专利名称：立式逆流冷凝蒸发器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种壳程上段较粗和壳程下段较细的管壳式换热设备，尤其涉及一种立式逆流冷凝蒸发器。
背景技术：
冷凝蒸发器是化工领域常用的换热设备，现有的冷凝蒸发器由于气化空间小，不能充分利用相变潜热，更不能将冷侧介质通过换热达到过热气化状态的问题，并不适合需要将冷侧介质气化或进行深度气化，同时将热侧介质进行冷凝的工况。因此，如何利用热侧介质将冷侧介质气化或过热气化，同时将热侧介质冷凝，达到节约能源，降低能耗的目的，是本实用新型需要解决的问题。
实用新型内容本实用新型解决了以上问题，提供了气化空间大，传热效果好，能够充分利用相变潜热达到冷侧介质的过热气化的高效立式逆流冷凝蒸发器。在本申请中的内径是指内直径，外径是指外直径。为了解决上述的技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的一种冷凝蒸发器或立式逆流冷凝蒸发器，包括管壳式换热单元，其特征在于所述管壳式换热单元的壳程上部(即，粗段)与壳程下部(即，细段)的内径(即内直径)比为1.01-4.5:1，优选1. 04-4. 3:1,优选1. 06-4. 1: 1，1. 08—4. 0:1，1. 1-3. 8:1，优选1. 12-3.5:1，更优选1. 13-3. 2:1，更优选1. 15-3. 0:1，优选为1. 16-2. O:10在上述提供的立式逆流冷凝蒸发器，其中所述管壳式换热单元还包括翅片式换热管，该翅片式换热管为内翅片换热管，内翅片换热管的纵向嵌入至少一端封闭的内衬管，内衬管的外径稍大于或等于内翅片换热管内径与翅片高度之差。一般，“内衬管的外径稍大于或等于内翅片换热管内径与翅片高度之差”是指内衬管的外壁是要紧贴翅片的最顶端，这样的作用是首先防止该内衬管的滑动，其次是让所有的介质都从翅片的根部与顶部和内衬管的管壁间通过，以增加换热效果，因此，内衬管一般都是嵌入换热管后通过内部胀大的方式，使内衬管胀大紧贴翅片的最顶部，在这个过程中，翅片还会有略微的变形，因此，内衬管的外径应该是等于或稍微大于内翅片换热管内径与翅片高度之差。在上述提供的立式逆流冷凝蒸发器，其中所述管壳式换热单元还包括折流挡板。在上述提供的立式逆流冷凝蒸发器，其中所述管壳式换热单元上部(B卩，粗段或上段)与下部(即，细段或下段)筒体的长度比为1:10-10 :1，优选为1:10-2 :1。在上述提供的立式逆流冷凝蒸发器，其中所述翅片式换热管的壁厚为O. 5-2mm，优选为 O. 8-1. 5mm。在上述提供的立式逆流冷凝蒸发器， 其中所述的管壳式换热单元的下部(即，细段)筒体的内径为300mm-10000mm。[0012]本实用新型的技术方案概括如下冷凝蒸发器或立式逆流冷凝蒸发器或管壳式的冷凝蒸发器或管壳式的立式逆流冷凝蒸发器，其中冷凝蒸发器或立式逆流冷凝蒸发器包括管程进口(8)、管程出口(9)以及管壳式换热单元(I)，所述管壳式换热单元(I)包括壳程进口 ￠)、壳程出口(7)、壳程筒体和多个(例如10-1000根，优选20-970，优选30-950根、更优选40-930根、更优选50-920根、更优选60-910根，例如890根)的换热管(4)，壳程筒体分为上段⑵和下段(3)，上段⑵与下段⑶的筒体竖向长度比为1:10 — 10:1，优选1:9 — 9:1，1:8 — 8:1、优选1:7 — 7:1、1:6 — 6:1、1:5 — 5:1、1:4 一 4:1、1:3 — 3:1、1:2 — 2:1、1:1. 5 —1. 5:1，更优选为1:8 — 1:1、1:7 — 1:2、1:6 — 1:3、1:5 — 1:4，上段与下段的筒体内径(即内直径)比为1. 01-4. 5:1，优选1. 04-4. 3:1，优选1. 06-4. 1: 1，1. 08—4. 0:1，1. 1-3. 