一种立置重叠式换热器的制作方法

1.本发明涉及一种换热器，具体涉及一种立置重叠式换热器。


背景技术：

2.在工程实践中，有时需将高温气体降到接近常温的温度，这时使用一个换热器不能完成对高温气体降温的任务，需要将两个换热器串联起来使用。但是这样做会带来一些缺点，第一，介质需通过管道从上一级换热器输送到下一级换热器，沿途会产生一定的压力损失，造成能量浪费；第二，占用较多的安装空间，从而提高了工程的造价。


技术实现要素：

3.为解决上述，本发明提出了一种立置重叠式换热器。
4.本发明的技术方案：一种立置重叠式换热器，所述重叠式换热器包括外壳，所述外壳设置有气体进口、气体出口、排净口；所述外壳内由上至下依次安装有上壳程上管板、上壳程下管板、下壳程上管板、下壳程下管板，将外壳分成上下五段，外壳上一段与上壳程上管板围成上管箱空间，外壳上二段与上壳程上管板、上壳程下管板围成上壳程空间，外壳中间段与上壳程下管板、下壳程上管板围成中管箱空间，外壳下二段与下壳程上管板、下壳程下管板围成下壳程空间，外壳下一段与下壳程下管板围成下管箱空间，所述上壳程空间内安装有上管束换热管，构成一级换热器，所述下壳程空间内安装有下管束换热管，构成二级换热器；所述上管束换热管上端连通上管箱空间、下端连通中管箱空间，所述下管束换热管上端连通中管箱空间、下端连通下管箱空间；所述气体进口位于外壳顶部、连通上管箱空间，所述气体出口位于外壳底部侧壁，连通下管箱空间，所述排净口位于外壳底部、连通下管箱空间；所述外壳上设置有一次冷却水进口、一次冷却水出口、二次冷却水进口、二次冷却水出口，一次冷却水进口、一次冷却水出口连通上壳程空间，二次冷却水进口、二次冷却水出口连通下壳程空间。
5.所述上壳程空间内安装有上管束拉杆，上管束拉杆支撑固定上管束换热管；所述上壳程空间内还安装有弓形折流板，弓形折流板支撑固定上管束换热管，并在上壳程空间内形成关于中心面对称的正弦波一样的路径；一次冷却水进口居下、作为路径的起点、一次冷却水出口居上、作为路径的终点。
6.所述上壳程空间内安装有下管束拉杆，下管束拉杆支撑固定下管束换热管；所述下壳程空间内还安装有圆片折流板、圆环折流板，圆片折流板、圆环折流板支撑固定下管束换热管，并下壳程空间内形成关于轴线对称的波纹管状或者算盘珠形状路径；二次冷却水进口居下、作为路径的起点、二次冷却水出口居上、作为路径的终点。
7.所述外壳下二段上套装有集水夹套、分水夹套，外壳下二段与集水夹套围成集水
腔，外壳下二段与分水夹套围成分水腔，所述二次冷却水出口设置在集水夹套上，连通集水腔，所述二次冷却水进口设置在分水夹套上，连通分水腔，所述外壳下二段设置有集水窗口，集水窗口连通集水腔与下壳程空间，所述外壳下二段设置有分水窗口，由分水窗口连通分水腔与下壳程空间。
8.所述外壳下二段为筒状，所述二次冷却水进口、二次冷却水出口均正对外壳下二段；若干集水窗口绕外壳下二段一周全均匀分布，一集水窗口与二次冷却水出口相对，以该集水窗口为中心，两侧集水窗口的尺寸递增；若干分水窗口绕外壳下二段一周全均匀分布，一分水窗口与二次冷却水进口相对，以该分水窗口为中心，两侧分水窗口的尺寸递增。
9.所述集水窗口、分水窗口均为方形窗口。
10.所述外壳上一段为进口锥壳，外壳上二段为上壳程筒体，外壳中间段为过渡锥壳，外壳下二段为下壳程筒体，外壳下一段为管箱筒体与管箱封头，进口锥壳大端连接上壳程筒体上端，上壳程筒体下端连接过渡锥壳小端，过渡锥壳大端连接下壳程筒体上端，下壳程筒体下端连接管箱筒体上端，管箱筒体下端连接管箱封头，进口锥壳小端即所述气体进口，气体出口、排净口均设置在管箱封头上。
11.所述重叠式换热器还包括裙座，所述裙座支撑在外壳下，与外壳固定连接。
