CN107270741B - 多股流异径管绕管式换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多股流异径管绕管式换热器，包括壳体、管箱、管板、芯筒、绕管、定位条、壳程进出口管、管程进出口管、分程隔板和耳式支座，其特征在于：对于芯筒外每一层绕管，都由至少两种管径的绕管交替缠绕而成，同层绕管之间的轴向间距用定位条定位，相邻内外层绕管的螺旋角相同而缠绕方向相反，所有绕管的两端按照管径大小分成两个管束，其每一端的两个管束分别布置在同一块管板的两个区域，且在管板上及管箱内设置分程隔板而将两个区域分开，其每一端的两个管束也可分别布置在两块小管板上。本发明实现了管程多股流体同时与壳程流体换热，并通过异径绕管的交替布置，增大了绕管间的径向间隙，增强了壳程流体的综合换热效果。
Description
技术领域
本发明涉及管壳式换热器技术领域，特别涉及一种多股流异径管绕管式换热器。
背景技术
换热器在能源、动力、化工、石油及其它许多工业生产中占有重要地位。绕管式换热器是一种结构紧凑、换热效率较高的管壳式换热器，主要包括管箱、管板、壳体、芯筒和绕管等主要零部件，芯筒固定在两端管板的中心位置，作为缠绕管束的支撑，多层绕管缠绕在芯筒外侧。
现有的绕管式换热器有单股流和多股流两大类，但无论哪一类，绕管式换热器中都是采用同一管径的换热管，绕管在芯筒外紧密缠绕，不论是轴向间距还是横向间距都非常小，从而造成壳程流体的流动阻力较大，壳程流体的扰流效果及对流换热效果降低。因此，绕管式换热器中绕管的结构及布置均有待改进。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种多股流异径管绕管式换热器。
本发明采用的技术方案是：多股流异径管绕管式换热器包括壳体、管箱、管板、芯筒、绕管、定位条、壳程进出口管、管程进出口管、分程隔板和耳式支座，其特征在于：对于芯筒外每一层绕管，都由两种管径的绕管交替缠绕而成，同层绕管之间的轴向间距用定位条定位，相邻内外层绕管的螺旋角相同而缠绕方向相反；所有绕管的两端按照管径大小分成两个管束，其每一端的两个管束有两种布置方式：一是每一段的两个管束分别布置在同一块管板的两个区域，且在管板上及管箱内设置分程隔板而将两个区域分开；二是每一端的两个管束分别布置在两块小管板上，两块小管板分别设置管箱和进出口管，穿过封头并对称固定在封头的45°角位置；两种管束布置方式均构成管程双股流。
所述绕管不仅限于采用两种管径，当采用多种管径的绕管时，芯筒外每一层绕管都由多种管径的绕管依次缠绕而成，每一种管径的绕管管束作为一个管程，每个管束分别布置在同一块管板的多个区域，且在管板上及管箱内对应设置分程隔板而将各个区域分开，从而构成管程多股流。
所述绕管采用多种管径时，每一种管径的绕管管束采用独立的小管板，每个小管板分别设置管箱和进出口管，穿过封头并对称固定在封头的45°角位置，从而构成管程多股流。
每种绕管的管径大小根据实际运行工况下每个管程流体的工艺条件而定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：一是多种管径的绕管采用一块管板上分区布置或多个小管板布置，从而构成管程流体多股流，实现了多种工况的管程流体同时与一种壳程流体换热，可替代多个普通管式换热器，改善了壳程流体的综合换热效果；二是在芯筒外每一层绕管都采用多种管径的绕管依次缠绕方式，增大了内外层绕管之间的径向间隙和同层绕管之间的轴向间隙，可显著减小壳程流体流动阻力，增强壳程流体的湍流度和对流换热效果；三是采用四管板结构，与双管板结构相比，可大大减少管板材料消耗，减轻管板重量及换热器总重量，节约制造成本。
附图说明
图1为双管板的多股流异径管绕管式换热器。
附图1标记：1-分程隔板；2-管箱；3-小径绕管管程出口管；4-壳程进口管；5-壳体；6-管板；7-小径绕管管程进口管；8-大径绕管管程进口管；9-壳程出口管；10-小径绕管；11-大径绕管；12-耳式支座；13-芯筒；14-大径绕管管程出口管。
