专利名称：热负荷可调式高效换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热交换设备，尤其是一种石化、化工、冶金和电力等行业中使用的恒流速换热器，具体地说是一种热负荷可调式恒流速高效换热器。
背景技术：
目前，在生产生活等许多领域，每天都在消耗大量能量。为使热能得到有效利用， 减少传递过程中热损失，提高设备热效率，要尽可能使换热器传热过程增强，效率提高；以 达到减少设备占用空间、减少设备制造的金属消耗量、或节约燃料、多产蒸汽、或使流体迅 速升温、冷却、或实现低值余热的充分回收等目的。增强传热措施主要有两条，即加大传热 温差和减少传热热阻。受工艺、环境、材料等因素的限制，工业设备中的传热温度一般是不 能随意改变的。加大传热温差还会增大不可逆损失，所以通过增加传热温差来增强传热在 很多场合是不采用的。传热热阻由多个串联环节组成，减小热阻最大环节的传热热阻，对改 善传热系数效果最显著。换热器金属材料导热系数大，厚度小，热阻较低。此外提高流速、增强扰动可以降 低传热热阻。但流速大则机械能损失也大，所以增强流体扰动、减薄及破坏层流底层，成了 人们长期坚持不懈的主攻方向，如波纹管、槽道管、缠绕管、螺纹管、翅片管等，极大地减薄 及破坏了层流底层，传热系数比较高。换热器在国民经济特别是在石油、化工领域的使用量巨大。而现有的换热器均为 单台安装，用途单一，无法根据负荷大小进行组合调节，造成占地面积大，资源浪费严重，生 产成本居高不下，与此同时现有的换热器中安装的换热管形式单一，进口速度和出口速度 不一致，为了使进出口速度保持一致，则必须外加动力，对此尚无好的解决方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有的换热器存在的负荷不可调，换热管管径一致造成出口 端流速低、换热效率低的问题，设计一种恒流速热负荷可调多段高效换热器。本发明的技术方案是—种热负荷可调式高效换热器，它包括前管箱1、后管箱8和筒体3，筒体3上设有 与其内部相通的介质入口 7和介质出口 10，在筒体3中安装有换热管束5，筒体3的两端各 安装有一个支承换热管束5的管板2，所述的两个管板2分别与前管箱1和后管箱8相连， 其特征是组成换热管束5中的换热管4为多变径管，多变径管的前后管径大小可互变，且靠 近前管箱1 一端的换热管4的管径大于靠近后管箱8 一端的管径，所述换热管4的一端与 前管箱1相通，另一端与后管箱8相通。所述的变径换热管4为整体锥管或由几段不同直径的圆柱管组成，不同直径的圆 柱管之间通过锥管相连。所述的筒体3由二段以上组成，每个筒体3的两端均安装有管板2，相邻筒体3之 间通过连接管箱12相连，每个筒体3上均设有相应的介质入口 7和介质出口 10，每个筒体3中均安装有由变径换热管4组成的换热管束。所述的筒体3由二段以上组成，每个筒体3的两端均安装有管板2，相邻筒体3之 间通过连接管箱12相连，每个筒体3上均设有相应的介质入口 7和介质出口 10，每个筒体 3中均安装有由换热管4组成的换热管束，不同筒体3中的换热管4的管径不同，且呈递减 规律分布，即越靠近前管箱1一端的筒体3中的换热管4的直径越大。所述的换热管4为波纹管、槽道管、缠绕管、螺纹管、翅片管或其组合。本发明的有益效果本发明实现了一台换热器可使用多种流体(介质)，换热器可根据多种流体(介 质)的负荷设计进行调整，灵活性非常强，比普通列管类换热器换热效果好。换热管可采用 内波外螺纹管、波纹管、槽道管、螺纹管、波节管及高热通量管等结构，用以进行管程介质强 化传热，实现了管、壳程两介质同步强化传热。本发明的换热器采用可拆卸结构，可对换热器进行更换，这样不仅节约资源，而且 降低生产成本。本发明首次采用了多变径换热管，由于出口端管径变小，使经过热交换后的流体 仍能保持较高的流速通过换热管，保证了热交换效率的恒定不变，克服了传统的换热器存 在的出口端速度小需外加动力的弊端。本发明的热流体可从前管箱进入，经过多个管束的管程和连通管箱和后管箱，使 热流体从高温降到低温，被加热的冷流体分别从介质入口进入多个换热管束的壳程，从介 质出口出来，由于采用多个筒体，被加热的冷流体可以是同一种冷流体，也可以是不同的冷 流体，实现了一机多用。本发明还可使冷流体从前管箱进入，经过多个管束的管程和连通管箱和后管箱， 使冷流体从低温升到高温，被冷却的热流体分别从介质入口进入多个管束的壳程再从介质 出口出来，被冷却的热流体可是同一种热流体，也可以是不同的热流体。实现了一机多用。本发明流程各部位相互独立分散布置，设备体积小，便于拆卸，日常维护、检修方 便。其中的任意一段换热管束损坯后，可拆下进行检修，而不影响设备的正常使用。
