一种矩阵式套管换热器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种矩阵式套管换热器，其特征在于，包括相互并联的大小相同的多个套管组，每个套管组包括串联连接的位于同一平面的若干个第一套管和若干个第二套管，所述第一套管为直套管，所述第二套管为180°弯套管，包括第二壳程和第二管程，第二管程管径小于第二壳程管径，第二管程在第二壳程内部从第二壳程的一端直线延伸至第二壳程外部，然后以180°弯曲至第二壳程的另一端直线方向上的外部，再直线延伸进入第二壳程内部直至回到第二壳程的另一端；每个套管组包括入水口、出水口、冷媒入口和冷媒出口。本发明的矩阵式套管换热器成本低、安装拆卸方便，还可以通过增加或减少套管组的数量以及套管组中第一套管的数量达到改变换热面积大小的效果。
【专利说明】一种矩阵式套管换热器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种换热器，具体的说是一种矩阵式套管换热器。
【背景技术】
[0002]换热器是一种被广泛应用于化工、石油、电力、医药、冶金、制冷等行业的通用设备。按其传热面的形状和结构进行分类，可分为管型、板型等换热器，而管型换热器又可分为蛇管式换热器、套管式换热器及管壳式换热器等。
[0003]套管式换热器是一种常见的换热器，其基本构造是两个不同直径的圆管，直径小的管(管程)套在直径大的管(壳程)里面，两种温度不同的流体分别在内管和外管中逆向或者同向流动，通过内管的管壁进行热量的交换。如CN201434620Y号专利《套管式换热器》所公开的管套式换热器由护壳和密闭设置在护壳内的壳程和管程组成，壳程和管程为两根管径尺寸不同标准的圆钢管，管程套装在壳程内，两者共同弯曲设置，在壳程的两端分别设有冷水入口和热水出口，在管程的两端分别设有冷媒入口和冷媒出口。两种不同介质可在壳程和管程内逆向流动或同向流动以达到换热的效果。
[0004]目前套管式换热器的安装空间受到限制，一方面套管式换热器为了达到一定的换热面积，需要将多段套管进行180度弯曲连接，同心圆管弯曲一般采用壳程包覆管程，管程焊接拆卸麻烦，安装和维修等不方便；另一方面套管式换热器一般固定体积，扩大或缩减体积必须重新设计制造，扩展或缩减不方便。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种矩阵式套管换热器，其采用一种新的连接方法，不仅成本低、安装拆卸方便，还可以通过增加或减少套管组的数量以及套管组中第一套管的数量达到较为方便地改变换热面积大小的效果。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0007]一种矩阵式套管换热器，其特征在于，包括相互并联的大小相同的多个套管组，每个套管组包括若干个第一套管和若干个第二套管，所述第一套管为直套管，包括第一壳程和设置于所述第一壳程内的第一管程，所述第一壳程和第一管程是同心圆管；所述第二套管为180°弯套管，包括第二壳程和第二管程，所述第二壳程是180°弯管，第二管程管径小于第二壳程管径，第二管程在第二壳程内部从第二壳程的一端直线延伸至第二壳程外部，然后以180°弯曲至第二壳程的另一端直线方向上的外部，再直线延伸进入第二壳程内部直至回到第二壳程的另一端，所述第一壳程和第二壳程的管径相同，所述第一管程和第二管程的管径相同；位于同一平面的若干个第一套管通过若干个第二套管串联连接，套管组的壳程包括互相连通的第一壳程与第二壳程，套管组的管程包括互相连通的第一管程与第二管程，每个套管组包括入水口、出水口、冷媒入口和冷媒出口，入水口和出水口分别设置于套管组管程的两端，冷媒入口和冷媒出口设置于套管组壳程的两端。
[0008]进一步地，每个套管组包括N个第一套管，其中N是大于I的自然数。[0009]进一步地，套管组有M个，其中M是大于I的自然数。
[0010]作为一种方式，所述套管组设置于竖直方向上，所述多个套管组横向排列。
[0011]进一步地，所述套管组还包括位于套管组两端的端套管，所述端套管是90°弯套管，包括第三壳程和第三管程，所述第三壳程从第一壳程端口 90°弯曲向套管组外侧延伸，所述第三管程从第一管程端口直线延伸并穿出所述第三壳程。
