CN220982019U - 一种管式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于用于两种热交换介质的固定管状通道组件的热交换装置领域，特别是涉及一种管式换热器。为了解决现有技术中在不更换冷流体的情况下，如果想要达到更好地降温效果，需要将壳体和换热管束做的很长，导致加工制造不方便和清洗不方便；在仅更换冷流体的情况下，为避免降温过度，需要严格控制冷流体的温度、流速和热流体的流速等条件，使用起来很不方便的技术问题，本实用新型提出了一种管式换热器，包括进流封头和出流封头，进流封头和出流封头之间依次密封连接有至少两个壳体，相邻两个壳体的相邻两个管板之间围成用于中转换热液体的中转腔室。设置多个壳体，能够缩短各个壳体和位于各个壳体中的换热管的长度，从而方便加工制造和清洗。

Description

一种管式换热器

技术领域

本实用新型属于用于两种热交换介质的固定管状通道组件的热交换装置领域，特别是涉及一种管式换热器。

背景技术

在对非共沸多组分混合物(即沸点不同的多种物体混合后的混合物，例如密封胶)进行降温时，会用到管式换热器。申请公布号为CN 106440883 A，申请公布日为2017.05.22的中国发明专利申请公开了一种卧式管壳式换热器，包括壳体，壳体上设有贯穿壳体的中空腔室，壳体的两端分别设有用于密封中空腔室的第一封头(即进流封头)和第二封头(即出流封头)，第一封头和第二封头上分别设有热流体进口管(即换热液体进流口)和热流体出口管(即换热液体出流口)；壳体上设有用于与第一封头和第二封头配合以围成进流腔室、换热腔室和出流腔室的第一管板(即管板)和第二管板(即管板)；壳体的中空腔室内还设有多个换热管束(即换热管)，换热管束的两端分别密封连接在第一管板和第二管板上并使进流腔与出流腔连通；在壳体上还设有与冷却腔连通的冷流体进口管(即换热介质进流口)和冷流体出口管(即换热介质出流口)。

在使用上述卧式管壳式换热器对热流体进行降温时，在不更换冷流体的情况下，如果想要达到更好地降温效果，需要增加换热面积，故需要增加冷却腔室和换热管束的长度，因此需要将单个壳体和单个换热管束做的很长。而较长的壳体和换热管束不方便加工制造，同时，较长的换热管束也不方便清洗。在仅更换冷流体的情况下，为避免降温过度，需要严格控制冷流体的温度、流速和热流体的流速等条件，使用起来很不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种管式换热器，以解决现有技术中在不更换冷流体的情况下，如果想要达到更好地降温效果，需要将壳体和换热管束做的很长，导致加工制造不方便和清洗不方便；在仅更换冷流体的情况下，为避免降温过度，需要严格控制冷流体的温度、流速和热流体的流速等条件，使用起来很不方便的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型所提供的管式换热器的技术方案是：

一种管式换热器，包括进流封头、出流封头和连接在进流封头和出流封头之间的壳体，进流封头上设有换热液体进流口，出流封头上设有换热液体出流口，壳体的两端设有管板，壳体内还设有换热管，换热管的两端分别密封连接在壳体两端的管板上，所述进流封头和出流封头之间依次密封连接有至少两个所述的壳体，与进流封头连接的壳体中靠近进流封头的管板与进流封头围成进流腔室，与出流封头连接的壳体中靠近出流封头的管板与出流封头围成出流腔室，各个壳体两端的管板间围成换热腔室，相邻两个壳体的相邻两个管板之间围成用于中转换热液体的中转腔室，所述进流腔室和出流腔室通过换热管和中转腔室连通。

