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漸縮流通面積換熱器的制作方法

文檔序號(hào):4562298閱讀:156來源:國知局
專利名稱:漸縮流通面積換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種化工、醫(yī)藥、暖通、紡織等領(lǐng)域的換熱設(shè)備,尤其是以水蒸汽(或類似水蒸汽的氣體)為熱媒加熱其它介質(zhì)的管殼式換熱器。
迄今為止,以水蒸汽為熱媒加熱其它介質(zhì)的換熱器的凝結(jié)水熱量回收問題一直沒有較經(jīng)濟(jì)合理的解決方法。對(duì)中、低壓水蒸汽來說,如果將其凝結(jié)水從飽和溫度冷卻到50℃,約能回收20%的熱量。但實(shí)際上凝結(jié)水的熱量回收卻不盡人意,主要存在以下問題其一,如果在同一臺(tái)換熱器中回收凝結(jié)水的熱量,水蒸汽走管程,被加熱介質(zhì)走殼程,由于水蒸汽冷凝段與其凝結(jié)水冷卻段的管程流通面積相同,凝結(jié)水的體積較其蒸汽的體積小得多,因而在冷卻段換熱管內(nèi)的凝結(jié)水流速很低,管內(nèi)流體膜傳熱系數(shù)小,故換熱器冷卻段總傳熱系數(shù)小。以水蒸汽加熱水為例,其冷卻段總傳熱系數(shù)約為300kcal/(m2·h·℃)。這意味著要回收20%的熱量需增加約1倍的換熱面積,設(shè)備投資增大。若水蒸汽走殼程,被加熱介質(zhì)走管程,由于殼程流通面積通常較管程的流通面積大,凝結(jié)水的流速更低,因此其熱量的回收更不現(xiàn)實(shí)。
其二,如果將飽和溫度下的凝結(jié)水引入另一臺(tái)換熱器使其繼續(xù)冷卻來回收熱量,盡管可提高總傳熱系數(shù),換熱面積較上述情況的小,但由于增加了一臺(tái)換熱器及相應(yīng)閥門管件等,必然增大設(shè)備投資及運(yùn)行檢修費(fèi)用。
另外,對(duì)換熱過程僅為冷凝傳熱(被加熱介質(zhì)僅吸收水蒸汽的汽化潛熱不吸收凝結(jié)水熱量)的換熱器,由于水蒸汽不斷的被冷凝,汽量逐漸減小,而流通通道面積不變,因而其流速降低,傳熱膜系數(shù)也隨之降低。
本實(shí)用新型的目的是提供一種漸縮流通面積換熱器,使水蒸汽在管程冷凝段后往返程仍保持有較高流速,并顯著提高其凝結(jié)水在管程冷卻段的流速,從而提高總傳熱系數(shù),節(jié)省投資和能源,較經(jīng)濟(jì)合理地用單臺(tái)換熱器實(shí)現(xiàn)管程水蒸汽(或類似水蒸汽的氣體)的冷凝及其凝結(jié)水(液)的冷卻、殼程介質(zhì)被加熱的換熱過程。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案
一種漸縮流通面積換熱器,它主要由殼體、管箱、管板、換熱管束、分程隔板、折流板、拉桿、定距管及支座等組成,換熱管束由多根U形管組成,管箱上設(shè)有水蒸汽進(jìn)口管和凝結(jié)水出口管,管箱內(nèi)設(shè)有分程隔板,殼體上設(shè)有被加熱介質(zhì)進(jìn)口管與被加熱介質(zhì)出口管,殼體內(nèi)也可設(shè)置分程隔板(必要時(shí)),其特征在于換熱管束的各U形管的彎曲平面均水平放置,換熱管束內(nèi)的管程水蒸汽冷凝段被分程隔板分隔為流通通道面積不同的雙往返程(水蒸汽在U形管中從流入到流出稱為1個(gè)往返程)或多往返程流通通道,后一往返程通道較前一往返程通道的流通面積為?。还艹棠Y(jié)水冷卻段的管箱側(cè)各U形換熱管管口之間以單管或多管的出口和進(jìn)口用圍管圈依次相互連接連通,形成冷卻段整體的單管或多管凝結(jié)水流通通道。
