本发明涉及一种内置分布套筒式高效热交换器，广泛运用于石油炼化及医药制造、发电等行业。
背景技术：
据统计在石油炼化行业中热交换设备的投资占全部工艺设备总投资的35％～40％,现如今绝大多数管壳式换热器换热效率都很低下，使用寿命很短；传热介质在壳体内快速流动时，由于折流板的作用以及接管开孔位置的影响，使得在设备壳体内产生流体效应，产生局部的换热死区，这部分区域的换热管无法与传热介质很好的接触，使得换热面积的严重浪费，导致换热效率的下降；大量的热能白白流失、浪费严重，并增加了额外热能的补充，使得炼化成本增高，并给环境带来了不可避免的污染；常规换热器一般都采用了折流板的结构，介质在壳体内的流动方向与换热管的排列方向相垂直，流体快速横向冲刷换热管，造成换热管震动严重，使得换热管与管板焊接处发生泄漏的机率升高，设备使用寿命下降。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：提供一种提高换热设备的换热效率，有效利用介质热能，延长设备使用周期的内置分布套筒式高效热交换器。
本发明所述的内置分布套筒式高效热交换器，包括外壳、换热管、折流组件、管板及管箱，其特征在于：外壳和换热管之间设置套筒，套筒上分布有工艺孔，套筒内部通过折流组件支撑固定换热管，折流组件沿套筒轴向分布，折流组件包括折流圈，折流圈内布置有折流杆，换热管分别通过折流杆支撑，折流圈通过定距管、方钢骨架进行定位及固定。
所述的外壳的顶部为壳程进口，底部为壳程出口，套筒上的工艺孔数量从正冲壳程出口区域往两侧成逐渐增多趋势分布。
所述的套筒上部45°至315°设置矩形开孔，套筒下部135°至225°开设圆孔，矩形开孔和圆孔分别沿套筒轴向分布。
所述的套筒上部45°至315°设置圆孔，套筒下部135°至225°开设矩形开孔，矩形开孔和圆孔分别沿套筒轴向分布。
所述的壳程进口和壳程出口均设置在外壳的中部，外壳底部设置鞍座。
所述的折流组件平行设置，相邻的四个折流组件为一组，折流组件中折流杆分为水平布置的第一折流组件和折流杆竖直布置的第二折流组件，第一折流组件和第二折流组件间隔交替布置，换热管分别位于同一组折流杆形成的矩形框中。一组折流组件中，第一折流组件的折流杆均水平布置，在实际应用中，为了使每根换热管在上下左右四个不同方向由折流杆加以支撑固定，第一个水平布置的折流杆之前的间距和第三个水平布置的折流杆之间的间距不同，同样，第二折流组件中的折流杆均为竖直布置，竖直的折流杆之间的间距也不同。
所述的换热管设置为u形换热管，换热管的两平行边水平布置，开口端均固定在管板上，管板通过紧固组件分别连接管箱和外壳。
所述的套筒外部通过支撑组件支撑，支撑组件包括环形分布在套筒外侧和外壳内侧之间的支撑板。
所述的套筒与外壳两端均通过两个变径封头相衔接。
为改善热交换设备所存在的以上问题，本发明采用了内置套筒结构，套筒进行工艺开孔，壳程介质入口方向开设大尺寸矩形开孔，让介质充分无阻碍进入换热区域，壳程出口方向，工艺开孔分为若干区域，根据壳程入口介质流速及流量要求，分别在不同区域开设不同数量的工艺孔，正冲壳程出口区域开孔数量较少，往两侧开孔数量成逐渐增多趋势分布。根据管壳程介质的密度、物理特性、壳程介质进入和流出的方向等可以分别设置不同孔径及数量的工艺孔。以满足提高换热率的要求。为防止壳程传热介质快速流出换热区域，使介质流体在壳体内充分分布，均匀传热，增加了壳体内换热管与传热介质的接触面积，减小了传热死区的存在，有效利用了换热管有限的换热面积，充分增强了传热效率；本设计还采用了折流杆结构代替了传统的弓形折流板结构进行折流及换热管的固定，圆柱形折流杆固定在折流圈上组成一个折流结构，四组折流杆结构为一组，使每根换热管在上下左右四个不同方向由折流杆加以支撑固定，使壳体内流体由横向流动转变为平行流动，降低了流体的流动阻力，从而减小了壳程侧压力降，有效地克服了因介质横向冲刷换热管所引起的管束振动，进一步削弱了因换热管震动而引起的管头开裂泄露的情况