專利名稱：管殼式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種換熱器，尤其是一種管程流動通道橫截面積可調(diào)的換熱器，具體地說是一種管殼式換熱器。
背景技術(shù)：
眾所周知，管殼式換熱器通常由管箱、殼體和管束構(gòu)成，管箱設(shè)有管程進(jìn)口接管和管程出口接管，殼體設(shè)有殼程進(jìn)口接管、殼程出口接管等部件，管束由換熱管構(gòu)成，所有換熱管形成一整體的通道，各換熱管內(nèi)的流體流量無法獨(dú)立調(diào)節(jié)。在異常工況下，管程流體溫度高于正常值時(shí)，常規(guī)管殼式換熱器的傳統(tǒng)處理方法是，通過與管殼式換熱器并聯(lián)的管路，調(diào)節(jié)管程進(jìn)口流體的流量，使殼程流體溫度恢復(fù)至正常值；減負(fù)荷運(yùn)行，管程流體流量低于正常值時(shí)，常規(guī)管殼式換熱器無調(diào)節(jié)手段。前述情形，均降低管程流體在換熱管內(nèi)的流速，減小管程流體的傳熱系數(shù)，換熱器難以穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，增加管內(nèi)流體在換熱器內(nèi)的停留時(shí)間，這對熱敏性流體尤為不利。中國專利公告號CN 201909566 U，公告日2011年7月27日，實(shí)用新型專利的名稱為多通道管殼式換熱器，該申請案公開了一種多通道管殼式換熱器，該換熱器的殼體上設(shè)有一條或兩條殼程流體的旁路通道，通過調(diào)節(jié)旁路通道的流體流量，使管程流體出口溫度可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，此種換熱器對殼程流體的流量和流速具有一定的可控性。其不足之處是對管程流體的流量和流速無法控制。中國專利公告號CN 201964796 U，公告日2011年9月7日，實(shí)用新型專利的名稱為一種換熱面積可調(diào)的熱交換器，該申請案公開了一種換熱面積可調(diào)的熱交換器，該熱交換器由管束、散熱片和兩端管板構(gòu)成，該換熱器設(shè)置三個分流器，分流器將管束分成三個形成獨(dú)立通道的子管束，每一獨(dú)立通道的出口處設(shè)置電磁閥。此種換熱器管束外介質(zhì)為環(huán)境空氣，不適用于管束外介質(zhì)為工藝介質(zhì)的石油、化工等行業(yè)；分流器數(shù)量限定為三個，對石油、化工等行業(yè)的可操作性相對有限；閥門為電磁閥，對于調(diào)節(jié)要求不高的場合沒有必要性；閥門設(shè)置在獨(dú)立通道的出口處，當(dāng)管程走高溫介質(zhì)時(shí)，可能需提高管束的材質(zhì)要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有的管殼式換熱器存在的流量和調(diào)速不可調(diào)的問題，設(shè)計(jì)一種換熱面積和流體流量可調(diào)的管殼式換熱器。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種管殼式換熱器，它包括管箱I、殼體2和換熱管3，管箱I與管程進(jìn)口接管8，管箱I與殼體2相連，換熱管3安裝在殼體2中，其特征是所述的換熱管3被安裝在管箱I與殼體2連接處的管板5和隔板6分隔成若干子管束4，每個子管束4均形成一獨(dú)立通道，各獨(dú)立通道均與管程進(jìn)口接管8相連通。組成子管束4的換熱管3的數(shù)量至少為一根。各子管束4的進(jìn)口端通過閥門7與管程進(jìn)口接管8相連。[0011]所述的閥門7位于管箱I中或位于管箱I外。所述的管箱I連接有管程出口接管9，在管程進(jìn)口接管8與管程出口接管9之間連接有芳路通道10。所述的旁路通道10上設(shè)置有閥門7，閥門7的閥體位于管箱I內(nèi)或管箱I外。