本實(shí)用新型的變流通面積換熱器的優(yōu)點(diǎn)水蒸汽冷凝段后一往返程的流通面積的變小,使水蒸汽在由于冷凝而汽量減小的情況下,在后一往返程仍保持較高的流速凝結(jié)水在冷卻段只能在流通面積變小的單管或多管凝結(jié)水流通通道內(nèi)流動(dòng),其流速顯著提高。采用圍管圈連接連通冷卻段整體的單管或多管凝結(jié)水流通通道,可使換熱管排列的間距與常用的管間距一致。通過水蒸汽冷凝段和凝結(jié)水冷卻段流通面積的變小,可使換熱器的總傳熱系數(shù)提高約60%,節(jié)省投資約10%~40%,節(jié)能約20%,可較經(jīng)濟(jì)合理地用單臺(tái)換熱器實(shí)現(xiàn)管程水蒸汽(或類似水蒸汽的氣體)的冷凝及其凝結(jié)水(液)的冷卻、殼程介質(zhì)被加熱的工藝過程。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例,對(duì)本實(shí)用新型的變流通面積換熱器作進(jìn)一步描述


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主視示意圖;圖2為
圖1的結(jié)構(gòu)俯視示意圖;圖3為
圖1的結(jié)構(gòu)左視B-B剖面示意圖;圖4為圖3的局部放大示意圖;圖5為圖4的C-C剖面示意圖。

圖1~5所示,本實(shí)用新型主要由殼體11、管箱5、管板4、換熱管束12、折流板13、拉桿15、定距管14及支座18組成。換熱管束12為多根U形管,U形管彎曲平面水平放置,其上穿有折流板13,折流板13由固定在管板4上的拉桿15、螺母16及定距管14固定其位置。各U形管穿過管板,端部與管板脹接或焊接連接。換熱管束12套入殼體11內(nèi),法蘭9、螺柱7及螺母8將管板4夾持固定,使管箱5與殼體11連接為一體。管箱5上設(shè)有水蒸汽進(jìn)口管6及凝結(jié)水出口管1,其內(nèi)設(shè)有分程隔板2、3及19。殼體11上設(shè)有被加熱介質(zhì)進(jìn)口管17及被加熱介質(zhì)出口管10,殼體11與支座18焊接連接。本實(shí)用新型的特征在于管程水蒸汽冷凝段被分程隔板2、3、19分隔為雙往返程或多往返程流通道,后一往返程通道水蒸汽進(jìn)口21的U形管的根數(shù)少于前一往返程通道水蒸汽出口20的U形管根數(shù),即后一往返程通道的流通面積小于前一往返程通道的流通面積;與水蒸汽冷凝段U形管的出口24相通的凝結(jié)水冷卻段保留單個(gè)或多個(gè)U形管的進(jìn)口,其余各U形管管口之間以單管或多管的出口和進(jìn)口依次相互連接連通,形成冷卻段整體的單管或多管凝結(jié)水流通通道。
本實(shí)用新型中,凝結(jié)水冷卻段換熱管束各U形管形成的單管凝結(jié)水流通通道結(jié)構(gòu)為,保留與冷凝段換熱管束出口24相通的冷卻段換熱管束中的一個(gè)U形管的進(jìn)口25,分程隔板另一側(cè)的該U形管的出口與同側(cè)另一U形管的進(jìn)口相連接連通,同理連接連通其余的U形管,最后在冷卻段U形管的進(jìn)口的另一側(cè)保留一個(gè)U形管的出口22,形成一整體的單管凝結(jié)水流通通道,圖3、4及5所示即為這種結(jié)構(gòu)。
