复合套管双螺旋换热器制造技术

复合套管双螺旋换热器。目前，板式换热器换热系数高但其所能承受的工作压力较低，管壳式换热器是耐压结构但换热系数很低。管式换热器是由单一的换热管或管束组成的，管内流体滞流层厚传热速率小，管外流体流速极低循环状态差。复合套管双螺旋换热器，在双螺旋三套管换热管束用中管与空心内管组成内流通道，并在中管与内管的环形间隙内设有内螺旋叶片，用外管与中管组成外流通道，并在中管与外管的环形间隙内设有与内螺旋叶片旋向相反的外螺旋叶片，两相流体均在管内快速呈环形的薄层、螺旋冲刷向前的流动。该结构不仅结构强，而且可使换热器的传热特性有较大改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化工单元操作设备，更具体地说，是具有外中内三层复 合套管及逆流反向双螺旋结构的新式管壳式换热器。
技术介绍
目前，90%的换热器是管壳式换热器，其次是板式换热器等，这是由于工 业上绝大多数的场合是高温及高压的。换热系数高达管壳式换热器2-3倍的 板式换热器，其所能承受的工作压力较低，只有2-3. 5MPa.而管壳式换热器 中，换热管束是圆管，壳体是圆筒，都是耐压结构，设备可以达到30-35MPa 的工作压力。人们设法使板式换热器结构改进至能承受高压却进展甚微，长 期以来，则把更多的精力投入到提高管壳式换热器的换热系数上来，以期它 能接近、达到或超过板式换热器的换热系数，从而获得一种承压高、换热强 的理想型换热器，为节约能源及环境保护作出贡献。迄今为止，管壳式换热 器种类已发展很多，换热系数也有较大提高，但距板式换热器仍有较大的差 距。究其换热机理，板式换热器的优势在于两点， 一是薄层换热，垂直传热 梯度大、速率高、需时少，另一是沿板片表面凸凹波纹流动状态对滞流层减 薄及破坏充分。在管壳式换热器中，圆管中稳定流动的流体，液柱圆实，管 壁处滞流层厚、垂直传热梯度小、速率低、需时长，壳程侧流体流动横截面 积大、流速极低、循环状态差。目前公认最先进的拟螺旋折流板换热器对壳 程循环改善也很有限，即使技术上实现了全螺旋制造或将壳程外中内等分为 数个稍易制造的小全螺旋，仍未从本质上解决流速偏低的状态，即未能从本 质上解决该流体循环不良的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的，旨在提供一种从本质上彻底改善管壳类换热器中换热的 两流体的流动状态，使其处于接近或超过板式换热循环的、 一种非常良好的 循环状态的新结构换热器形式，以求得到一种既结构强度好，又换热强度高 的，宜于普及和综合性能优异的理想型换热器，以达到支援工业经济，利于 节能降耗减排的环保目的。为了达到这一 目的，使其两流体均处于"薄液层"、 "高流速"、"强冲刷"的传热状态及"体坚固"的环境条件，本专利技术抛弃 了难以彻底提高流速、难以从本质上改善循环状态的壳程流动方式，独创设 计了具有逆流对向流动、并互为反向旋转双螺旋结构的、具有外中内三层套 管的复合套管新式换热管和管束，及以此为核心的复合套管双螺旋管壳式换热器。在逆流反向双螺旋复合套管新式换热管中，用中管与空心内管组成内 套管，并在中管与内管的环形间隙内设有内螺旋叶片，形成螺旋环片状内流通道；同时，用中管与外管组成外套管，并在中管与外管的环形间隙内设有 与内螺旋叶片旋向相反的外螺旋叶片，形成螺旋环片状外流通道，成为具有 内外套管复加结合在一起的复合套管，如图4、图5所示，在复合套管双螺 旋换热器中，U形管式复合套管双螺旋换热器具有三道管板，单式复合套管 双螺旋换热器没有管板(图10),浮头式复合套管双螺旋换热器、固定管板 式复合套管双螺旋换热器及其它方式复合套管双螺旋换热器则具有四道管 板，其中复合套管换热管束中，各外管即可以固定于外管板上(图1、图2、 图3)，也可以固定于内管板上(图6、图8、图9)，各中管则固定在各外 管的两端堵板上，或者固定或密封连接在外管板上(图7)，各空心内管则 连接定位于外管板上，或点焊等定位于各中管上。 上述的目的可以通过以下技术方案实现复合套管双螺旋换热器，其组成包括具有甲流体入口、出口及膨胀节 的筒体，所述的筒体近左端处固定有左内管板，所述的筒体左端固定有左外 管板，所述的筒体近右端处固定有右内管板，所述的筒体右端固定有右外管 板，所述的筒体中部固定有中间支撑管板，所述的筒体中部固定有支座，所 述的左外管板上固定有换热管束的各外管的左端，所述的右外管板上固定有 换热管束的各外管的右端，所述的外管左端面上固定有外管左端堵板，所述 的外管右端面上固定有外管右端堵板，所述的外管近左端处及近右端处开有 通液窗口，所述的外管左端堵板及所述的外管右端堵板上分别固定有换热管 束的各中管的左端及右端，所述的中管的外面固定有外螺旋叶片，所述的左 外管板上与短固定板条相连接，所述的短固定板条通过螺栓与长固定板条相 连接，所述的长固定板条通过螺栓与短固定杆相连接，所述的右外管板上与 短固定板条相连接，所述的短固定板条通过螺栓与长固定板条相连接，所述 的长固定板条通过螺栓与短固定杆相连接，所述的短固定杆与换热管束的各 空心内管的左、右端堵板相固定，所述的空心内管的左端堵板、右端堵板固 定在空心内管的左端与右端，所述的空心内管的外面固定有内螺旋叶片，所 述的左外管板通过密封垫及拉紧螺栓与左管箱法兰相连接，所述的左管箱法 兰上固定有左管箱，所述的左管箱上固定有左封头，所述的左管箱上固定有 乙流体进口，所述的右外管板通过密封垫及拉紧螺栓与右管箱法兰相连接， 所述的右管箱法兰上固定有右管箱，所述的右管箱上固定有右封头，所述的 右管箱上固定有乙流体出口 (图l)。