有益效果为：本实用新型为改进型发明创造。通过设置至少两个壳体，并使相邻两个壳体之间形成中转腔室，一方面，能够减短各个壳体和位于各个壳体中的换热管的长度，从而方便加工制造和清洗；另一方面，相邻两个壳体间的中转腔室中存有换热液体，换热液体与中转腔室两侧的换热腔室能够通过构成中转腔室的两个管板进行热交换，从而提高整个管式换热器的换热效率，进而能够缩短整个管式换热器的长度，也就能够进一步缩短各个壳体和位于各个壳体中的换热管的长度，从而方便加工制造和清洗；再一方面，在不同的壳体内的不同换热腔室中可以设有不同温度或不同比热容的换热介质，即可以在靠近出流封头的壳体的换热腔室中设置第一换热介质，而在其他壳体的换热腔室中设置第二换热介质，第一换热介质的温度较第二换热介质的温度高，以使最后一个壳体实现保温功能，或者，第一换热介质的比热容与第二换热介质的比热容不同，以使最后一个壳体实现保温功能。例如，需要将热流体从85℃降低到40℃，则可以在第一个壳体中设置10℃的水，使热流体从85℃降低到50℃，在第二个壳体中设置20℃的水，使热流体从50℃降低到40℃，当有第三个壳体时，可以直接将第三个壳体中的水的温度设置为40℃，从而保证热流体降低到40℃；当然，也可以在第二个壳体中设置10℃的比热容较小的第一换热介质，此时，第一换热介质的温升速度较快，从而使热流体与第一换热介质的温差缩小的速度较快，进而使热流体降温的速度较慢，保证热流体从50℃降低到40℃；当然，还可以在热流体的比热容较小且与水的比热容相差较大时，先使热流体在经过第一个壳体后的温度降低到40℃左右，之后在第二壳体内通入比热容较大的40℃的水，由于水的比热容较大，所以即使吸收了部分热流体的热量温度也基本不变，从而保证热流体的温度为40℃。

更进一步地，相邻两个壳体之间设有密封圈，密封圈和相邻两个壳体的相邻两个管板共同围成中转腔室。

有益效果为：通过设置密封圈，能够在实现相邻两个壳体的密封连接的同时，使密封圈和相邻两个管板共同围成中转腔室，结构简单。

更进一步地，壳体的两端均设有法兰，相邻两个壳体之间通过法兰密封连接，密封圈设置在相邻两个壳体的法兰之间。

有益效果为：通过法兰能够方便地将相邻两个壳体密封连接。

更进一步地，在相邻的两个壳体相连接的连接端中，至少一个壳体的连接端具有在轴向上凸出于该端管板的凸出部，凸出部与相邻两个壳体的相邻两个管板共同围成中转腔室。

有益效果为：通过使壳体的一端凸出于位于该壳体该端的管板，能够使凸出部与相邻两个壳体的相邻两个管板共同围成中转腔室，结构简单。

更进一步地，各个壳体的两端均设有所述的凸出部。

有益效果为：相对于各个壳体的一端凸出于相应的管板的技术方案而言，在将两个壳体对接时，不需要区分各个壳体的正反，从而避免将两个壳体均不凸出于相应的管板的部位对接，便于安装。

更进一步地，各个壳体均设有至少两个换热管，在相邻两个壳体内，一个壳体中的至少一个换热管和另一个壳体中的所有换热管均错位布置。

有益效果为：通过使一个壳体中的至少一个换热管和另一个壳体中的所有换热管均错位布置，能够避免当中转腔室的长度过小时，从该换热管流出的换热液体能够直接进入另一个壳体的换热管中，或者避免从另一个壳体的换热管中流出的换热液体直接流入该换热管中，从而保证换热液体能够在从上游的换热管流出后撞击在下游的管板上，从而实现中转腔室内液体的搅拌，进而提升中转腔室处和下游的换热管处的换热效率，最终提高整个管式换热器的换热效率。

更进一步地，在所述进流封头和出流封头上还设有用于检测进流腔室或出流腔室内换热液体温度的温度检测装置。

有益效果为：通过温度检测装置能够方便地得知换热液体换热前和换热后的温度。

更进一步地，在各个壳体上还设有与各个换热腔室连通的换热介质进流口和换热介质出流口。

有益效果为：通过设置换热介质进流口和换热介质出流口能够方便地更换各个壳体的换热腔室内的换热介质，从而保证各个换热腔室内的换热介质与换热液体的温差较大，提升换热效率。

附图说明

图1为本实用新型管式换热器的正视图；

图2为本实用新型管式换热器省略进流封头后的左视图；

图3为本实用新型管式换热器的俯视图；

图4为图3中A部分的剖视图。

附图标记说明：

1、进流封头；2、换热液体进流口；3、换热介质进流口；4、换热介质出流口；5、壳体；6、法兰；7、出流封头；8、换热液体出流口；9、管板；10、换热管；11、密封圈；12、中转腔室。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新型所提供的管式换热器的具体实施例1：

本实施例的目的在于提供一种能够提升换热效率，缩短壳体和换热管长度的管式换热器，通过将壳体设为分体式的多个，并使相邻两个壳体之间形成类似板式换热器的结构，进而提升换热效率，缩短各个壳体和位于各个壳体内的换热管的长度。