凝結(jié)水冷卻段換熱管束各U形管形成的多管凝結(jié)水流通通道結(jié)構(gòu)為,保留與冷凝段換熱管束出口24相通的冷卻段換熱管束中的兩個(gè)或兩個(gè)以上的U形管的進(jìn)口,分程隔板另一側(cè)的該兩個(gè)或兩個(gè)以上的U形管的出口,與同側(cè)另兩個(gè)或兩個(gè)以上的U形管的進(jìn)口相連接連通,同理連接連通其余的U形管,最后在冷卻段U形管的進(jìn)口的另一側(cè)保留兩個(gè)或兩個(gè)以上的U形管的出口,形成一整體的兩個(gè)或兩個(gè)以上的多管凝結(jié)水流通通道。
本實(shí)用新型中,水蒸汽冷凝段雙往返程流通通道的結(jié)構(gòu)為,水蒸汽冷凝段換熱管束U形管的進(jìn)口23、21和出口20、24,被分程隔板2、3及19分隔形成水蒸汽冷凝段雙往返程流通通道,后一往返程水蒸汽進(jìn)口21的U形管的根數(shù)少于前一往返程水蒸汽出口20的U形管根數(shù),即后一往返程的流通面積小于前一往返程的流通面積,圖3所示即為這種結(jié)構(gòu)。
水蒸汽冷凝段多往返程流通通道的結(jié)構(gòu)為,水蒸汽冷凝段換熱管束U形管的進(jìn)口和出口,被若干塊分程隔板分隔形成水蒸汽冷凝段三個(gè)或三個(gè)以上往返程流通通道,每一后往返程水蒸汽進(jìn)口的U形管的根數(shù)少于其前一往返程水蒸汽出口的U形管根數(shù),即每一后往返程的流通面積小于其前一往返程的流通面積。
水蒸汽冷凝段采用雙往返程或多往返程結(jié)構(gòu),凝結(jié)水冷卻段采用單管或多管凝結(jié)水流通通道結(jié)構(gòu),視水蒸汽或凝結(jié)水流量的大小及管程壓力降的大小而定。這樣,不僅水蒸汽在冷凝段能夠保持較高的流速,且凝結(jié)水在冷卻段的流速大為提高,從而使換熱器的總傳熱系數(shù)顯著提高。
本實(shí)用新型中,凝結(jié)水冷卻段換熱管束中各U形管的進(jìn)口與出口的連接,可采用薄鋼板制作的圍管圈20與管板4之間焊接而成的結(jié)構(gòu)連接連通,圖4和5所示即為這種結(jié)構(gòu),也可采用其它連接件連接連通。
本實(shí)用新型的漸縮流通面積換熱器的換熱工作過程如下水蒸汽由進(jìn)口管6進(jìn)入管箱5后,從被管程分程隔板3和19分隔的冷凝段換熱管束的進(jìn)口23流入U(xiǎn)形管中以一定的速度流動(dòng),部分水蒸汽被冷凝為凝結(jié)水,放出的汽化潛熱通過換熱管壁傳給管外的被加熱介質(zhì),經(jīng)一個(gè)往返程后剩余的水蒸汽從U形管出口20流出,流入由分程隔板2和19分隔的與U形管出口20相通的冷凝段下一往返程的換熱管束的進(jìn)口21中,由于后一往返程的U形管進(jìn)口21的數(shù)量較前一往返程的U形管出口20的數(shù)量少,流通面積小,因而剩余的水蒸汽在后一往返程仍能保持有較高的流速,傳熱系數(shù)也較高。經(jīng)后一往返程的冷凝傳熱后,水蒸汽被全部冷凝為凝結(jié)水,凝結(jié)水從冷凝段后一往返程的換熱管束的出口24流出后,流入被分程隔板3和19分隔的與其出口相通的冷卻段換熱管束的單管或多管進(jìn)口25,以較高的流速在冷卻段的單管或多管流通通道內(nèi)多次往返流動(dòng),通過換熱管壁將熱量傳給管外的被加熱介質(zhì),最后被冷卻到適當(dāng)?shù)臏囟?,從冷卻段換熱管束的出口22流出,經(jīng)出口管1流出換熱器。在水蒸汽冷凝和凝結(jié)水冷卻的同時(shí),被加熱介質(zhì)經(jīng)進(jìn)口管17流入殼體11中,多次繞折流板13在換熱管束12外流動(dòng),橫向沖刷換熱管束,吸收通過管壁傳出的熱量,達(dá)到被加熱的溫度后,經(jīng)出口管10流出換熱器。