发生，延长了设备的使用寿命并降低了设备运行所产生的噪声；折流杆结构所具有的纵向扰流效果要远远优于折流板所具有横向扰流效果，也使得设备的传热效率进一步提高；本设计采用u型管换热器为原型进行改进设计，也进一步发挥了u型管热交换器本身所具备的优势，相比固定管板式换热器u型管结构可以在壳体内自由伸缩，这样就消除了在换热过程中，由于换热管热胀冷缩所引起管头与管板及壳体与管板焊接焊缝的局部应力破坏，因此使用寿命要比固定板式要长，并且当管束发生严重腐蚀泄露情况时，可以更换管束，原有壳体可以依旧使用，节约了炼化维护维修成本，而固定管板式热交换设备发生严重不可修泄露时，无法更换管束，更新成本较高，并且u型管换热器管程介质在换热管内流通的路径较长，相比固定管板式增加了与传热介质接触的时间，从而可以接受更多的热量，换热效果较好；相比浮头式换热器，u型管换热器在材料上节约了一端的管板、三件大法兰及其勾圈等大型锻件，因此设备的制造成本上要远远低于浮头式换热器。
本发明的有益效果是：
不仅减小了换热死区的存在，提高了换热设备的换热效率，有效利用了介质热能，延长了设备的使用周期，降低了设备运行所产生的噪声，而且制造成本不高，制造工艺和传统换热设备相当，无需增加额外的加工设备和设施，值得推广利用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中换热管和折流组件的结构示意图。
图3是图2的左视结构示意图。
图4是第一折流组件的结构示意图之一。
图5是第二折流组件的结构示意图之一。
图6是第一折流组件的结构示意图之二。
图7是第二折流组件的结构示意图之二。
图8是外壳和套筒的结构示意图。
图9是图8的截面结构示意图。
图10是矩形开孔的分布结构示意图。
图11是圆孔的分布结构示意图。
图中：1、管箱；2、管板；3、支撑组件；4、外壳；5、折流组件；5-1、第一折流组件；5-1-1、第一折流杆；5-2、第二折流组件；5-2-1、第二折流杆；6、换热管；7、套筒；8、鞍座；9、壳程进口；10、壳程出口；11、矩形开孔；12、圆孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述：
如图1～图11所示，本发明所述的内置分布套筒式高效热交换器，包括外壳4、换热管6、管板2及管箱1，外壳4和换热管6之间设置套筒7，套筒7上分布有工艺孔，套筒7内部通过折流组件5连接换热管6，折流组件5沿套筒7轴向分布，折流组件5包括折流圈，折流圈内布置有折流杆，换热管6分别通过折流杆支撑。外壳4的顶部为壳程进口9，底部为壳程出口10，套筒7上的工艺孔数量从正冲壳程出口10区域往两侧成逐渐增多趋势分布。套筒7上部45°至315°设置矩形开孔11，套筒7下部135°至225°开设圆孔12，矩形开孔11和圆孔12分别沿套筒轴向分布。或者套筒7上部45°至315°设置圆孔12，套筒7下部135°至225°开设矩形开孔11，矩形开孔11和圆孔12分别沿套筒轴向分布。壳程进口9和壳程出口10均设置在外壳4的中部，外壳底部设置鞍座8。折流组件5平行设置，相邻的四个折流组件5为一组，折流组件5中折流杆分为水平布置的第一折流组件5-1和折流杆竖直布置的第二折流组件5-2，第一折流组件5-1和第二折流组件5-2间隔交替布置，换热管6分别位于同一组折流杆形成的矩形框中。圆柱形折流杆固定在折流圈上组成一个折流结构，四组折流组件为一组，使每根换热管6在上下左右四个不同方向由折流杆加以支撑固定。水平布置的折流杆为第一折流杆5-1-1，竖直布置的折流杆为第二折流杆5-2-1。换热管6设置为u形换热管，换热管6的两平行边水平布置，开口端均固定在管板2上，管板2通过紧固组件分别连接管箱1和外壳4。套筒7外部通过支撑组件3支撑，支撑组件3包括环形分布在套筒7外侧和外壳4内侧之间的支撑板。套筒7与外壳4两端均通过两个变径封头相衔接。
使用时，分别将换热介质通入管程和壳程，经过壳程和管程进行换热。