专利名称：管壳式换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种换热器，尤其是一种管程流动通道横截面积可调的换热器，具体地说是一种管壳式换热器。
背景技术：
众所周知，管壳式换热器通常由管箱、壳体和管束构成，管箱设有管程进口接管和管程出口接管，壳体设有壳程进口接管、壳程出口接管等部件，管束由换热管构成，所有换热管形成一整体的通道，各换热管内的流体流量无法独立调节。在异常工况下，管程流体温度高于正常值时，常规管壳式换热器的传统处理方法是，通过与管壳式换热器并联的管路，调节管程进口流体的流量，使壳程流体温度恢复至正常值；减负荷运行，管程流体流量低于正常值时，常规管壳式换热器无调节手段。前述情形，均降低管程流体在换热管内的流速，减小管程流体的传热系数，换热器难以稳态运行，增加管内流体在换热器内的停留时间，这对热敏性流体尤为不利。中国专利公告号CN 201909566 U，公告日2011年7月27日，实用新型专利的名称为多通道管壳式换热器，该申请案公开了一种多通道管壳式换热器，该换热器的壳体上设有一条或两条壳程流体的旁路通道，通过调节旁路通道的流体流量，使管程流体出口温度可在一定范围内调节，此种换热器对壳程流体的流量和流速具有一定的可控性。其不足之处是对管程流体的流量和流速无法控制。中国专利公告号CN 201964796 U，公告日2011年9月7日，实用新型专利的名称为一种换热面积可调的热交换器，该申请案公开了一种换热面积可调的热交换器，该热交换器由管束、散热片和两端管板构成，该换热器设置三个分流器，分流器将管束分成三个形成独立通道的子管束，每一独立通道的出口处设置电磁阀。此种换热器管束外介质为环境空气，不适用于管束外介质为工艺介质的石油、化工等行业；分流器数量限定为三个，对石油、化工等行业的可操作性相对有限；阀门为电磁阀，对于调节要求不高的场合没有必要性；阀门设置在独立通道的出口处，当管程走高温介质时，可能需提高管束的材质要求。
发明内容本实用新型的目的是针对现有的管壳式换热器存在的流量和调速不可调的问题，设计一种换热面积和流体流量可调的管壳式换热器。本实用新型的技术方案是一种管壳式换热器，它包括管箱I、壳体2和换热管3，管箱I与管程进口接管8，管箱I与壳体2相连，换热管3安装在壳体2中，其特征是所述的换热管3被安装在管箱I与壳体2连接处的管板5和隔板6分隔成若干子管束4，每个子管束4均形成一独立通道，各独立通道均与管程进口接管8相连通。组成子管束4的换热管3的数量至少为一根。各子管束4的进口端通过阀门7与管程进口接管8相连。[0011]所述的阀门7位于管箱I中或位于管箱I外。所述的管箱I连接有管程出口接管9，在管程进口接管8与管程出口接管9之间连接有芳路通道10。所述的旁路通道10上设置有阀门7，阀门7的阀体位于管箱I内或管箱I外。所述的阀门7为手动、气动、液动、电动、电-气联动、电-液联动或电磁驱动阀门。所述的换热管3为直管、U形管或套管。本实用新型的有益效果I.本实用新型的管壳式换热器，通过阀门可调节各子管束的管内流体的流量和流速。2.本实用新型的管壳式换热器，各子管束的管内流体的流量和流速的可调性，使得换热器的换热系数和换热面积具有可调性，便于控制管壳式换热器出口流体的温度等工艺参数，管壳式换热器便于稳态运行，特别是当壳程为沸腾传热时，壳程易于维持核状沸腾状态。3.本实用新型的管壳式换热器，各子管束的管内流体的流量和流速的可调性，使得管程流体在管壳式换热器内的停留时间具有可调性，这对热敏性介质尤其有利。4.本实用新型的管壳式换热器，当管程进口温度高于正常值或生产负荷高于正常值时，通过调节管程旁路的流体流量，可调节换热器的传热温差，控制管壳式换热器出口的流体温度等工艺参数。5.本实用新型的管壳式换热器，管程旁路与管壳式换热器为一体，制造、安装方便，可节省管道材料。
