[发明专利]一种双壳程折流杆管壳式换热器

说明书

技术领域

本发明属于换热器领域，更具体地，涉及一种双壳程折流杆管壳式换热器。

背景技术

换热器是石油、化工、能源、动力、冶金等工业中一种重要的单元设备，其中管壳式换热器以其结构简单、造价低廉等优点得到广泛的应用，约占换热器总量70％。管壳式换热器壳侧的折流装置除了支撑换热管束外，更重要的是改变壳程流体的流动状态，从而强化传热。

管壳式换热器壳程流体的流动形式主要有三种：1.横向流动，如传统的弓形折流板换热器，使壳程流体对换热管垂直冲刷形成横向流动；2.纵向流动，如折流杆换热器，使壳程流体平行于换热管形成纵向流动；3.螺旋流动，如螺旋折流板换热器，使壳程流体总体呈螺旋流动，但这种螺旋流动在本质上仍是流体横掠管束的横向流动。不同的壳程流动形态，其换热器性能有较大差异。研究发现，纵流式换热器相对于横流式换热器有以下优点：壳侧流体纵掠管束，防止了诱导振动的产生，提高了换热器的安全系数；大大减小了壳侧流体的阻力，降低了泵功，节约能源；减少了横掠管束时的流动死区及漏流损失；减少了污垢的沉淀和腐蚀的产生，提高了换热器的使用寿命；加工制造简单，适用范围广。

20世纪70年代，美国Philips石油公司研制开发了单壳程折流杆换热器，作为纵流式换热器的代表，折流杆换热器是将折流杆通过一定的排列规律固定在折流圈内，相邻折流杆垂直排列代替传统的弓形折流板组成折流结构，流体通过折流杆与换热管之间的间隙形成纵向流动，有效的实现了降低壳程阻力及强化传热的目的。

研究表明，在相同管程布置、相同壳程流量的情况下，现有单壳程折流杆管壳式换热器的最大特征是其流动阻力比传统的弓形折流板换热器低，但同时单壳程折流杆管壳式换热器壳程流速较低造成其换热能力不足，当壳程流体黏性较大、流速较低时，难以达到生产需求的换热量。为了提高换热量，只能通过减小单壳程折流杆管壳式换热器的壳程直径或增大其壳程长度来提高其壳程的流体流速以增强换热，但这种方法不仅使换热器结构庞大，占地面积扩大，而且换热效果的增加也并不显著。

为了提高壳程的换热效率，已有专利对此特征提出了改进措施。中国实用新型专利公开说明书CN2901229Y中公开了一种波形折流杆换热器，该实用新型提出一种波纹状的折流杆代替传统的直杆折流杆，适用于换热管的三角形排列，这种形式减少了换热管的振动，同时流体经波纹杆产生扰动，提高总传热效率。中国实用新型专利公开说明书CN201748839U中公开了一种微扰流折流杆换热器，这种换热器在扰流杆的垂直方向间隔安装具有加强扰流作用的微绕流件，这种结构能充分利用换热面积，彻底消灭流动死区，提高换热效率，延长使用寿命。这两种换热器形均是针对换热器局部进行了小调整，仍存在换热性能提升不高的问题。

尽管现有单壳程折流杆管壳式换热器的壳程强化传热技术取得了一些效果，但也存在不足，其换热性能提升幅度较小，或者换热性能提升较大时造成过大的流体阻力损失，流体耗功增加等。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种双壳程折流杆管壳式换热器，在提升换热性能的同时可以提高换热器的紧凑性，解决现有折流杆管壳式换热器在壳程流速低时换热性能较差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种双壳程折流杆管壳式换热器，其特征在于，包括壳体及从左至右依次设置在壳体上的左封头、左管板、环形隔板、右管板和右封头，其中，

所述左封头和右封头分别密封安装在壳体的左右两端；

所述左管板和右管板均密封安装在所述壳体两端的内壁上，所述左封头、壳体和左管板共同构成左通流腔，右封头、壳体和右管板共同构成右通流腔；

所述壳体内设置有多根换热管，每根换热管的左右两端分别安装在左管板和右管板上，所述左管板、右管板及所有换热管共同构成换热管通流结构，以使流体从所述左通流腔经过换热管后流入右通流腔；

所述环形隔板密封安装在所述壳体的内壁上，其向右延伸有用于通流的第一套筒，从而在第一套筒的外壁与壳体的内壁之间形成外壳程，在第一套筒内腔形成内壳程；所述第一套筒的右端与所述右管板之间存在间距；其中一些换热管从所述第一套筒内穿过，另一些换热管贯穿所述环形隔板；

所述环形隔板与右管板之间还设置有多个折流装置且这些折流装置左右并排设置，每个折流装置均包括一个折流圈和多根相互平行的折流杆，其中，所述折流圈安装在所述壳体的内侧，所述折流杆的两端安装在所述折流圈的上并位于所述折流圈内，每根折流杆均从所述换热管之间的间隙穿过，每个折流装置中的一些折流杆贯穿所述第一套筒；