專利名稱：列管式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種換熱設(shè)備，具體涉及化工、冶金、醫(yī)藥、電力、熱能等涉及兩種流體進(jìn)行熱量交換的各個(gè)行業(yè)中使用的列管式換熱器。屬于工業(yè)裝備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
列管式換熱器是化工、冶金、醫(yī)藥、電力、熱能等涉及兩種流體進(jìn)行熱量交換的各個(gè)行業(yè)中十分常用的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備。列管式換熱器內(nèi)管程流體、殼程流體的流動(dòng)行為對(duì)列管式換熱器的傳熱速率具有重要影響。目前工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)行的列管式換熱器基本全部是冷熱流體分別在列管兩側(cè)流動(dòng)，通過(guò)管壁進(jìn)行熱量交換。為了提高列管式換熱器的傳熱速率，增加其生產(chǎn)強(qiáng)度，人們投入了大量的時(shí)間、精力進(jìn)行探索研究，通過(guò)在列管內(nèi)外表面加裝翅片、 列管內(nèi)加裝導(dǎo)流板等許多方法，在一定程度上改善了冷熱流體在列管內(nèi)外的流動(dòng)狀態(tài)，提高了傳熱速率，收到了一定的效果。但是這些方法增加了列管式換熱器的制作難度，而且到目前為止，通過(guò)這些方法對(duì)列管式換熱器進(jìn)行進(jìn)一步改善、優(yōu)化的空間已經(jīng)相當(dāng)有限。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是通過(guò)對(duì)列管式換熱器內(nèi)冷熱流體流動(dòng)行為的研究，從另一個(gè)新的角度，用一個(gè)新的理念對(duì)列管式換熱器進(jìn)行優(yōu)化，強(qiáng)化冷熱流體對(duì)管壁的傳熱，以提高列管式換熱器的傳熱速率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種列管式換熱器，其特征在于包括殼體、封頭、管板、列管、管程流體出口、管程流體進(jìn)口、管程擋板、殼程流體出口、殼程流體進(jìn)口、殼程折流擋板；所述的列管的兩端分別設(shè)有管板，列管的兩端與管板緊密結(jié)合無(wú)間隙，在管板上列管的安裝位置開(kāi)有使列管兩端開(kāi)放的圓孔，所述的殼體兩端連接在管板上，位于列管的外側(cè)，在兩端的管板上分別安裝有封頭；管程流體出口、管程流體進(jìn)口安裝于封頭上；殼程流體出口、殼程流體進(jìn)口安裝于殼體上，殼程折流擋板由圓形板切去一個(gè)弓形制成，殼程流體擋板上開(kāi)有與列管數(shù)相等的直徑略大于列管外徑的小孔，列管從小孔中穿過(guò)，殼程折流擋板安裝于殼體內(nèi)部，與列管垂直， 相鄰兩塊殼程折流擋板交錯(cuò)安裝；兩端封頭內(nèi)的空間通過(guò)列管連通，并通過(guò)在封頭內(nèi)安裝若干個(gè)管程擋板形成多管程；所述的列管式換熱器還包括管程填料，對(duì)于多管程列管式換熱器，所述的管程填料填充在全部或部分管程的列管內(nèi)；對(duì)于單管程列管式換熱器，所述的管程填料填充于全部列管的內(nèi)部。前述的列管式換熱器，其特征在于還包括殼程填料，所述的殼程填料填充于殼體內(nèi)、各列管之間的全部空間或殼體內(nèi)、各列管之間、殼程流體流動(dòng)路線上的一部分空間。前述的列管式換熱器，其特征在于對(duì)于小型列管式換熱器，所述的管程填料和殼程填料為金屬絲網(wǎng)；對(duì)于大型列管式換熱器，所述的管程填料和殼程填料為金屬波紋板或金屬絲網(wǎng)。前述的列管式換熱器，其特征在于所述的金屬絲網(wǎng)為不銹鋼絲網(wǎng)。為達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的另一種列管式換熱器，其特征在于包括殼體、 封頭、管板、列管、管程流體出口、管程流體進(jìn)口、管程擋板、殼程流體出口、殼程流體進(jìn)口、