上述的复合套管双螺旋换热器，所述的复合套管双螺旋换热管束可以采 用固定管板式复合套管双螺旋换热器结构形式(图1)，也可以采用浮头式 复合套管双螺旋换热器结构形式(图2) 、 U形管式复合套管双螺旋换热器结 构形式(图3)、单式复合套管双螺旋换热器(图10)，以及其它以复合套 管双螺旋换热管束为主体结构或技术核心的换热器结构形式。上述的复合套管双螺旋换热器，所述的内、外双螺旋其螺旋叶片可以由 弧形薄板条制作(图4)，也可以直径与环形流道间隙宽度相接近的圆钢或 圆钢筋按螺旋方式缠绕固定于套管壁上制成(图5)。上述的复合套管双螺旋换热器，所述的各外管两端与左右外管板的连接 或固定方式，即可以采用焊接或胀接，也可以采用密封联接，密封联接既可以采用其它常用密封联接方式，也可以采用空心螺栓密封联接方式(图6、 图7)，所述的各空心内管两端可以采用螺栓连接，也可采用其它与中管焊 接点固等固定方式。上述的复合套管双螺旋换热器，所述的各外管即可以采用两端与左右外 管板相连接或固定的方式，也可以采用两端与左右内管板相连接或固定的方 式，所述的各外管与左右内管板相固定的时，所述的右内管板即可以采用边 缘带弧段的管板方式(图8)，也可以采用普通平管板的方式(图9)。这个方案有以下有益效果1本专利技术采用复合套管双螺旋换热管或管束，将换热的两流体全部置于 管道中流动，使得原壳程侧流体流速极大提高，循环状态得以本质上的改善。2本专利技术采用复合套管双螺旋换热管或管束，将换热的两流体全部置于 套管间隙中流动，使得原壳程流体的巨股流和原管程流体圆实的柱状流都变 为环形薄层液流，使其垂直传热梯度由小变大、速率由低升高、所需换热时 间由长縮短，换热系数提高，换热性能改善。3 本专利技术采用复合套管双螺旋换热管或管束，将换热的两流体全部置 于片状螺旋流道中流动，使得流体沿管壁做高流速切向螺旋冲刷流动，管壁 处的滞流层得以极大减薄和破坏，对流传热热阻大幅下降，传热强度和速率 提高，换热性能改善。4 本专利技术采用复合套管双螺旋换热管或管束，将换热的两流体全部置 于管道中沿片状薄层螺旋流动，而且两流体采用逆向对流流动，同时内螺旋、 外螺旋采用顺时针/逆时针互为相反的螺旋旋转方向，达到内流层与外流层旋 转向前流动时，流线始终互呈交叉错流流动状态，使得传热梯度更高，速率 更大，更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管壳式换热器，其组成包括：具有甲流体入口、出口及膨胀节的筒体，其特征是：所述的筒体近左端处固定有左内管板，所述的筒体左端固定有左外管板，所述的筒体近右端处固定有右内管板，所述的筒体右端固定有右外管板，所述的筒体中部固定有中间支撑管板，所述的筒体中部固定有支座，所述的左外管板上固定有换热管束的各外管的左端，所述的右外管板上固定有换热管束的各外管的右端，所述的外管左端面上固定有外管左端堵板，所述的外管右端面上固定有外管右端堵板，所述的外管近左端处及近右端处开有通液窗口，所述的外管左端堵板及所述的外管右端堵板上分别固定有换热管束的各中管的左端及右端，所述的中管的外面固定有外螺旋叶片，所述的左外管板上与短固定板条相连接，所述的短固定板条通过螺栓与长固定板条相联接，所述的长固定板条通过螺栓与短固定杆相联接，所述的右外管板上与短固定板条相联接，所述的短固定板条通过螺栓与长固定板条相联接，所述的长固定板条通过螺栓与短固定杆相联接，所述的短固定杆与换热管束的各空心内管的左、右端堵板相固定，所述的空心内管的左端堵板、右端堵板固定在空心内管的左端与右端上，所述的空心内管的外面固定有内螺旋叶片，所述的左外管板通过密封垫及拉紧螺栓与左管箱法兰相连接，所述的左管箱法兰上固定有左管箱，所述的左管箱上固定有左封头，所述的左管箱上固定有乙流体进口，所述的右外管板通过密封垫及拉紧螺栓与右管箱法兰相连接，所述的右管箱法兰上固定有右管箱，所述的右管箱上固定有右封头，所述的右管箱上固定有乙流体出口。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文阁，
申请(专利权)人：赵文阁，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]