12.所述进口锥壳上设置有上人孔，过渡锥壳上设置有中人孔，管箱筒体上设置有下人孔。
13.本发明设计合理，构思巧妙，具备如下有益效果：1、采用立置重叠式结构，在此之前碰到需要大幅度降温的情况，通常采用两个卧式换热器串联起来完成大幅降温的任务。在两级换热器之间用管道连接，这样的结构就需要较大的安装空间，而且管道输送增加的阻力损失，增加了能量消耗。采用立置重叠式结构就完全克服了这些缺点。
14.2、让换热管内外的热冷流体互为逆流，即热流体向下运动，冷流体向上运动。这种逆流结构，提高了换热效率。
15.3、第二级换热器采用新型结构，使得其冷却能力更强。这中间包括两点：第一是第二级换热器的直径大于第一级换器直径，其换热管的数量更多，从而提高，冷却能力；第二是二次冷却水采用径向进入，和径向流出的方式，并且分水窗口口和集水窗口口的过流面积有所变化，同时配合采用圆形折流板和环形折流板组合，使得二次冷却水的在换热管间的流动更均匀一致，从而加强了冷却效果。这是因为如果采用过流面一样大的分水窗口，靠近二次冷却水进处的那个窗口进水量就大，随后逐渐变小，最远处窗口的进水量最小，通过设置窗口渐变的过流面，来抵消单位面积过流能力的变化，从而获得各个分水窗口口均匀一致的进水量。另外环形折流板所产生的围绕轴线的波纹管状的流动与弓形折流板所产生的关于中心面的正弦波状的流动相比，前者所产生的流场比后者更均匀。另外还有一点要说明的是，当气体冷却到与冷却水的温度比较接近时也就温差变小，要继续降温的难度就更大，所以必须采用有更强效果的冷却方法。集水窗口口也设置成变面积的也是一样的道理。
附图说明
16.图1是立置重叠式换热管结构示意图。
17.图2是分水窗处筒体展开示意图（沿二次冷却水进口中心处剪开）。
18.图中 群座1、管箱封头2、管箱筒体3、气体出口4、下壳程下管板5、分水夹套6、二次冷却水进口7、下管束换热管8、下壳程筒体9、圆片折流板10、圆环折流板11、下管束拉杆12、集水夹套13、二次冷却水出口14、下壳程上管板15、过渡锥壳16、中人孔17、上壳程下管板18、上管束换热管19、弓形折流板20、上管束拉杆21、上壳程筒体22、上壳程上管板23、进口锥壳24、气体进口25、上人孔26、一次冷却水出口27、一次冷却水进口28、集水窗口29、分水窗口30、下人孔31、排净口32。
具体实施方式
19.如图1-2所示，一种立置重叠式换热器，所述重叠式换热器包括外壳，所述外壳设置有气体进口25、气体出口4、排净口32；所述外壳内由上至下依次安装有上壳程上管板23、上壳程下管板18、下壳程上管板15、下壳程下管板5，将外壳分成上下五段，外壳上一段与上壳程上管板围成上管箱空间，外壳上二段与上壳程上管板23、上壳程下管板18围成上壳程空间，外壳中间段与上壳程下管板18、下壳程上管板15围成中管箱空间，外壳下二段与下壳程上管板15、下壳程下管板5围成下壳程空间，外壳下一段与下壳程下管板5围成下管箱空间，所述上壳程空间内安装有上管束换热管19，构成一级换热器，所述下壳程空间内安装有下管束换热管8，构成二级换热器；所述上管束换热管19上端连通上管箱空间、下端连通中管箱空间，所述下管束换热管8上端连通中管箱空间、下端连通下管箱空间；所述气体进口25位于外壳顶部、连通上管箱空间，所述气体出口4位于外壳底部侧壁，连通下管箱空间，所述排净口32位于外壳底部、连通下管箱空间；所述外壳上设置有一次冷却水进口28、一次冷却水出口27、二次冷却水进口7、二次冷却水出口14，一次冷却水进口28、一次冷却水出口27连通上壳程空间，二次冷却水进口7、二次冷却水出口14连通下壳程空间；所述上壳程空间内安