3殼程折流擋板；所述的列管的兩端分別設(shè)有管板，列管的兩端與管板緊密結(jié)合無(wú)間隙，在管板上列管的安裝位置開(kāi)有使列管兩端開(kāi)放的圓孔，所述的殼體兩端連接在管板上，位于列管的外側(cè)，在兩端的管板上分別安裝有封頭；管程流體出口、管程流體進(jìn)口安裝于封頭上； 殼程流體出口、殼程流體進(jìn)口安裝于殼體上，殼程折流擋板由圓形板切去一個(gè)弓形制成，殼程流體擋板上開(kāi)有與列管數(shù)相等的直徑略大于列管外徑的小孔，列管從小孔中穿過(guò)，殼程折流擋板安裝于殼體內(nèi)部，與列管垂直，相鄰兩塊殼程折流擋板交錯(cuò)安裝；兩端封頭內(nèi)的空間通過(guò)列管連通，并通過(guò)在封頭內(nèi)安裝若干個(gè)管程擋板形成多管程；所述的列管式換熱器還包括殼程填料，所述的殼程填料填充于殼體內(nèi)、各列管之間的全部空間或殼體內(nèi)、各列管之間、殼程流體流動(dòng)路線上的一部分空間。前述的列管式換熱器，其特征在于還包括管程填料，對(duì)于多管程列管式換熱器，所述的管程填料填充在全部或部分管程的列管內(nèi)；對(duì)于單管程列管式換熱器，所述的管程填料填充于全部列管的內(nèi)部。前述的列管式換熱器，其特征在于對(duì)于小型列管式換熱器，所述的管程填料和殼程填料為金屬絲網(wǎng)；對(duì)于大型列管式換熱器，所述的管程填料和殼程填料為金屬波紋板或金屬絲網(wǎng)。前述的列管式換熱器，其特征在于所述的金屬絲網(wǎng)為不銹鋼絲網(wǎng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明由于在列管內(nèi)部和各列管之間填充了填料，提高了管程和殼程流體的流動(dòng)速度，增加了流體的湍流強(qiáng)度、破壞了層流邊界層，加劇了其對(duì)列管內(nèi)外表面的沖刷，同時(shí)因?yàn)樘盍吓c列管外表面緊密接觸，其表面也成了列管的內(nèi)外傳熱面，從而可以大幅提高列管式換熱器的傳熱速率。


圖I是本發(fā)明列管式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中主要符號(hào)說(shuō)明
I、管程流體出口2、管程擋板3、管板4、殼體
5、殼程填料6、列管7、管程填料8、殼程流體出口
9、封頭 10、殼程折流擋板11、殼程流體進(jìn)口 12、管程流體進(jìn)口
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖I和具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。圖I為本發(fā)明新型列管式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本發(fā)明的列管式換熱器包括管程流體出口 I、管程擋板2、管板3、殼體4、殼程填料5、列管6、管程填料7、殼程流體出口 8、封頭9、殼程折流擋板10、殼程流體進(jìn)口 11、管程流體進(jìn)口 12。管板3與封頭9 分別為兩個(gè)，列管6的兩端分別設(shè)有管板3，列管兩端與管板3緊密結(jié)合無(wú)間隙。在管板3 上列管6的安裝位置開(kāi)有使列管6兩端開(kāi)放的圓孔。殼體4兩端連接在管板3上，位于列管6的外側(cè)，在兩端的管板3上分別安裝有封頭9。管程流體出口 I、管程流體進(jìn)口 12安裝于封頭9上。殼程流體出口 8、殼程流體進(jìn)口 11安裝于殼體4上。殼程折流擋板10由圓形板切去一個(gè)弓形制成，殼程流體擋板10上開(kāi)有許多直徑略大于列管6外徑的小孔供列管6 穿過(guò)，其安裝于殼體4內(nèi)部、與列管6垂直、相鄰兩塊殼程折流擋板10交錯(cuò)安裝，以限定殼程流體的流動(dòng)路線。兩端封頭9內(nèi)的空間通過(guò)列管6連通，并通過(guò)在封頭9內(nèi)安裝若干個(gè)管程擋板2形成多管程。
實(shí)施例一
管程流體進(jìn)口 12與管程流體出口 I分別安裝在兩端的封頭9上，在兩端的封頭9內(nèi)不安裝管程擋板2，形成管成數(shù)為I的列管式換熱器。實(shí)施例二
管程流體進(jìn)口 12與管程流體出口 I安裝在同一個(gè)封頭9上。在安裝管程流體進(jìn)口 12 與管程流體出口 I的封頭9內(nèi)安裝有一塊管程擋板2，將管板3與封頭9圍成的空間分為兩部分，形成管程數(shù)為2的列管式換熱器。實(shí)施例三