所述的閥門7為手動、氣動、液動、電動、電-氣聯(lián)動、電-液聯(lián)動或電磁驅(qū)動閥門。所述的換熱管3為直管、U形管或套管。本實(shí)用新型的有益效果I.本實(shí)用新型的管殼式換熱器，通過閥門可調(diào)節(jié)各子管束的管內(nèi)流體的流量和流速。2.本實(shí)用新型的管殼式換熱器，各子管束的管內(nèi)流體的流量和流速的可調(diào)性，使得換熱器的換熱系數(shù)和換熱面積具有可調(diào)性，便于控制管殼式換熱器出口流體的溫度等工藝參數(shù)，管殼式換熱器便于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，特別是當(dāng)殼程為沸騰傳熱時(shí)，殼程易于維持核狀沸騰狀態(tài)。3.本實(shí)用新型的管殼式換熱器，各子管束的管內(nèi)流體的流量和流速的可調(diào)性，使得管程流體在管殼式換熱器內(nèi)的停留時(shí)間具有可調(diào)性，這對熱敏性介質(zhì)尤其有利。4.本實(shí)用新型的管殼式換熱器，當(dāng)管程進(jìn)口溫度高于正常值或生產(chǎn)負(fù)荷高于正常值時(shí)，通過調(diào)節(jié)管程旁路的流體流量，可調(diào)節(jié)換熱器的傳熱溫差，控制管殼式換熱器出口的流體溫度等工藝參數(shù)。5.本實(shí)用新型的管殼式換熱器，管程旁路與管殼式換熱器為一體，制造、安裝方便，可節(jié)省管道材料。

圖I為本實(shí)用新型的管殼式換熱器的管箱結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖2為本實(shí)用新型的管殼式換熱器的管箱結(jié)構(gòu)示意圖之二。圖3為本實(shí)用新型的管殼式換熱器的管箱結(jié)構(gòu)示意圖之三。圖4為本實(shí)用新型的管殼式換熱器的管箱結(jié)構(gòu)示意圖之四。圖5為本實(shí)用新型的管殼式換熱器的管箱結(jié)構(gòu)示意圖之五。圖6為本實(shí)用新型的管殼式換熱器的管箱結(jié)構(gòu)示意圖之六。圖7為本實(shí)用新型的管殼式換熱器的管箱結(jié)構(gòu)示意圖之七圖8為本實(shí)用新型的管殼式換熱器的管箱結(jié)構(gòu)示意圖之八。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。如圖1-8所示。一種管殼式換熱器，由管箱I、殼體2和子管束4構(gòu)成，子管束4至少有一根以上的換熱管3構(gòu)成，換熱管3可根據(jù)需要采用直管、U形管或套管，管箱I設(shè)有管程進(jìn)口接管8和管程出口接管9，殼體2設(shè)有殼程進(jìn)口接管和殼程出口接管，上述結(jié)構(gòu)與常規(guī)管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)相同，各部件的作用也相同。本實(shí)用新型的關(guān)鍵是使換熱管3的進(jìn)口端在管箱I內(nèi)被管板5和隔板6分隔成若干子管束4。[0033]圖I所示的是本實(shí)用新型的管殼式換熱器之一，在管程流體進(jìn)口端的管箱I內(nèi)，換熱管3被管板5和隔板6分隔成3個子管束4，換熱管3的管內(nèi)流體進(jìn)口端固定在同一管板5上，在管程進(jìn)口接管8與各子管束4間的通道上均設(shè)有閥門7，閥門7的閥體位于管箱I內(nèi)。圖2所示的本實(shí)用新型的管殼式換熱器之二，在管程流體進(jìn)口端的管箱I內(nèi)，換熱管3被管板5和隔板6分隔成3個子管束4，歸屬同一子管束4的換熱管3的管內(nèi)流體進(jìn)口端固定在同一管板5上，歸屬不同子管束4的換熱管3的管內(nèi)流體進(jìn)口端固定在不同的管板5上，在管程進(jìn)口接管8與各子管束4間的通道上均設(shè)有閥門7，閥門7的閥體位于管箱I內(nèi)。