图1是本发明的结构示意图之一。图2是本发明的变径换热管的示意图。图3是本发明的结构示意图之二。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。实施例一。如图1、2所示。一种恒流速、热负荷可调式高效换热器，它包括前管箱1、后管箱8和筒体3，筒体3 上设有与其内部相通的介质入口 7和介质出口 10以及排气口 6、放净口 11，介质入口 7和 介质出口 10成对安装，可以为一对，也可为几对，图1中为两对结构，如果从两个介质入口 7 进入筒体3的介质不同，也可在筒体3中增加隔板来实现不同介质在同一个筒体3中进行热交换。筒体3整体支承在鞍座9上，在筒体3中安装有换热管束5，筒体3的两端各安装 有一个支承换热管束5的管板2，所述的两个管板2分别与前管箱1和后管箱8相连，组成 换热管束5中的换热管4为变径管，且靠近前管箱1 一端的换热管4的管径大于靠近后管 箱8 —端的管径，所述换热管4的一端与前管箱1相通，另一端与后管箱8相通。具体实施 时变径换热管4为整体锥管，也可为图2所示的由几段不同直径的圆柱管组成，不同直径的 圆柱管之间通过锥管相连。由图1可以看出，热流体可从前管箱1进入，经过换热管束5和后管箱8，使热流体 从高温降到低温，被加热的冷流体分别从介质入口 7进入换热管束的壳程，从介质出口 10 出来。
通过增加隔板可加热不同的介质。本实施例还可使冷流体从前管箱1进入，经过换热管束5的管程和后管箱8，使冷 流体从低温升到高温，被冷却的热流体分别从介质入口 7进入再从介质出口 10出来。通过使用隔板或实现对不同介质的冷却。实施例二。如图2、3所示。本实施例与实施例一不同的是筒体3采用多个组合，如图3所示，相当于将多个换 热器组合在一起相互之间通过连接管箱12相连，每个筒体3上均设有相应的介质入口 7和 介质出口 10，每个筒体3中均安装有由换热管4组成的换热管束5。每个筒体3中安装的 换热管4可全部或部分采用变径管，变径管可采用锥形管，也可采用图2所示的变径管。由 于筒体3由多个组成，因此也可将其中安装的换热管4设计成不同的管径，越靠近前管箱1 的筒体3中的换热管4的直径越大(从前管箱进入的是热流体，反之，直径越小)。由图3可见，本发明的热流体可从前管箱1进入，经过多个管束5的管程和连通管 箱12和后管8，使热流体从高温降到低温，被加热的冷流体分别从介质入口 7进入多个换热 管束5的壳程，从介质出口 10出来，由于采用多个筒体，被加热的冷流体可以是同一种冷流 体，也可以是不同的冷流体，实现了一机多用。本发明还可使冷流体从前管箱1进入，经过多个管束5的管程和连通管箱12和后 管箱8，使冷流体从低温升到高温，被冷却的热流体分别从介质入口 7进入多个管束的壳程 再从介质出口 10出来，被冷却的热流体可是同一种热流体，也可以是不同的热流体。实现 了一机多用。为了提高换热效率，实施例一、二中的换热管4可采用波纹管、槽道管、缠绕管、螺 纹管、翅片管中的一种或其组合。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求
一种热负荷可调式高效换热器，它包括前管箱(1)、后管箱(8)和筒体(3)，筒体(3)上设有与其内部相通的介质入口(7)和介质出口(10)，在筒体(3)中安装有换热管束(5)，筒体(3)的两端各安装有一个支承换热管束(5)的管板(2)，所述的两个管板(2)分别与前管箱(1)和后管箱(8)相连，其特征是组成换热管束(5)中的换热管(4)为多变径管，且靠近前管箱(1)一端的换热管(4)的管径大于靠近后管箱(8)一端的管径，多变径管的前后管径大小可互变，所述换热管(4)的一端与前管箱(1)相通，另一端与后管箱(8)相通。
2.根据权利要求1所述的热负荷可调式高效换热器，其特征是所述的变径换热管(4) 为整体锥管或由几段不同直径的圆柱管组成，不同直径的圆柱管之间通过锥管相连。
3.根据权利要求1所述的热负荷可调式高效换热器，其特征是所述的筒体(3)由二段 以上组成，每个筒体⑶的两端均安装有管板(2)，相邻筒体(3)之间通过连接管箱(12)相 连，每个筒体(3)上均设有相应的介质入口(7)和介质出口(10)，每个筒体(3)中均安装有 由变径换热管(4)组成的换热管束。
4.根据权利要求1所述的热负荷可调式高效换热器，其特征是所述的筒体(3)由二段 以上组成，每个筒体⑶的两端均安装有管板(2)，相邻筒体(3)之间通过连接管箱(12)相 连，每个筒体(3)上均设有相应的介质入口(7)和介质出口(10)，每个筒体(3)中均安装有 由换热管(4)组成的换热管束，不同筒体(3)中的换热管(4)的管径不同，且呈递减或递增 规律分布，即越靠近前管箱(1) 一端的筒体(3)中的换热管(4)的直径越大或越小。
5.根据权利要求1所述的热负荷可调式高效换热器，其特征是所述的换热管(4)为波 纹管、槽道管、缠绕管、螺纹管、翅片管或其组合。
全文摘要
一种热负荷可调式高效换热器，它包括前管箱(1)、后管箱(8)和筒体(3)，筒体(3)上设有与其内部相通的介质入口(7)和介质出口(10)，在筒体(3)中安装有换热管束(5)，筒体(3)的两端各安装有一个支承换热管束(5)的管板(2)，所述的两个管板(2)分别与前管箱(1)和后管箱(8)相连，其特征是组成换热管束(5)中的换热管(4)为多变径管，且靠近前管箱(1)一端的换热管(4)的管径大于靠近后管箱(8)一端的管径，多变径管的前后管径大小可互变，所述换热管(4)的一端与前管箱(1)相通，另一端与后管箱(8)相通。本发明具有热负荷可调，同时适合多种介质，结构简单，维修更换方便，换热效率高的特点。
文档编号F28D7/16GK101871738SQ20101020642
公开日2010年10月27日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年6月22日
发明者刘世平, 刘丰, 郭宏新, 马明 申请人:江苏中圣高科技产业有限公司