8:1，优选1. 12-3. 5:1，更优选1. 13-3. 2:1，1. 15-3. 0:1,1. 16:1 - 2. 8:1,优选为1. 17:1 - 2. 6:1,优选为1. 18:1 - 2. 5:1、优选为1. 18:1 — 2. 45:1、1. 18:1 — 2. 35:1、1. 20:1 — 2. 30:1、1. 21:1 — 2. 25:1、1. 22:1 — 2. 20:1、1. 23:1 — 2. 15:1、1. 24:1 — 2. O:1、1. 25:1 —1. 8:1、1.26:1 -1. 7:1,1. 27:1 -1. 6:1,1. 30:1 -1. 5:1，壳程进口位于壳程筒体的下段，壳程出口位于壳程筒体的上段。“冷凝蒸发器或立式逆流冷凝蒸发器”也可以称作“管壳式的冷凝蒸发器或管壳式的立式逆流冷凝蒸发器”。一般，冷侧介质从壳程筒体下段的壳程进口(6)进入冷凝蒸发器或立式逆流冷凝蒸发器的壳程中，并从壳程筒体上段的壳程出口(7)排出，以及热侧介质从管程进口(8)进入冷凝蒸发器或立式逆流冷凝蒸发器的管程中，并从管程出口(9)排出，从而实现逆流换热。通常，在换热过程中，冷侧介质被完全或部分地气化，热侧介质的全部或一部分被液化。一般，其中所述管壳式换热单元的下段壳程筒体的内径为300mm-9000mm，优选为400mm-8000mm,更优选为500mm -7000mm,进一步优选为600mm-6000mm,再进一步优选700mm-5000mm,仍然进一步优选800mm-4000mm或900mm-3000mm,仍然更优选为1000mm-2000mm,最优选 1100-1500mm。在本申请中，在某些情况下，管壳式换热设备或管壳式冷凝蒸发器或立式逆流冷凝蒸发器或冷凝蒸发器可互换使用。换热设备与换热器可互换使用。所述管壳式换热单元的下段壳程筒体的长度一般是400mm-10000mm，优选 500mm-9500mm,优选为 600mm-9000mm,更优选为 700mm-8000mm,进一步优选为800mm-7000mm,再进一步优选800mm-6000mm,仍然进一步优选900mm-5000_或1000mm-4000mm,仍然更优选为 1300mm-3000mm,最优选 1400-2500mm,例如约 1640mm。优选，管壳式换热设备的换热单元采用不锈钢材质制作。优选，换热管(4)是翅片式换热管、优选是内翅片换热管。优选，以上所述的管壳式换热设备的换热单元内安装有10-1000根(优选20-970，优选30-950根、更优选40-930根、更优选50-920根、更优选60-910根，例如100，200，300，400，500，600，700，800，890根)换热管，后者优选是装有内翅片的换热管(即内翅片换热管)。优选，管壳式换热设备的换热单元内安装有10-1000根的内翅片换热管。每一根的换热管的内径通常为15_40mm,优选17_38mm,优选20_35mm(更优选20-30mm,例如 25mm),和 / 或管壁厚度为 O. 3-2. Omm、优选 O. 5mm-1. 5mm (优选 O. 7mm~1. 3mm,例如1mm),和/或翅片高度为2-10mm,优选2. 5_9mm,优选3_7mm(更优选4_6mm, 4_5mm,例如 5mm)ο优选，每一根的换热管的内径为15-40mm，和/或翅片高度为2_10mm。优选的是，内翅片换热管的纵向嵌入一端封闭或两端封闭的内衬管(11)。内衬管
(11)的外径一般为 11-30_，优选 12-20_ 或 13-20(更优选 15-19mm，16-18mm，例如 17mm)。优选，在换热管(4)之间装有(例如焊接)一个或多个(块)，优选1-20、优选2-18个、更优选2-15个(块)的折流挡板(5)，更优选3-12个的折流挡板，更优选4-10个的折流挡板。优选，内翅片换热管和折流挡板均采用不锈钢材质。优选，内翅片换热管的纵向嵌入至少一端被封闭(即一端或两端被封闭)的内衬管，内衬管的外径稍大于或等于内翅片换热管内径与翅片高度之差。优选，内翅片换热管的纵向嵌入一端封闭或两端封闭的内衬管，和/或内衬管的外径为ll-30mm。优选，所述翅片式换热管的管壁厚度为O. 3-2. 0mm、优选O. 5-1. 5mm,更优选为