图I为本实用新型的管壳式换热器的管箱结构示意图之一。图2为本实用新型的管壳式换热器的管箱结构示意图之二。图3为本实用新型的管壳式换热器的管箱结构示意图之三。图4为本实用新型的管壳式换热器的管箱结构示意图之四。图5为本实用新型的管壳式换热器的管箱结构示意图之五。图6为本实用新型的管壳式换热器的管箱结构示意图之六。图7为本实用新型的管壳式换热器的管箱结构示意图之七图8为本实用新型的管壳式换热器的管箱结构示意图之八。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。如图1-8所示。一种管壳式换热器，由管箱I、壳体2和子管束4构成，子管束4至少有一根以上的换热管3构成，换热管3可根据需要采用直管、U形管或套管，管箱I设有管程进口接管8和管程出口接管9，壳体2设有壳程进口接管和壳程出口接管，上述结构与常规管壳式换热器的结构相同，各部件的作用也相同。本实用新型的关键是使换热管3的进口端在管箱I内被管板5和隔板6分隔成若干子管束4。[0033]图I所示的是本实用新型的管壳式换热器之一，在管程流体进口端的管箱I内，换热管3被管板5和隔板6分隔成3个子管束4，换热管3的管内流体进口端固定在同一管板5上，在管程进口接管8与各子管束4间的通道上均设有阀门7，阀门7的阀体位于管箱I内。图2所示的本实用新型的管壳式换热器之二，在管程流体进口端的管箱I内，换热管3被管板5和隔板6分隔成3个子管束4，归属同一子管束4的换热管3的管内流体进口端固定在同一管板5上，归属不同子管束4的换热管3的管内流体进口端固定在不同的管板5上，在管程进口接管8与各子管束4间的通道上均设有阀门7，阀门7的阀体位于管箱I内。图3是图I的一种等效形式，其区别在于将阀门7安装在管箱I的外部，图4是图2的一种等效形式，它与图2的区别也是将阀门7安装在管箱I的外部。本实用新型的另一发明点是在管程进口接管和管程出口接管间设有旁路通道。图5所示的本实用新型的管壳式换热器之五，在管程流体进口端的管箱I内，换热管3被管板5和隔板6分隔成3个子管束4，换热管3的管内流体进口端固定在同一管板5上，在管程进口接管8与各子管束4间的通道上均设有阀门7，在管程进口接管8和管程出口接管9之间设有旁路通道10，旁路通道10上设有阀门7，阀门7的阀体位于管箱I内。图6所示的本实用新型的F型管壳式换热器，在管程流体进口端的管箱I内，换热管3被管板5和隔板6分隔成3个子管束4，归属同一子管束4的换热管3的管内流体进口端固定在同一管板5上，归属不同子管束4的换热管3的管内流体进口端固定在不同管板5上，在管程进口接管8与各子管束4间的通道上均设有阀门7，在管程进口接管8和管程出口接管9之间设有旁路通道10，旁路通道10上设有阀门7，阀门7的阀体位于管箱I内。作为与图5等效的结构形式，图7所示的换热器与图5的区别在于将阀门7安装在管箱I外。作为与图6等效的结构形式，图8所示的换热器与图6的区别在于将阀门7安装在管箱I外。在异常工况下，管程进口接管8的流体流量高于正常值时，通过旁路通道10上阀门7的开度增加，可使换热管3管内流体的流量和流速维持正常值，换热管3的温度场分布保持稳定，管壳式换热器处于稳态操作，壳程流体的工艺参数可有效控制。在异常工况下，管程进口接管8的流体流量低于正常值时，通过各子管束4所对应的阀门7的开度调节，调整管壳式换热器处于工作状态的换热面积，可使部分子管束4内的流体流速维持或基本正常值，管壳式换热器处于稳态操作，壳程流体的工艺参数可有效控制，特别是对于热敏性介质，便于满足其在管壳式换热器内停留时间的要求。若没有阀门7的调节，管程出口接管9的流体温度很可能低于正常值。