圖3是圖I的一種等效形式，其區(qū)別在于將閥門7安裝在管箱I的外部，圖4是圖2的一種等效形式，它與圖2的區(qū)別也是將閥門7安裝在管箱I的外部。本實(shí)用新型的另一發(fā)明點(diǎn)是在管程進(jìn)口接管和管程出口接管間設(shè)有旁路通道。圖5所示的本實(shí)用新型的管殼式換熱器之五，在管程流體進(jìn)口端的管箱I內(nèi)，換熱管3被管板5和隔板6分隔成3個子管束4，換熱管3的管內(nèi)流體進(jìn)口端固定在同一管板5上，在管程進(jìn)口接管8與各子管束4間的通道上均設(shè)有閥門7，在管程進(jìn)口接管8和管程出口接管9之間設(shè)有旁路通道10，旁路通道10上設(shè)有閥門7，閥門7的閥體位于管箱I內(nèi)。圖6所示的本實(shí)用新型的F型管殼式換熱器，在管程流體進(jìn)口端的管箱I內(nèi)，換熱管3被管板5和隔板6分隔成3個子管束4，歸屬同一子管束4的換熱管3的管內(nèi)流體進(jìn)口端固定在同一管板5上，歸屬不同子管束4的換熱管3的管內(nèi)流體進(jìn)口端固定在不同管板5上，在管程進(jìn)口接管8與各子管束4間的通道上均設(shè)有閥門7，在管程進(jìn)口接管8和管程出口接管9之間設(shè)有旁路通道10，旁路通道10上設(shè)有閥門7，閥門7的閥體位于管箱I內(nèi)。作為與圖5等效的結(jié)構(gòu)形式，圖7所示的換熱器與圖5的區(qū)別在于將閥門7安裝在管箱I外。作為與圖6等效的結(jié)構(gòu)形式，圖8所示的換熱器與圖6的區(qū)別在于將閥門7安裝在管箱I外。在異常工況下，管程進(jìn)口接管8的流體流量高于正常值時(shí)，通過旁路通道10上閥門7的開度增加，可使換熱管3管內(nèi)流體的流量和流速維持正常值，換熱管3的溫度場分布保持穩(wěn)定，管殼式換熱器處于穩(wěn)態(tài)操作，殼程流體的工藝參數(shù)可有效控制。在異常工況下，管程進(jìn)口接管8的流體流量低于正常值時(shí)，通過各子管束4所對應(yīng)的閥門7的開度調(diào)節(jié)，調(diào)整管殼式換熱器處于工作狀態(tài)的換熱面積，可使部分子管束4內(nèi)的流體流速維持或基本正常值，管殼式換熱器處于穩(wěn)態(tài)操作，殼程流體的工藝參數(shù)可有效控制，特別是對于熱敏性介質(zhì)，便于滿足其在管殼式換熱器內(nèi)停留時(shí)間的要求。若沒有閥門7的調(diào)節(jié)，管程出口接管9的流體溫度很可能低于正常值。在異常工況下，管程進(jìn)口接管8的流體溫度高于正常值時(shí)，若沒有旁路通道10的調(diào)節(jié)手段，對于殼程流體無相變的管殼式換熱器，殼程流體出口溫度將升高；而對于殼程為產(chǎn)蒸氣或蒸汽的管殼式換熱器，換熱管兩側(cè)傳熱溫差增大，換熱管3外壁處流體的過熱度增大，使殼程流體狀態(tài)由核狀沸騰朝膜狀沸騰移動，當(dāng)過熱度超過臨界溫度差時(shí)，單位換熱面積的蒸氣或蒸汽的產(chǎn)量下降，管殼式換熱器的換熱性能下降，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重事故；在圖5、圖6、圖7、圖8所示的本實(shí)用新型的管殼式換熱器，通過旁路通道10上閥門7的調(diào)節(jié)，可避免前述不足之處。在異常工況下，管程進(jìn)口接管8的流體溫度低于正常值時(shí)，若子管束4的調(diào)節(jié)手段，對于殼程流體無相變的管殼式換熱器，殼程流體出口溫度和管程流體出口溫度將降低；而對于殼程為產(chǎn)蒸氣或蒸汽的管殼式換熱器，管程流體出口溫度將降低，換熱管兩側(cè)傳熱溫差減小，換熱管3外壁處流體的過熱度減小，使殼程流體狀態(tài)由核狀沸騰朝自然對流移動，單位換熱面積的蒸氣或蒸汽的產(chǎn)量下降，管殼式換熱器的換熱性能下降；在圖5、圖6、圖7、圖8所示的本實(shí)用新型的管殼式換熱器，通過旁路通道10上閥門7的調(diào)節(jié)，可使管程流體出口溫度、殼程流體出口溫度、單位換熱面積的蒸氣或蒸汽的產(chǎn)量便于維持正常值，滿足工藝要求。