折流杆式波纹管热交换器的制作方法

本实用新型属于化工设备技术领域，是一种立式热交换器，具体地说是一种折流杆式波纹管热交换器。

背景技术：

目前，管壳式热交换器普遍使用。常用的热交换器的缺点是热效率低、容易生成污垢和容易泄漏。对于操作压力比较大和温度高的热交换器，其制造材料比较多，且必须用不锈钢或合金钢，因而制造价格都比较昂贵。总体上说，目前的管壳式热交换器存在的主要缺点是：热效率低、容易生成污垢、易泄漏和造价昂贵。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有热交换器热效率低、容易生成污垢、泄漏点多和造价昂贵等问题，提供一种热效率高、不易生成污垢、不易泄漏和造价低的折流杆式波纹管热交换器，具体的技术方案如下：

折流杆式波纹管热交换器，包括外壳，在外壳上设置有热媒进口、热媒出口、冷媒进口和冷媒出口，在外壳的内腔安装有内壳和设置在内壳腔体内的管程封头组合件和下管板，管程封头组合件包括管程上封头和安装在管程上封头上的上管板，管程上封头与上管板之间形成有第一空腔；

上封头组合件安装在内壳的上端，并与内壳之间设置有供冷媒通过的孔道，下管板密封地安装在内壳的下端，下管板与内壳的下封头之间形成有第二空腔，下管板与内壳的上封头之间形成第三空腔；

在内壳腔体内还设置有折流杆、若干根换热管和至少一个分气盒，所述若干根换热管的上端贯穿上管板并连通第一空腔，所述若干根换热管的下端贯穿下管板并连通第二空腔；上述至少一个分气盒中的任一分气盒具有至少一个封闭内腔，所述若干根换热管中的至少一根换热管由至少两段分换热管组成，同一根换热管的相邻两段分换热管通过一个封闭空腔连通；折流杆布置在上管板与下管板之间的区域；

内壳与外壳之间具有间隙，所述间隙环绕内壳布置，使外壳、内壳以及下管板之间形成第四空腔；冷媒进口连通第四空腔，在内壳的壳体上设置有连通第三空腔与第四空腔的冷媒通孔，冷媒通孔布置在内壳的壳体相对下管板与上管板之间的区域；冷媒出口连通第三空腔，热媒进口连通第一空腔，热媒出口连通第二空腔。

本实用新型在使用时，冷媒通过冷媒进口进入到第四空腔，然后通过内壳的壳体上的冷媒通孔进入到内壳的腔体内，与换热管内的热媒进行能量交换，由于整个内壳设置在外壳内，内壳的壳体的内外均受到冷媒的压力，使得内壳的壳体的内外压力差较少，可有效地降低内壳的壳体的厚度，当内壳采用合金钢或不锈钢钢材料制作时，可有效地降低内壳的制造费用，由此降低整个换热器的制造成本。

本实用新型用折流杆替代折流板，降低了壳程阻力，更有利于降低内壳的壳体的厚度。

在本实用新型中，将换热管设计成由分换热管组成的分体式结构，同一换热管的分换热管通过分气盒连接起来，各个分换热管可根据所处的不同的区域，采用不同的材料制作，以尽可能地降低换热器的整体制作费用。

进一步，所述冷媒通孔布置在相对于上管板、更靠近下管板的内壳的壳体上，可使冷媒充分地与换热管进行接触，与换热管内的热媒进行能量交换。

进一步，在内壳腔体内仅设置有一个分气盒，该分气盒设置有一个封闭空腔，所述若干根换热管均由上分换热管和下分换热两根分换热管组成，上分换热管与下分换热管通过封闭空腔连通。只设置一个分气盒，可有效地降低换热器的复杂度；将换热管设计为两段式结构，以进一步降低换热器的制作和安装。

进一步，上分换热管布置在内壳腔体内的上端，下分换热管布置在内壳腔体内的下端，上分换热管采用合金钢管制作，下分换热管采用碳钢管制作。上分换热管布置在换热器的高温区，采用耐高温的合金钢管制作，下分换热管布置在换热器的低温区，采用普通的碳钢管制作，在保证换热器有效功能的前提下，降低换热器的制作费用。

进一步，内壳的壳体分为密封连接的上壳体和下壳体，上壳体位于下壳体的上端，所述上壳体采用合金钢材料制作，下壳体采用碳钢材料制作。将内壳的壳体也分为上下两段式结构，其中上壳体处于高温区，采用了合金钢制作，而下壳体处于低温区，采用碳钢制作，以有效地降低换热器的制造费用。

进一步，所述若干根换热管采用波纹管制作。所述分换热管采用波纹管制作，分换热管的上端和下端均设置有安装段。换热管以及分换热管采用波纹管制作，具有如下优势：

1、热效率高。由于换热管采用波纹形式，管内流道截面连续不断地突变，造成流体即使在流速很低的情况下也始终处于高度湍流状态，难以形成层流，使对流传热的主要热阻被有效地克服，管内外传热被同时强化，因而传热系数很高，可达到直管式的2-3倍。

2、不易生成污垢。由于流道内流体的高度湍流，使流体中的微粒难以沉积结垢，即使有少量污垢生成，由于波纹管上存在管壳程温差应力而产生的应变，使具有弹性特征的波纹管曲率发生微观变化，从而使波纹管换热器具有自然防垢和自然除垢的能力。介质在管内外强烈湍流对管壁冲刷强烈，另外波纹管表面的光滑弧线也能抑制水垢的生成和生长。