在异常工况下，管程进口接管8的流体温度高于正常值时，若没有旁路通道10的调节手段，对于壳程流体无相变的管壳式换热器，壳程流体出口温度将升高；而对于壳程为产蒸气或蒸汽的管壳式换热器，换热管两侧传热温差增大，换热管3外壁处流体的过热度增大，使壳程流体状态由核状沸腾朝膜状沸腾移动，当过热度超过临界温度差时，单位换热面积的蒸气或蒸汽的产量下降，管壳式换热器的换热性能下降，甚至产生严重事故；在图5、图6、图7、图8所示的本实用新型的管壳式换热器，通过旁路通道10上阀门7的调节，可避免前述不足之处。在异常工况下，管程进口接管8的流体温度低于正常值时，若子管束4的调节手段，对于壳程流体无相变的管壳式换热器，壳程流体出口温度和管程流体出口温度将降低；而对于壳程为产蒸气或蒸汽的管壳式换热器，管程流体出口温度将降低，换热管两侧传热温差减小，换热管3外壁处流体的过热度减小，使壳程流体状态由核状沸腾朝自然对流移动，单位换热面积的蒸气或蒸汽的产量下降，管壳式换热器的换热性能下降；在图5、图6、图7、图8所示的本实用新型的管壳式换热器，通过旁路通道10上阀门7的调节，可使管程流体出口温度、壳程流体出口温度、单位换热面积的蒸气或蒸汽的产量便于维持正常值，满足工艺要求。阀门7的阀体可位于管箱I内，如图I、图2、图5、图6所不的管壳式换热器的管箱；也可位于管箱I外，如图3、图4、图7、图8所示的管壳式换热器的管箱。子管束4的数量和子管束4所拥有的换热管3的根数，依据工艺条件进行确定。各阀门7可采用手动、气动、液动、电动、电-气联动、电-液联动或电磁驱动阀门中的任意一种加以实现。 当然，以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。本实用新型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1.一种管壳式换热器，它包括管箱(I)、壳体(2)和换热管(3)，管箱(I)与管程进口接管(8)，管箱(I)与壳体(2)相连，换热管(3)安装在壳体(2)中，其特征是所述的换热管(3)被安装在管箱(I)与壳体(2)连接处的管板(5)和隔板(6)分隔成若干子管束(4)，每个子管束(4 )均形成一独立通道，各独立通道均与管程进口接管(8 )相连通。
2.根据权利要求I所述的管壳式换热器，其特征是组成子管束(4)的换热管(3)的数量至少为一根。
3.根据权利要求I或2所述的管壳式换热器，其特征是各子管束(4)的进口端通过阀门(7)与管程进口接管(8)相连。
4.根据权利要求3所述的管壳式换热器，其特征是所述的阀门(7)位于管箱(I)中或位于管箱(I)外。
5.根据权利要求I所述的管壳式换热器，其特征是所述的管箱(I)连接有管程出口接管(9)，在管程进口接管(8)与管程出口接管(9)之间连接有旁路通道(10)。
6.根据权利要求5所述的管壳式换热器，其特征是所述的旁路通道(10)上设置有阀门(7)，阀门(7)的阀体位于管箱(I)内或管箱(I)外。
7.根据权利要求3或6所述的管壳式换热器，其特征是所述的阀门(7)为手动、气动、液动、电动、电-气联动、电-液联动或电磁驱动阀门。
8.根据权利要求I所述的管壳式换热器，其特征是所述的换热管(3)为直管、U形管或套管。
专利摘要一种管壳式换热器，它包括管箱(1)、壳体(2)和换热管(3)，管箱(1)与管程进口接管(8)，管箱(1)与壳体(2)相连，换热管(3)安装在壳体(2)中，其特征是所述的换热管(3)被安装在管箱(1)与壳体(2)连接处的管板(5)和隔板(6)分隔成若干子管束(4)，每个子管束(4)均形成一独立通道，各独立通道均与管程进口接管(8)相连通。本实用新型的管壳式换热器换热面积可调节，在工艺操作调节发生变化时，通过调节各子管束和旁路通道内流体的流量，可灵活控制所述管壳式换热器的各工艺参数。
文档编号F28D7/00GK202582280SQ20122022383
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者张结喜, 肖陈长, 吕航 申请人:南京国昌化工科技有限公司