閥門7的閥體可位于管箱I內(nèi)，如圖I、圖2、圖5、圖6所不的管殼式換熱器的管箱；也可位于管箱I外，如圖3、圖4、圖7、圖8所示的管殼式換熱器的管箱。子管束4的數(shù)量和子管束4所擁有的換熱管3的根數(shù)，依據(jù)工藝條件進(jìn)行確定。各閥門7可采用手動、氣動、液動、電動、電-氣聯(lián)動、電-液聯(lián)動或電磁驅(qū)動閥門中的任意一種加以實(shí)現(xiàn)。 當(dāng)然，以上僅是本實(shí)用新型的具體應(yīng)用范例，對本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其它實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種管殼式換熱器，它包括管箱(I)、殼體(2)和換熱管(3)，管箱(I)與管程進(jìn)口接管(8)，管箱(I)與殼體(2)相連，換熱管(3)安裝在殼體(2)中，其特征是所述的換熱管(3)被安裝在管箱(I)與殼體(2)連接處的管板(5)和隔板(6)分隔成若干子管束(4)，每個子管束(4 )均形成一獨(dú)立通道，各獨(dú)立通道均與管程進(jìn)口接管(8 )相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管殼式換熱器，其特征是組成子管束(4)的換熱管(3)的數(shù)量至少為一根。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的管殼式換熱器，其特征是各子管束(4)的進(jìn)口端通過閥門(7)與管程進(jìn)口接管(8)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管殼式換熱器，其特征是所述的閥門(7)位于管箱(I)中或位于管箱(I)外。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管殼式換熱器，其特征是所述的管箱(I)連接有管程出口接管(9)，在管程進(jìn)口接管(8)與管程出口接管(9)之間連接有旁路通道(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管殼式換熱器，其特征是所述的旁路通道(10)上設(shè)置有閥門(7)，閥門(7)的閥體位于管箱(I)內(nèi)或管箱(I)外。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的管殼式換熱器，其特征是所述的閥門(7)為手動、氣動、液動、電動、電-氣聯(lián)動、電-液聯(lián)動或電磁驅(qū)動閥門。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管殼式換熱器，其特征是所述的換熱管(3)為直管、U形管或套管。
專利摘要一種管殼式換熱器，它包括管箱(1)、殼體(2)和換熱管(3)，管箱(1)與管程進(jìn)口接管(8)，管箱(1)與殼體(2)相連，換熱管(3)安裝在殼體(2)中，其特征是所述的換熱管(3)被安裝在管箱(1)與殼體(2)連接處的管板(5)和隔板(6)分隔成若干子管束(4)，每個子管束(4)均形成一獨(dú)立通道，各獨(dú)立通道均與管程進(jìn)口接管(8)相連通。本實(shí)用新型的管殼式換熱器換熱面積可調(diào)節(jié)，在工藝操作調(diào)節(jié)發(fā)生變化時(shí)，通過調(diào)節(jié)各子管束和旁路通道內(nèi)流體的流量，可靈活控制所述管殼式換熱器的各工藝參數(shù)。
文檔編號F28D7/00GK202582280SQ20122022383
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者張結(jié)喜, 肖陳長, 呂航 申請人:南京國昌化工科技有限公司