如图1-4所示，本实施例具体公开了一种管式换热器，包括进流封头1、出流封头7和连接在进流封头1和出流封头7之间的壳体5，进流封头1上设有换热液体进流口2，出流封头7上设有换热液体出流口8，壳体5上设有中空腔室，壳体5的两端设有密封中空腔室的管板9，壳体5内还设有位于中空腔室内的换热管10，换热管10的两端分别密封连接在壳体5两端的管板9上，进流封头1和出流封头7之间依次密封连接有至少两个壳体，与进流封头1连接的壳体5中靠近进流封头1的管板9与进流封头1围成进流腔室，与出流封头7连接的壳体5中靠近出流封头7的管板9与出流封头7围成出流腔室，各个壳体两端的管板9间围成换热腔室，相邻两个壳体的相邻两个管板之间围成用于中转换热液体的中转腔室12，进流腔室和出流腔室通过换热管10和中转腔室12连通。在本实施例中，壳体5的数量为两个，换热介质为水，但在其他实施例中，壳体5的数量也可以根据需要设置为三个、四个或更多数量，换热介质也可以为高温蒸汽、有机溶液等任何换热介质，通过更换不同的换热介质能够对换热液体进行加热或冷却。

通过设置至少两个壳体，并使相邻两个壳体之间形成中转腔室12，一方面，能够减短各个壳体和位于各个壳体中的换热管10的长度，从而方便加工制造和清洗；另一方面，相邻两个壳体间的中转腔室12中存有换热液体，换热液体与中转腔室12两侧的换热腔室能够通过构成中转腔室12的两个管板进行热交换，从而提高整个管式换热器的换热效率，进而能够缩短整个管式换热器的长度，也就能够进一步缩短各个壳体和位于各个壳体中的换热管10的长度，从而方便加工制造和清洗；再一方面，在不同的壳体内的不同换热腔室中可以设有不同温度或不同比热容的换热介质，即可以在靠近出流封头的壳体的换热腔室中设置第一换热介质，而在其他壳体的换热腔室中设置第二换热介质，第一换热介质的温度较第二换热介质的温度高，以使最后一个壳体实现保温功能，或者，第一换热介质的比热容较第二换热介质的比热容小，以使最后一个壳体实现保温功能。例如，需要将热流体从85℃降低到40℃，则可以在第一个壳体中设置10℃的水，使热流体从85℃降低到50℃，在第二个壳体中设置20℃的水，使热流体从50℃降低到40℃；当然，也可以在第二个壳体中设置10℃的比热容较小的第一换热介质，此时，第一换热介质的温升速度较快，从而使热流体与第一换热介质的温差缩小的速度较快，进而使热流体降温的速度较慢，保证热流体从50℃降低到40℃；当然，还可以在热流体的比热容较小且与水的比热容相差较大时，先使热流体在经过第一个壳体后的温度降低到40℃左右，之后在第二壳体内通入比热容较大的40℃的水，由于水的比热容较大，所以即使吸收了部分热流体的热量温度也基本不变，从而保证热流体的温度为40℃。

为了便于实现相邻两个壳体之间的密封，在本实施例中，如图1-4所示，相邻两个壳体之间设有密封圈11，密封圈11和相邻两个壳体的相邻两个管板共同围成中转腔室12。壳体5的两端均设有法兰6，相邻两个壳体之间通过法兰6密封连接，密封圈11设置在相邻两个壳体的法兰之间。在本实施例中，进流封头1、出流封头7也分别与壳体5通过法兰6密封连接，但在其他实施例中，进流封头1、出流封头7也可以与壳体5通过焊接的方式密封连接。

通过设置密封圈11，能够在实现相邻两个壳体的密封连接的同时，使密封圈11和相邻两个管板共同围成中转腔室12，结构简单。通过法兰6能够方便地将相邻两个壳体密封连接。

为了便于设置中转腔室12和便于壳体5的装配，在本实施例中，如图1-4所示，在相邻的两个壳体相连接的连接端中，至少一个壳体5的连接端具有在轴向上凸出于该端管板9的凸出部，凸出部与相邻两个壳体的相邻两个管板共同围成中转腔室12。各个壳体的两端均设有凸出部。

通过使壳体5的一端凸出于位于该壳体5该端的管板9形成凸出部，能够使该壳体5的凸出部与相邻两个壳体的相邻两个管板共同围成中转腔室12，结构简单。相对于各个壳体的一端凸出于相应的管板9的技术方案而言，在将两个壳体对接时，不需要区分各个壳体的正反，从而避免将两个壳体均不凸出于相应的管板9的部位对接，便于安装。