[0012]进一步地，所述矩阵式套管换热器还包括入水管、出水管、冷媒输入管和冷媒输出管，所述入水管与每个套管组的入水口连通，所述出水管与每个套管组的出水口连通，所述冷媒输入管与每个套管组的冷媒入口连通，所述冷媒输出管与每个套管组的冷媒出口连通。
[0013]再进一步，所述矩阵式套管换热器还包括便于固定所述矩阵式套管换热器的固定支架。
[0014]作为一种实施方式，所述第一套管与第二套管之间通过焊接方式密封连接。
[0015]作为另一种实施方式，所述第一套管与第二套管之间可拆卸式密封连接。
[0016]本发明的矩阵式套管换热器，与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0017](I)本发明的矩阵式套管换热器，第一套管的壳程和管程为两根管径尺寸不同的圆钢管，管程端部裸露于壳程外部，便于制作安装；第二套管是180°弯套管，它可以是独立零件，组装时可通过焊接方式或其它方式连接于第一套管，由于弯曲处的管程凸出，有利于焊接和安装；
[0018]( 2)本发明的矩阵式套管换热器，其第一套管与第二套管连接后可以呈弓形弯曲，即串联连接，还可以在此基础上矩阵式组装其次矩阵式排列，大大增加了热交换的面积；
[0019](3)本发明的矩阵式管套换热器，其占地面积可视场地和需求而确定，可根据实际需要形成N行M列矩阵(M、N可任取大于I的自然数)，有利于管式换热器换热面积的伸缩，操作灵活，而且既可以从纵向排列，也可以横向延伸；
[0020](4)本发明的矩阵式换热器结构简单，组合容易、成本低、能耗小、无污染、安装快捷方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明【具体实施方式】的矩阵式管套换热器单个套管组的结构示意图；
[0022]图2是本发明【具体实施方式】的矩阵式管套换热器单个套管组的第二套管结构示意图；
[0023]图3是本发明【具体实施方式】的矩阵式管套换热器单个套管组的端套管结构示意图；
[0024]图4是本发明【具体实施方式】的矩阵式管套换热器结构示意图；
[0025]图中1-第一套管，11-第一壳程，2-第二套管，21-第二壳程，22-第二管程，3-入水管，4-出水管，5-冷媒输入管，6-冷媒输出管，7-固定支架，8-端套管，81-第三壳程，811-冷媒出口，812-冷媒入口，82-第三管程，821-入水口，822-出水口。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]如图4所示，一种矩阵式套管换热器，包括相互并联的大小相同的多个套管组，形成7行10列的矩阵形状，还包括入水管3、出水管4、冷媒输入管5和冷媒输出管6和固定支架7。图1为矩阵式管套换热器单个套管组的结构示意图，每个套管组包括七个第一套管
1、六个第二套管、两个端套管8入水口 821、出水口 822、冷媒出口 811和冷媒入口 812。A水口 821和出水口 822分别设置在套管组管程的两端，冷媒出口 811和冷媒入口 812设置于套管组壳程的两端。每个套管组的入水口 821连接于入水管3，出水口 822连接于出水管4，冷媒出口 811连接于冷媒输出管6，冷媒入口 812连接于冷媒输入管5。
[0028]第一套管I为直套管，包括第一壳程11和设置于第一壳程11内的第一管程，第一壳程11和第一管程是同心圆管；如图2所示，第二套管2为180°弯套管，包括第二壳程21和第二管程22，第二壳程21是180°弯管，第二管程22管径小于第二壳程21管径，第二管程22在第二壳程21内部从第二壳程21的一端直线延伸至第二壳程21外部，然后以180°弯曲至第二壳程21的另一端直线方向上的外部，再直线延伸进入第二壳程21内部直至回到第二壳程21的另一端；如图3所示，端套管8是90°弯套管，包括第三壳程81和第三管程82，第三壳程81从第一壳程11端口 90°弯曲向套管组外侧延伸，第三管程82从第一管程端口直线延伸并穿出第三壳程81。第一壳程11、第二壳程21和第三壳程81的管径相同，第一管程、第二管程22和第三壳程83的管径相同；位于同一平面的七个第一套管I通过六个第二套管串联连接，并在两端连接分别连接一个端套管8，互相连通的第一壳程11、第二壳程21和第三壳程81形成套管组的壳程，互相连通的第一管程、第二管程22和第三管程82形成套管组的管程。