装有上管束拉杆21，上管束拉杆21支撑固定上管束换热管19；所述上壳程空间内还安装有弓形折流板20，弓形折流板20支撑固定上管束换热管19，并在上壳程空间内形成关于中心面对称的正弦波一样的路径；一次冷却水进口28居下、作为路径的起点、一次冷却水出口27居上、作为路径的终点；所述上壳程空间内安装有下管束拉杆12，下管束拉杆12支撑固定下管束换热管8；所述下壳程空间内还安装有圆片折流板10、圆环折流板11，圆片折流板10、圆环折流板11支撑固定下管束换热管8，并下壳程空间内形成关于轴线对称的波纹管状或者算盘珠形状路径；二次冷却水进口7居下、作为路径的起点、二次冷却水出口14居上、作为路径的终点；所述外壳下二段上套装有集水夹套13、分水夹套6，外壳下二段与集水夹套13围成
集水腔，外壳下二段与分水夹套6围成分水腔，所述二次冷却水出口14设置在集水夹套13上，连通集水腔，所述二次冷却水进口7设置在分水夹套6上，连通分水腔，所述外壳下二段设置有集水窗口29，集水窗口29连通集水腔与下壳程空间，所述外壳下二段设置有分水窗口30，由分水窗口30连通分水腔与下壳程空间；所述外壳下二段为筒状，所述二次冷却水进口7、二次冷却水出口14均正对外壳下二段；六个集水窗口29绕外壳下二段一周全均匀分布，一集水窗口29与二次冷却水出口14相对，以该集水窗口29为中心，两侧集水窗口29的尺寸递增；六个分水窗口30绕外壳下二段一周全均匀分布，一分水窗口30与二次冷却水进口7相对，以该分水窗口30为中心，两侧分水窗口30的尺寸递增；所述集水窗口29、分水窗口30均为方形窗口；所述外壳上一段为进口锥壳24，外壳上二段为上壳程筒体22，外壳中间段为过渡锥壳16，外壳下二段为下壳程筒体9，外壳下一段为管箱筒体3与管箱封头2，进口锥壳24大端连接上壳程筒体22上端，上壳程筒体22下端连接过渡锥壳16小端，过渡锥壳16大端连接下壳程筒体9上端，下壳程筒体9下端连接管箱筒体3上端，管箱筒体3下端连接管箱封头2，进口锥壳24小端即所述气体进口25，气体出口4、排净口32均设置在管箱封头上；所述重叠式换热器还包括裙座1，所述裙座1支撑在外壳下，与外壳固定连接；所述进口锥壳24上设置有上人孔26，过渡锥壳16上设置有中人孔17，管箱筒体3上设置有下人孔31。
20.工作流程及原理：高温气体从气体进口加入到进口锥壳之内，在锥壳中扩散后被均匀分配进入各个上管束换热管中，从换热管的上口向换热管的下口流动，在流动过程中与管外的一次冷却水进行热交换，气体被降温，然后汇入过渡锥壳中。经过一次降温后的气体，并未达到所需要的温度，还需要进一步降温，于是从过渡锥壳再次被均匀地分配到各个下管束换热管之中，从换热管的入口流至换热管的出口，在流动的过程中与管外的二次冷却水进行热交换，使得气体降到所需的温度，最后从气体出口流走；一次冷却水从冷却水进口加入，从换热管之间的空隙流过，在折流板的作用下，在设备的轴线方向走出了关于中心面对称的正弦波一样的路径，并且从下向上流动，其沿轴向的流动方向与气体的流动方向相反，在流动的过程中与管内的高温气体进行热交换，吸收管内的热量，对管内的气体进行降温，最后从出口流走。二次冷却水从进口加入，进入分水夹套内，再通过6个分水窗口口进入壳程空间，然后从换热管之间的空隙流过，在折流板的作用下，沿设备的轴线方向又走出了关于轴线对称的波纹管状（或者算盘珠形状）一样的路径，在流动过程中与管内的气体进行热交换，吸收气体的热量，使气体继续降温，最后从集水窗口口汇入集水夹套中，再从二次冷却水出口流出换热器。
21.以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。