3、防漏能力强。因为每根换热管的各个波纹都具有自身补偿热胀冷缩的功能，因此不需要膨胀节之类的设置来减少管壳程的温差应力，有较强的适应热膨胀能力，从而减少了因热胀冷缩造成的设备开焊等漏损的可能。

进一步，所述折流杆包括横向折流杆和纵向折流杆，横向折流杆和纵向折流杆均水平布置，横向折流杆和纵向折流杆相互垂直。设置相互的横向折流杆和纵向折流杆，可保证对冷媒的扰动，保证换热效果。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施例的结构示意图。

图2是图1中标记为A的区域的放大图。

图3是本实用新型中换热管的示意图。

图中：1-热媒进口；2-热媒进气管；3-冷媒出口；4-冷媒出气管；5-冷媒进口；6-间隙；7-上壳体；8-上分换热管；9-分气盒；10-下壳体；11-下分换热管；12-外壳；14-冷媒通孔；15-热媒出气管；16-热媒出口；17-纵向折流杆；18-横向折流杆；19-管程上封头；20-上管板；21-下管板；22-第一空腔；23-第二空腔；24-第三空腔；25-第四空腔；26-连杆；27-内壳的上封头；28-内壳的下封头；91-封闭空腔。

具体实施方式

下面的结合附图和实施范例对本实用新型进一步的说明。

请参阅图1和图2，折流杆式波纹管热交换器，包括外壳12，在外壳12上设置有热媒进口1、热媒出口16、冷媒进口5和冷媒出口3，在外壳12的内腔安装有内壳和设置在内壳腔体内的管程封头组合件和下管板21，管程封头组合件包括管程上封头19和安装在管程上封头19上的上管板20，管程上封头19与上管板20之间形成有第一空腔22；

在本实施例中，外壳12呈两端封闭的圆筒状，内壳整体呈圆筒状，内壳的两端采用椭圆封头封闭。内壳由上壳体7和下壳体10组成，上壳体和下壳体焊接连接，其中上壳体位于下壳体的上端，上壳体采用铬镍合金钢材料制作，下壳体采用碳钢材料制作。可以理解，根据具体的换热温度及换热介质，上壳体还可以采用类型的合金钢材料制作；当然内壳也可以采用整体制作，并整体采用合金钢材料制作。

上封头组合件安装在内壳的上端，并与内壳之间设置有供冷媒通过的孔道，下管板21密封地安装在内壳的下端，下管板与内壳的下封头28之间形成有第二空腔23，下管板21与内壳的上封头27之间形成第三空腔24；

在本实施例中，管程上封头19通过连杆26固定在内壳的上封头27的内壁上，管程上封头19与内壳的内壁之间有间隙，作为冷媒通过的孔道。

在内壳腔体内还设置有折流杆、若干根换热管和至少一个分气盒，所述若干根换热管的上端贯穿上管板并连通第一空腔，所述若干根换热管的下端贯穿下管板并连通第二空腔；上述至少一个分气盒中的任一分气盒具有至少一个封闭内腔，所述若干根换热管中的至少一根换热管由至少两段分换热管组成，同一根换热管的相邻两段分换热管通过一个封闭空腔连通。

请同时参阅图3，在本实施例中，仅设置有一个分气盒9，该分气盒9设置有一个封闭空腔91，所有换热管均分为上分换热管8和下分换热管11，上分换热管的下端和下分换热管的上端均连通分气盒9的封闭空腔91，使上分换热管和下分换热管连通。上分换热管采用铬镍合金钢管制作，下分换热管采用碳钢管制作。

在本实施例中，所有换热管均采用波纹管制作，其中上分换热管8和下分换热管11的两端均设置有安装段，用于与上管板、下管板和分气盒连接，连接方式采用焊接，可以理解，根据不同的需要，连接方式也可以采用胀接。在图3中，上分换热管8的上端81和下端82为安装段，下分换热管11与上分换热管8的结构类似。

可以理解，分气盒也可以设置两个、三个、四个，以及更多个，具体的设置数量可根据安装及检修的方便合理设置。

可以理解，每根换热管也可以为成三段、四段，乃至更多段分换热管，并根据具体的换热介质和换热温度将同一根换热管的多段换热管采用不同的材料进行制作，以达到质量和成本的合理平衡。

在本实施例中折流杆从下至上分为多层布置，每层固定在一个圆环上，园环通过连接杆上下串接，并固定到内壳的内壁上。当然也可将上述圆环单个固定在内壳的内壁上，或直接将折流杆固定在内壳的内壁上。

在内壳与外壳之间具有间隙6，所述间隙6环绕内壳布置，使外壳12、内壳以及下管板21之间形成第四空腔25；冷媒进口5连通第四空腔，在内壳的壳体上设置有连通第三空腔24与第四空腔25的冷媒通孔14，冷媒通孔14布置在内壳的壳体相对下管板21与上管板20之间的区域；在本实施例中，冷媒通孔14布置在相对于上管板、更靠近下管板21的区域，冷媒通孔14有数个，并环绕下壳体10周向布置。

冷媒出口3通过冷媒出气管4连通第三空腔24，热媒进口1通过热媒进气管2连通第一空腔22，热媒出口16通过热媒出气管15连通第二空腔23。

在本实施例中，折流杆包括横向折流杆18和纵向折流杆17，横向折流杆和纵向折流杆均水平布置，且相互垂直。