[0029]本实施例中，第一套管I与第二套管2之间通过焊接方式密封连接，在其它实施例中，第一套管I与第二套管2之间也可以是可拆卸式密封连接。如图2所示，第一套管I和第二套管2在a、b处密封对接。同样地，第一套管I和端套管8之间既可以是焊接方式密封连接，也可以是可拆卸式密封连接。
[0030]本实施例中，第一套管壳程与第二套管壳程之间在a、b处密封连接，可以是焊接也可以是快速接头或者其他方式；第二套管的第二壳程与第二管程之间在C、d处密封连接，可以是焊接或者其他方式；第二管程加工时，可以是通过一直管部分与弯管部分在e处密封连接。本实施例中，每个套管组均设置于竖直方向上，共有10个套管组横向排列相互并联。入水管3与每个套管组的入水口 821连通，出水管4与每个套管组的出水口 822连通，冷媒输入管5与每个套管组的冷媒入口 812连通，冷媒输出管6与每个套管组的冷媒出口 811连通。固定支架7用于将矩阵式套管换热器安装于指定位置，同时将10个套管组固定在一起。
[0031]在实际应用中，本发明的矩阵式套管换热器可视需求扩展到N层，在横向上扩展延伸到M个，即竖直方向上第一套管有N个，套管组有M个，其中M、N都是大于I的自然数。
[0032]在其它实施例中，每个套管组也可以设置于横向方向上，多个套管组之间竖向排列相互并联。
[0033]最后应说明的是:以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种矩阵式套管换热器，其特征在于，包括相互并联的大小相同的多个套管组，每个套管组包括若干个第一套管和若干个第二套管，所述第一套管为直套管，包括第一壳程和设置于所述第一壳程内的第一管程，所述第一壳程和第一管程是同心圆管；所述第二套管为180°弯套管，包括第二壳程和第二管程，所述第二壳程是180°弯管，第二管程管径小于第二壳程管径，第二管程在第二壳程内部从第二壳程的一端直线延伸至第二壳程外部，然后以180°弯曲至第二壳程的另一端直线方向上的外部，再直线延伸进入第二壳程内部直至回到第二壳程的另一端，所述第一壳程和第二壳程的管径相同，所述第一管程和第二管程的管径相同；位于同一平面的若干个第一套管通过若干个第二套管串联连接，套管组的壳程包括互相连通的第一壳程与第二壳程，套管组的管程包括互相连通的第一管程与第二管程，每个套管组包括入水口、出水口、冷媒入口和冷媒出口，入水口和出水口分别设置于套管组管程的两端，冷媒入口和冷媒出口设置于套管组壳程的两端。
2.根据权利要求1所述的矩阵式套管换热器，其特征在于:每个套管组包括N个第一套管，其中N是大于I的自然数。
3.根据权利要求1所述的矩阵式套管换热器，其特征在于:套管组有M个，其中M是大于I的自然数。
4.根据权利要求1所述的矩阵式套管换热器，其特征在于:所述套管组设置于竖直方向上，所述多个套管组横向排列。
5.根据权利要求1所述的矩阵式套管换热器，其特征在于:所述套管组还包括位于套管组两端的端套管，所述端套管是90°弯套管，包括第三壳程和第三管程，所述第三壳程从第一壳程端口 90°弯曲向套管组外侧延伸，所述第三管程从第一管程端口直线延伸并穿出所述第三壳程。
6.根据权利要求1所述的矩阵式套管换热器，其特征在于:还包括入水管、出水管、冷媒输入管和冷媒输出管，所述入水管与每个套管组的入水口连通，所述出水管与每个套管组的出水口连通，所述冷媒输入管与每个套管组的冷媒入口连通，所述冷媒输出管与每个套管组的冷媒出口连通。
7.根据权利要求1所述的矩阵式套管换热器，其特征在于:还包括便于固定所述矩阵式套管换热器的固定支架。
8.根据权利要求1所述的矩阵式套管换热器，其特征在于:所述第一套管与第二套管之间通过焊接方式密封连接。
9.根据权利要求1所述的矩阵式套管换热器，其特征在于:所述第一套管与第二套管之间可拆卸式密封连接。
【文档编号】F28F9/26GK103629955SQ201310597374
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】杨波, 曾宪京, 李志敏, 李茂东, 易显昭, 莫卓雄, 牟乐, 戴建红, 惠志全, 林金梅, 喻文, 关甲芬 申请人:广州市特种承压设备检测研究院, 广州市轻穗机械制造有限公司