換熱，自管程入口(I)進(jìn)入的頭部腔體的管程流體還同時經(jīng)由位于頭部腔體內(nèi)的管程蝶閥(3)進(jìn)入換熱管(4)與殼程流體進(jìn)行換熱后進(jìn)入管程流體腔體內(nèi)，出中心通道(5)的管程流體與出換熱管(4)的管程流體在管程流體腔體內(nèi)混合后自管程出口(9)流出，在殼體(10)內(nèi)還同時排列有螺旋折流板(6)，流入殼體(10)內(nèi)的殼程流體經(jīng)螺旋折流板(6)折流后與換熱管(4)內(nèi)的管程流體進(jìn)行換熱。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有控溫功能雙螺旋折流板式浮頭換熱器，其特征在于:所述螺旋折流板(6)通過定位桿(7)固定和支持在所述殼體(10)內(nèi)，且相鄰折流板互成90°方向布置。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有控溫功能雙螺旋折流板式浮頭換熱器，其特征在于:所述中心通道(5)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雙螺旋折流板式浮頭換熱器，其特征在于:所述換熱管(4)沿所述中心通道(5)的周向均勻分布。
【文檔編號】F28F9/22GK203534279SQ201320600271
【公開日】2014年4月9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