O.7-1. 3mm,进一步优选为 O. 8-1. 2mm。优选，所述管壳式换热单元还包括一个或多个的折流挡板，优选1-20个、优选2-18个、更优选2-15个的折流挡板，更优选3-12个的折流挡板，更优选4_10个的折流挡板。这些折流挡板被设置(被焊接)在这些换热管之间。当有两个以上的折流挡板时，这些折流挡板交错布置(如图1中所示)。该交错布置可以获得良好的折流效果。优选，在换热管间装有1-20个的折流挡板。优选，内衬管的外径稍大于或等于内翅片换热管内径与翅片高度之差。表达短语的解释在本申请中“内衬管”与“套管”可互换使用。一般，内衬管或套管有一个或两个盲端，或者它的一端或两端被封闭。该盲端是指封闭端。本实用新型将立式逆流冷凝蒸发器的管壳式换热单元设计为上大下小的结构，有利于介质的气化，为低温介质换热后气化提供了足够的空间，为相变潜热的有效利用提供了必要条件，同时将翅片式换热管应用于该管壳式换热单元，加大换热面积，提高了换热效果，节约了能源，降低了能耗，特别适用于温差较小的热源的回收利用。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型中翅片式换热管的横截面结构示意图；图1和2中，I为立式逆流冷凝蒸发器的管壳式换热单元，2为管壳式换热单元的上部(上段)，3为管壳式换热单元的下部(下段)，4为翅片式换热管，5为折流挡板，6为壳程进口(即冷侧介质进口)，7为壳程出口(即冷侧介质出口)，8为管程进口(即热侧介质进口)，9为管程出口(即热侧介质出口)，10为内翅片，11为内衬管。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施实例对本实用新型作进一步的阐述。[0039]如图1所示，本实用立式逆流冷凝蒸发器，包括管壳式换热单元1，所述管壳式换热单元I的上部(即，粗段)2与下部(即，细段)3的内径比为1. 01-2. 5:1，优选为1. 1-2. 0:1,管壳式换热单元I还包括翅片式换热管4和折流挡板5，翅片式换热管4为内翅片换热管，内翅片换热管4的纵向嵌入至少一端封闭的内衬管11，内衬管11的外径稍大于或等于内翅片换热管4内径与翅片10高度之差，管壳式换热单元I上部2与下部3筒体的长度比为I 10-10 :1，优选1:8-8:1，更优选为1:10-2 :1，翅片式换热管4的壁厚为O. 5_2mm，优选为
O.8-1. 5mm。实施例1如图1所示，冷侧介质从冷侧介质进口 6进入冷凝蒸发器的壳程中，从冷侧介质出口 7排出，热侧介质从热侧介质进口 8进入冷凝蒸发器的管程中，从热侧介质出口 9排出。管壳式冷凝蒸发器的换热单元I采用不锈钢材质制作，其中，管壳式换热单元I的壳程筒体的上段2 (即，粗段)的内径为1380mm，长度为730mm，壳程筒体的下段3 (即，细段)的内径为1100mm，长度为1640mm，管壳式换热单元I内安装有890根装有内翅片10的换热管4，换热管4的内径为27mm，换热管的管壁厚度为1mm，内翅片高度为5mm，内翅片换热管4的纵向嵌入一端封闭的内衬管11，内衬管11的外径为17mm，换热管4间焊接有7块折流挡板5，其中，内翅片换热管4和折流挡板5均采用不锈钢材质。实施例2如图1所示，冷侧介质从冷侧介质进口 6进入冷凝蒸发器的壳程中，从冷侧介质出口 7排出，冷侧介质从热侧介质 进口 8进入冷凝蒸发器的管程中，从热侧介质出口 9排出。