管程流體進(jìn)口 12與管程流體出口 I安裝在同一個(gè)封頭9上，在兩側(cè)的封頭9與管板3 圍成的空間內(nèi)分別安裝有若干個(gè)管程擋板2，將封頭9與管板3圍成的空間分成若干部分以限定管程流體的流動(dòng)路線，管程流體進(jìn)口 12與管程流體出口 I分別連接其中一個(gè)空間，在另一端的封頭9內(nèi)相適應(yīng)性的安裝管程擋板2，這就形成了多管程的列管式換熱器。在本發(fā)明的列管式換熱器中，還填充管程填料7和/或殼程填料5。根據(jù)需要，對(duì)于單管程列管式換熱器，管程填料7填充于全部列管6的內(nèi)部；對(duì)于多管程列管式換熱器， 管程填料7可以填充于換熱器全部列管6的內(nèi)部，也可只填充于其中一程列管6的內(nèi)部。在填充管程填料7的同時(shí)，還可以在殼體4內(nèi)選擇性的填充殼程填料5。此時(shí)，可以不填充殼程填料5，也可以將殼程填料5填充于殼體4內(nèi)、各列管6之間的全部空間，也可只填充于殼體4內(nèi)、各列管6之間、殼程流體流動(dòng)路線上的一部分空間。另外，還可以不填充管程填料 7，而只填充全部或部分殼程填料5。這樣設(shè)計(jì)后，管程流體自管程流體進(jìn)口 12進(jìn)入封頭9后，沿著管程擋板2限定的路線、在列管6內(nèi)穿過(guò)管程填料7流動(dòng)，從管程流體出口 I離開(kāi)列管式換熱器；殼程流體自殼程流體進(jìn)口 11進(jìn)入列管式換熱器的殼體4內(nèi)部、各列管6之間、穿過(guò)殼程填料5、沿著殼程折流擋板10限定的路線流動(dòng)，從殼程流體出口 8離開(kāi)列管式換熱器。冷熱流體通過(guò)管壁進(jìn)行熱量交換。對(duì)于小型列管式換熱器，管程填料7、殼程填料5為金屬絲網(wǎng)制成；對(duì)于大型列管式換熱器，管程填料7和殼程填料5也可以用金屬波紋板制成。在列管式換熱器的制作過(guò)程中，將管程填料7填充于列管6內(nèi)部，將殼程填料5填充于殼體4內(nèi)、各列管6之間。本發(fā)明經(jīng)過(guò)填充填料優(yōu)化，由于列管6內(nèi)部填充了管程填料7，殼體4內(nèi)、各列管6 之間填充了殼程填料5，提高了管程和殼程流體的流動(dòng)速度，增加了流體的湍流強(qiáng)度、破壞了層流邊界層，加劇了其對(duì)列管6內(nèi)外表面的沖刷，同時(shí)因?yàn)楣艹烫盍?、殼程填料5與列管 6內(nèi)外表面緊密接觸，其表面可以成為列管6的內(nèi)外傳熱面，從而可以大幅提高列管式換熱器的傳熱速率。實(shí)施例四
在如下述的列管式換熱器中列管為外徑Φ 19 mm,壁厚Imm,長(zhǎng)2000mm,列管根數(shù)為 18根，管程數(shù)為I，殼程裝有8塊殼程折流擋板，用熱水加熱冷水，熱水在管程、冷水在殼程流動(dòng)，兩流體逆流流動(dòng)。操作參數(shù)如下熱水進(jìn)口溫度為85°C，出口溫度為65°C，流量為8 m3/h，冷水進(jìn)口溫度為5°C，出口溫度為35°C。后在該列管式換熱器的管程和殼程填充了由直徑為O. 3mm不銹鋼絲制成的不銹鋼絲網(wǎng)填料，填料的堆積密度為380kg/m3，在熱水與冷水的流量、進(jìn)口溫度不變的情況下，熱水的出口溫度降為58°C，冷水的出口溫度升為45. 5°C。換熱器的傳熱速率提高了 35%。說(shuō)明換熱器的管程和殼程填充了不銹鋼絲網(wǎng)填料后換熱效果大幅提高。實(shí)施例五
在如下述的列管式換熱器中列管為外徑Φ 19 mm,壁厚Imm,長(zhǎng)2000mm,列管根數(shù)為 18根，管程數(shù)為2，殼程裝有8塊殼程折流擋板，用熱水加熱冷水，熱水在管程、冷水在殼程流動(dòng)，兩流體逆流流動(dòng)。操作參數(shù)如下熱水進(jìn)口溫度為85°C，出口溫度為60°C，流量為6 m3/h，冷水進(jìn)口溫度為5°C，出口溫度為40°C。后在該列管式換熱器的2個(gè)管程內(nèi)和殼程填充了由直徑為O. 3_不銹鋼絲制成的不銹鋼絲網(wǎng)填料，填料的堆積密度為380kg/m3，在熱水與冷水的流量、進(jìn)口溫度不變的情況下，熱水的出口溫度降為55°C，冷水的出口溫度升為47°C。換熱器的傳熱速率提高了 20%。上述實(shí)施例不以任何形式限定本發(fā)明，凡采取等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.