图2为四管板的多股流异径管绕管式换热器。
附图2标记：1-壳程进口管；2-小径绕管的管程出口管箱；3-封头；4-管板；5-壳体；6-小径绕管；7-小径绕管的管程进口管箱；8-壳程出口管；9-大径绕管的管程进口管箱；10-大径绕管；11-芯筒；12-耳式支座；13-大径绕管的管程出口管箱。
具体实施方式
下面结合附图对多股流异径管绕管式换热器的组装过程进一步说明。
以双管板的双股流异径管绕管式换热器为例，首先，将芯筒与两端的管板焊接固定，然后，每一层绕管都由多种管径的绕管按照设计的螺旋角依次缠绕在芯筒外，接着，所有绕管的两端按照管径大小分成两个管束，其一端的两个管束分别穿入同一块管板的两个区，其另一端的两个管束再分别穿入另一块管板对应的两个区。
对于四管板的双股流异径管绕管式换热器，首先，将芯筒与两端类似管板的圆形框架焊接固定，然后，每一层绕管都由多种管径的绕管按照设计的螺旋角依次缠绕在芯筒外，接着，所有绕管的两端按照管径大小分成两个管束，其一端的两个管束分别穿过圆形框架而穿入两块管板，其另一端的两个管束再分别穿入对应的另外两块管板。
同层绕管之间的轴向间距用定位条定位，定位条事先焊接固定在底板条上，底板条沿芯筒轴向布置，焊接固定在芯筒上；相邻内外层绕管的缠绕方向相反，绕管的两端与管板连接处均采用先胀后焊方式固定；将芯筒与不同管径的绕管组成的管束整体装入壳体。
对于双管板的双股流异径管绕管式换热器，将两端管板与壳体焊接固定，在两端管箱中分别设置一块分程隔板，在管箱的隔板两侧分别对应焊接管程进出口接管，将带隔板的两端管箱通过焊接与管板连接，在两端管箱封头的顶部中心位置设置壳程的进出口管。
对于四管板的双股流异径管绕管式换热器，管束两端的圆形框架用4-6根角钢固定在筒体内壁面，管束每一端的两块管板对接两个小管箱，两个小管箱穿过封头并焊接固定在封头的45°角位置，然后将封头与壳体对焊连接，在两端封头的顶部中心位置设置壳程的进出口管。
多股流异径管绕管式换热器工作时，壳程换热介质从壳程流体进口管流入，在壳程内轴向冲刷不同管径的绕管，同时与绕管进行对流换热，最终从壳程流体出口管流出；管程的两种换热介质分别流入两种管径的绕管对应的管程流体进口管，换热介质通过两种管径的绕管同时与壳程流体交换热量，最终分别从两个管程出口管排出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。
Claims (3)
1.多股流异径管绕管式换热器，包括壳体、管箱、管板、芯筒、绕管、定位条、壳程进出口管、管程进出口管、分程隔板和耳式支座，其特征在于：对于芯筒外每一层绕管，都由两种管径的绕管交替缠绕而成，同层绕管之间的轴向间距用定位条定位，相邻内外层绕管的螺旋角相同而缠绕方向相反；所有绕管的两端按照管径大小分成两个管束，其每一端的两个管束有两种布置方式：一是每一端的两个管束分别布置在同一块管板的两个区域，且在管板上及管箱内设置分程隔板而将两个区域分开；二是每一端的两个管束分别布置在两块小管板上，两块小管板分别设置管箱和进出口管，穿过封头并对称固定在封头的45°角位置；两种管束布置方式均构成管程双股流。
2.根据权利要求1所述的多股流异径管绕管式换热器，其特征在于：所述绕管不仅限于采用两种管径，当采用多种管径的绕管时，芯筒外每一层绕管都由多种管径的绕管依次缠绕而成，每一种管径的绕管管束作为一个管程，每个管束分别布置在同一块管板的多个区域，且在管板上及管箱内对应设置分程隔板而将各个区域分开，从而构成管程多股流。
3.根据权利要求1所述的多股流异径管绕管式换热器，其特征在于：所述绕管采用多种管径时，每一种管径的绕管管束采用独立的小管板，每个小管板分别设置管箱和进出口管，穿过封头并对称固定在封头的45°角位置，从而构成管程多股流。
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