管壳式冷凝蒸发器的换热单元I采用不锈钢材质制作，其中，管壳式换热单元I的壳程筒体的上段2 (即，粗段)的内径为1820mm，长度为450mm，下段3 (B卩，细段)的内径为800臟，长度为2800mm，管壳式换热单元I内安装有750根装有内翅片10的换热管4，换热管4的内径为IOmm,厚度为O. 8mm,翅片高度为2mm,内翅片换热管4的纵向嵌入两端封闭的内衬管11，内衬管11的外径为6mm,换热管4的管壁厚度为O. 8mm,换热管4间焊接有15块折流挡板5，其中，内翅片换热管4和折流挡板5均采用不锈钢材质。实施例3如图1所示，冷侧介质从冷侧介质进口 6进入冷凝蒸发器的壳程中，从冷侧介质出口 7排出，热侧介质从热侧介质进口 8进入冷凝蒸发器的管程中，从热侧介质出口 9排出。管壳式冷凝蒸发器的换热单元I采用不锈钢材质制作，其中，管壳式换热单元I的壳程筒体的上段2 (即，粗段)的内径为1200mm，长度为3000mm，壳程筒体的下段3 (即，细段)的内径为1100mm，长度为400mm，管壳式换热单元I内安装有900根装有内翅片10的换热管4，换热管4的内径为52mm,厚度为1. 5mm,翅片高度为15mm,内翅片换热管4的纵向嵌入一端封闭的内衬管11，内衬管11的外径为22mm，换热管4间焊接有12块折流挡板5，其中，内翅片换热管4和折流挡板5均采用不锈钢材质。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1.一种冷凝蒸发器，其特征在于，它包括管程进口、管程出口以及管壳式换热单元，所述管壳式换热单元包括壳程进口、壳程出口、壳程筒体和多个的换热管，壳程筒体分为上段和下段，上段与下段的筒体竖向长度比为1:10 - 10:1，上段与下段的筒体内径比为1.01:1 — 4. 5:1,壳程进口位于壳程筒体的下段,壳程出口位于壳程筒体的上段。
2.根据权利要求1的冷凝蒸发器，其特征在于，所述管壳式换热单元的下段壳程筒体的内径为 300mm-9000mm。
3.根据权利要求1或2的冷凝蒸发器，其特征在于，所述管壳式换热单元的下段壳程筒体的长度一般是400mm-10000mm。
4.根据权利要求1或2的冷凝蒸发器，其特征在于，冷侧介质从壳程筒体下段的壳程进口进入冷凝蒸发器或立式逆流冷凝蒸发器的壳程中，并从壳程筒体上段的壳程出口排出，以及热侧介质从管程进口进入冷凝蒸发器或立式逆流冷凝蒸发器的管程中，并从管程出口排出，从而实现逆流换热。
5.根据权利要求1或2的冷凝蒸发器，其特征在于，换热管是内翅片换热管。
6.根据权利要求5的冷凝蒸发器，其特征在于，管壳式换热设备的换热单元内安装有10-1000根的内翅片换热管。
7.根据权利要求6的冷凝蒸发器，其特征在于，每一根的换热管的内径为15-40_，和/或翅片高度为2-10mm。
8.根据权利要求6或7的冷凝蒸发器，其特征在于，内翅片换热管的纵向嵌入一端封闭或两端封闭的内衬管，和/或内衬管的外径为11-30_。
9.根据权利要求1或2或6或7的冷凝蒸发器，其特征在于，在换热管间装有1-20个的折流挡板。
10.根据权利要求8的冷凝蒸发器，其特征在于，内衬管的外径稍大于或等于内翅片换热管内径与翅片高度之差。
专利摘要本实用新型公开了一种立式逆流冷凝蒸发器，包括管程进口(8)、管程出口(9)以及管壳式换热单元(1)，所述管壳式换热单元(1)包括壳程进口(6)、壳程出口(7)、壳程筒体和多个的换热管(4)，壳程筒体分为上段(2)和下段(3)，所述的管壳式换热单元(1)的上段(2)与下段(3)的内径比为1.01-4.51。本实用新型的管壳式换热单元(1)采用上段(2)比下段(3)内径大的结构，为冷侧介质的相变提供了足够的气化空间，同时将气化的介质达到过热气化的状态，有效利用了相变潜热，提高了热能的利用效率，降低了能耗。
文档编号F28F9/00GK202902931SQ201220535510
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者胡先念, 李华 申请人:胡先念