列管式換熱器，其特征在于包括殼體、封頭、管板、列管、管程流體出口、管程流體進(jìn)口、管程擋板、殼程流體出口、殼程流體進(jìn)口、殼程折流擋板；所述的列管的兩端分別設(shè)有管板，列管的兩端與管板緊密結(jié)合無(wú)間隙，在管板上列管的安裝位置開(kāi)有使列管兩端開(kāi)放的圓孔，所述的殼體兩端連接在管板上，位于列管的外側(cè)，在兩端的管板上分別安裝有封頭； 管程流體出口、管程流體進(jìn)口安裝于封頭上；殼程流體出口、殼程流體進(jìn)口安裝于殼體上， 殼程折流擋板由圓形板切去一個(gè)弓形制成，殼程流體擋板上開(kāi)有與列管數(shù)相等的直徑略大于列管外徑的小孔，列管從小孔中穿過(guò)，殼程折流擋板安裝于殼體內(nèi)部，與列管垂直，相鄰兩塊殼程折流擋板交錯(cuò)安裝；兩端封頭內(nèi)的空間通過(guò)列管連通，并通過(guò)在封頭內(nèi)安裝若干個(gè)管程擋板形成多管程；所述的列管式換熱器還包括管程填料，對(duì)于多管程列管式換熱器， 所述的管程填料填充在全部或部分管程的列管內(nèi)；對(duì)于單管程列管式換熱器，所述的管程填料填充于全部列管的內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的列管式換熱器，其特征在于還包括殼程填料，所述的殼程填料填充于殼體內(nèi)、各列管之間的全部空間或殼體內(nèi)、各列管之間、殼程流體流動(dòng)路線上的一部分空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的列管式換熱器，其特征在于對(duì)于小型列管式換熱器，所述的管程填料和殼程填料為金屬絲網(wǎng)；對(duì)于大型列管式換熱器，所述的管程填料和殼程填料為金屬波紋板或金屬絲網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的列管式換熱器，其特征在于所述的金屬絲網(wǎng)為不銹鋼絲網(wǎng)。
5.列管式換熱器，其特征在于包括殼體、封頭、管板、列管、管程流體出口、管程流體進(jìn)口、管程擋板、殼程流體出口、殼程流體進(jìn)口、殼程折流擋板；所述的列管的兩端分別設(shè)有管板，列管的兩端與管板緊密結(jié)合無(wú)間隙，在管板上列管的安裝位置開(kāi)有使列管兩端開(kāi)放的圓孔，所述的殼體兩端連接在管板上，位于列管的外側(cè)，在兩端的管板上分別安裝有封頭； 管程流體出口、管程流體進(jìn)口安裝于封頭上；殼程流體出口、殼程流體進(jìn)口安裝于殼體上， 殼程折流擋板由圓形板切去一個(gè)弓形制成，殼程流體擋板上開(kāi)有與列管數(shù)相等的直徑略大于列管外徑的小孔，列管從小孔中穿過(guò)，殼程折流擋板安裝于殼體內(nèi)部，與列管垂直，相鄰兩塊殼程折流擋板交錯(cuò)安裝；兩端封頭內(nèi)的空間通過(guò)列管連通，并通過(guò)在封頭內(nèi)安裝若干個(gè)管程擋板形成多管程；所述的列管式換熱器還包括殼程填料，所述的殼程填料填充于殼體內(nèi)、各列管之間的全部空間或殼體內(nèi)、各列管之間、殼程流體流動(dòng)路線上的一部分空間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的列管式換熱器，其特征在于還包括管程填料，對(duì)于多管程列管式換熱器，所述的管程填料填充在全部或部分管程的列管內(nèi)；對(duì)于單管程列管式換熱器， 所述的管程填料填充于全部列管的內(nèi)部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的列管式換熱器，其特征在于對(duì)于小型列管式換熱器，所述的管程填料和殼程填料為金屬絲網(wǎng)；對(duì)于大型列管式換熱器，所述的管程填料和殼程填料為金屬波紋板或金屬絲網(wǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的列管式換熱器，其特征在于所述的金屬絲網(wǎng)為不銹鋼絲網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種列管式換熱器，包括殼體、封頭、管板、列管、管程擋板、殼程折流擋板、管程填料、殼程填料等，所述的管程填料、殼程填料可以由金屬絲網(wǎng)制成，對(duì)于大型列管式換熱器，也可以由金屬波紋板制成，在列管式換熱器制作過(guò)程中將管程填料填充于換熱器的列管內(nèi)部，將殼程填料填充于殼體內(nèi)、各列管之間。本發(fā)明由于列管內(nèi)部和各列管之間填充了填料，提高了管程和殼程流體的流動(dòng)速度，增加了流體的湍流強(qiáng)度、破壞了層流邊界層，加劇了其對(duì)列管內(nèi)外表面的沖刷，同時(shí)因?yàn)樘盍吓c列管內(nèi)外表面緊密接觸，其表面也成了列管的內(nèi)外傳熱面，從而可以大幅提高列管式換熱器的傳熱速率。
文檔編號(hào)F28D7/16GK102589327SQ20121006449
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者季錦林 申請(qǐng)人:南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院