權(quán)利要求1.一種漸縮流通面積換熱器,它主要由殼體、管箱、管板、換熱管束、分程隔板、折流板、拉桿、定距管及支座等組成,換熱管束由多根U形管組成,管箱上設(shè)有水蒸汽進(jìn)口管和凝結(jié)水出口管,管箱內(nèi)設(shè)有分程隔板,殼體上設(shè)有被加熱介質(zhì)進(jìn)口管與被加熱介質(zhì)出口管,其特征在于換熱管束的各U形管的彎曲平面均水平放置,換熱管束內(nèi)的管程水蒸汽冷凝段被分程隔板分隔為流通通道面積不同的雙往返程或多往返程流通通道,后一往返程通道較前一往返程通道的流通面積為??;管程凝結(jié)水冷卻段的管箱側(cè)各U形換熱管管口之間以單管或多管的出口和進(jìn)口用圍管圈依次相互連接連通,形成冷卻段整體的單管或多管凝結(jié)水流通通道。
2.按權(quán)利要求1所述的漸縮流通面積換熱器,其特征在于管程凝結(jié)水冷卻段換熱管束各U形管形成的單管凝結(jié)水流通通道結(jié)構(gòu)為,保留與冷凝段換熱管束出口相通的冷卻段換熱管束中的一個(gè)U形管的進(jìn)口,分程隔板另一側(cè)的該U形管的出口與同側(cè)另一U形管的進(jìn)口相連接連通,同理連接連通其余的U形管,最后在冷卻段U形管的進(jìn)口的另一側(cè)保留一個(gè)U形管的出口,形成一整體的單管凝結(jié)水流通通道。
3.按權(quán)利要求1所述的漸縮流通面積換熱器,其特征在于管程凝結(jié)水冷卻段換熱管束各U形管形成的多管凝結(jié)水流通通道結(jié)構(gòu)為,保留與冷凝段換熱管束出口相通的冷卻段換熱管束中的兩個(gè)或兩個(gè)以上的U形管的進(jìn)口,分程隔板另一側(cè)的該兩個(gè)或兩個(gè)以上的U形管的出口,與同側(cè)另兩個(gè)或兩個(gè)以上的U形管的進(jìn)口相連接連通,同理連接連通其余的U形管,最后在冷卻段U形管的進(jìn)口的另一側(cè)保留兩個(gè)或兩個(gè)以上的U形管的出口,形成一整體的兩個(gè)或兩個(gè)以上的多管凝結(jié)水流通通道。
4.按權(quán)利要求1、或2、或3所述的漸縮流通面積換熱器,其特征在于管程冷卻段換熱管束中各U形管的進(jìn)口和出口采用薄鋼板制成的圍管圈與管板焊接的結(jié)構(gòu)連接連通。
5.按權(quán)利要求1、或2、或3所述的漸縮流通面積換熱器,其特征在于管程水蒸汽冷凝段被分程隔板分隔為雙往返程流通通道,各往返程的流通通道面積不同,后一往返程較前一往返程的流通面積為小。
6.按權(quán)利要求1、或2、或3所述的漸縮流通面積換熱器,其特征在于管程水蒸汽冷凝段被分程隔板分隔多往返程流通通道,各往返程的流通通道面積不同,每一后往返程較其前一往返程的流通面積為小。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種漸縮流通面積換熱設(shè)備,它主要由殼體、管箱、管板、換熱管束、分程隔板、折流板、拉桿、定距管及支座等組成,換熱管束的各U形管的彎曲平面均水平放置,換熱管束內(nèi)的管程水蒸汽冷凝段被分程隔板分隔為流通通道面積不同的雙往返程或多往返程流通通道,后一往返程通道較前一往返程通道的流通面積為小;管程凝結(jié)水冷卻段的管箱側(cè)各U形換熱管管口之間以單管或多管的出口和進(jìn)口用圍管圈依次相互連接連通,形成冷卻段整體的單管或多管凝結(jié)水流通通道。
文檔編號(hào)F28D7/00GK2384188SQ9922913
公開日2000年6月21日 申請(qǐng)日期1999年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月12日
發(fā)明者王蘭生 申請(qǐng)人:江蘇雙良鍋爐有限公司
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