[发明专利]一种并行组合式多壳程螺旋折流板管壳式换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种管壳式换热器，特别涉及一种并行组合式多壳程螺旋折流板管壳式换热器。

背景技术

换热器是炼油、化工、环保、能源、电力等工业中一种重要的单元设备，尤其是管壳式换热器的应用广泛。管壳式换热器工作原理是：冷热两种流体，一种管内流动，另一种流体在壳侧流动，两者之间通过换热管束完成换热过程。为满足支撑换热管束和改善换热的目的，通常采用在壳侧设置折流板改变壳侧流体流动方向和增加流体扰流度。

传统弓型折流板由于加工简单和安装方便被广泛采用，但是存在：①壳侧沿程压损大；②易结垢；③存在较大漏流和旁流；④易诱导换热管的振动，缩短了换热器的寿命等问题。现有的螺旋折流板换热器(见专利99241930.1和200320106763.1)，两者都非连续螺旋折流板，不能形成完全螺旋流动，存在“三角漏流区”，导致换热效率不如弓形折流板。连续螺旋折流板换热器(见专利200510043033.5)由于存在中心管，降低了换热器的紧凑度，而且随着换热器壳体直径和螺旋角变大，螺旋曲面加工工艺难度增加。组合式多壳程螺旋折流板换热器(见专利200610041949.1)将壳侧分为多个壳程，流体依次串联通过各个壳程，虽然能够强化换热，但由于流体在壳程经过多个转折而压损大幅度增加，不适合中小型换热器。

发明内容

为了克服上述不足之处，本发明的目的是提供一种并行组合式多壳程螺旋折流板管壳式换热器，它能使壳侧流体按照更加合理的形式流动，同时能充分利用换热空间，提高了换热器换热效率，结构紧凑度，减少壳侧的压力损失，并且在一定程度上简化了连续螺旋折流板的加工难度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种并行组合式多壳程螺旋折流板管壳式换热器，包括一个壳体，壳体一端连接管板，管板与封头连接，壳体的另一端也有连接封头，其中，一端封头上设置有管侧进口管和管侧出口管，管板上连接有换热管束，换热管束通过壳体内折流板的孔平行固定于壳体之间，其特征在于：壳侧进口管连接于封头的一端，壳体、连续螺旋折流板和内套管形成外壳程，内套管，内壳程折流板形成内壳程，内外壳程入口端位于壳体同侧，流体通过壳侧进口管平行进入内外壳程入口端，同时并行流经外壳程、内壳程进行流动换热，并经壳侧出口流出；

所述的内外壳程入口端，可设置导流板对进入内壳程和外壳程流体进行导流分流。导流板可导流壳侧进口的流体按照一定的比例分别进入内外壳程，为充分发挥连续螺旋折流板的换热和压损优势，外螺旋壳程可分流更多流体。导流板同时可起到对内套管固定和支撑作用；

所述的导流板可以是圆环形状，分隔整个内外壳体入口端，也可以采用圆缺或者圆环缺形状，而且导流板布置的位置和高度决定进入各个壳程的流体流量，防止外壳程流体在连续螺旋折流板间流动不充分；

所述的内壳程折流板可以采用多种形式，如弓形折流板、搭接式非连续螺旋折流板、交错式非连续螺旋折流板、环盘式折流板等其它各种形式。内壳程采用的折流板形式，可根据实际的加工能力，安装方便程度和换热需要进行选择；

所述的内壳程也可不设置折流板形成直通道，但需增加内壳程换热管束密度或者采用管外扰流装置等；

所述的外壳程的连续螺旋折流板和内壳程的搭接式非连续螺旋折流板或交错式非连续螺旋折流板可以呈单螺旋或者多螺旋结构，其螺旋是左手螺旋或者右手螺旋；

所述的内套管为一个或者多个，形成并行组合式两壳程或者多壳程螺旋折流板换热器。内套管直径的确定应保证外壳程连续螺旋壳程的流体流通面积相对大于内壳程。对于换热要求较高场合，可通过采用螺旋角较小的连续螺旋折流板和增加内壳程折流板数的方式来提高换热效率；

所述的内外壳程折流板，在底部留有防积垢小孔，防止流体中杂质积垢阻塞流体通道。

以并行组合式两壳程螺旋折流板管壳式换热器为例，外壳程折流板为多个完全连续螺旋折流板搭接而成，内壳程的折流板可用传统弓形折流板(也可选用其它折流板形式)。壳体、连续螺旋折流板和内套管形成外壳程，内套管，内壳程折流板形成内壳程，壳侧流体从壳侧进口管平行进入内外壳程入口端，同时流经外壳程、内壳程进行流动换热，并经壳侧出口流出。这种组合式换热器外壳程由于中采用完全连续螺旋折流板而形成完全螺旋型流动，可减少漏流，减少振动，降低压力损失，强化换热；内壳程充分利用换热空间而且回避了加工较小直径和小螺旋角的螺旋面的难度。特别场合内壳程也可以不增设折流板，此时可增加内壳程换热管束数或者管间采用扰流措施，进一步简化内壳程同时满足换热要求。