为了进一步提升换热效率，在本实施例中，如图4所示，各个壳体均设有至少两个换热管10，在相邻两个壳体内，一个壳体5中的至少一个换热管10和另一个壳体5中的所有换热管10均错位布置。在其他实施例中，换热管10的数量可以为三个、四个或更多数量，两个壳体内的换热管10的数量可以相同，也可以不同，还可以使一个壳体5中的所有的换热管10均与另一个壳体5中的所有的换热管10错位布置。

通过使一个壳体5中的至少一个换热管10和另一个壳体5中的所有换热管10均错位布置，能够避免当中转腔室12的长度过小时，从该换热管10流出的换热液体能够直接进入另一个壳体5的换热管10中，或者避免从另一个壳体5的换热管10中流出的换热液体直接流入该换热管10中，从而保证换热液体能够在从上游的换热管10流出后撞击在下游的管板9上，从而实现中转腔室12内液体的搅拌，进而提升中转腔室12处和下游的换热管10处的换热效率，最终提高整个管式换热器的换热效率。

为了便于观察换热液体换热前和换热后的温度，在本实施例中，在进流封头1和出流封头7上还设有用于检测进流腔室或出流腔室内换热液体温度的温度检测装置。在本实施例中，温度检测装置为温度表，但在其他实施例中，温度检测装置也可以为温度传感器等温度检测设备。通过温度检测装置能够方便地得知换热液体换热前和换热后的温度。

为了便于更换各个换热腔室内的换热介质，在本实施例中，在各个壳体上还设有与各个换热腔室连通的换热介质进流口3和换热介质出流口4。具体地，换热介质进流口3设置在壳体5下方，换热介质出流口4设置在壳体5上方，以更好地利用换热介质。在其他实施例中，换热介质进流口3也可以根据需要设置在壳体5上方，换热介质出流口4设置在壳体5下方。即，仅需要保证壳体5上设有换热介质进流口3和换热介质出流口4即可，而换热介质进流口3和换热介质出流口4的具体设置位置可以为壳体上的任何位置。当然，在其他实施例中，也可以根据实际需要不设置换热介质进流口3和换热介质出流口4，或者仅在壳体上设置一个换液口，该换液口同时为换热介质进流口3和换热介质出流口4。

通过设置换热介质进流口3和换热介质出流口4能够方便地更换各个壳体的换热腔室内的换热介质，从而保证各个换热腔室内的换热介质与换热液体的温差较大，提升换热效率。

在使用时，首先，从换热液体进流口2注入换热液体，换热液体经过进流腔室后流入换热管10中，并在换热管10中与换热腔室内的换热介质进行换热；之后，换热液体从换热管10流入中转腔室12中，并在中转腔室12中与中转腔室12两侧的换热介质进行换热；再之后，换热液体流入下一级的换热管10中，并在换热管10中与换热腔室内的换热介质进行换热；最后，换热液体流入出流腔室中并从换热液体出流口8流出。当设置三个或更多数量的壳体5时，换热液体多次经过“上游换热管10-中转腔室12-下游换热管10”这一过程。在清洗时，与现有技术中相同，将进流封头或出流封头拆下进行清洗即可，也可以将各个壳体拆下分别清洗。

本实用新型所提供的管式换热器的具体实施例2：

本实施例的目的在于提供一种相邻壳体的不同密封方式，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，密封圈设置在法兰之间，相邻壳体之间通过卡扣连接的方式实现密封连接。具体地，使用固定杆和锁销的方式进行卡扣固定，法兰上设有穿孔，固定杆包括止挡头和连接在止挡头上的杆体，杆体上设有沿固定杆径向方向的通孔。在使用时，将固定杆沿固定杆的轴向方向穿过相邻的两个法兰上的穿孔，之后将锁销插入通孔之中，并使锁销与止挡头夹紧相邻的两个法兰，以实现相邻壳体间的密封。

本实用新型所提供的管式换热器的具体实施例3：

本实施例的目的在于提供一种密封圈的不同设置方式，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，不包括法兰，相邻两个壳体的相邻两个端面上均设有安装槽，密封圈设置在安装槽中，相邻壳体之间通过卡扣连接的方式实现密封连接。具体地，使用固定杆和锁销的方式进行卡扣固定，壳体上沿壳体的径向向外凸出形成固定块(或直接在壳体上焊接固定块)，固定块上设有穿孔，固定杆包括止挡头和连接在止挡头上的杆体，杆体上设有沿固定杆径向方向的通孔。在使用时，将固定杆沿固定杆的轴向方向穿过相邻的两个固定块的穿孔，之后将锁销插入通孔之中，并使锁销与止挡头夹紧相邻的两个固定块，以实现相邻壳体间的密封。

本实用新型所提供的管式换热器的具体实施例4：

本实施例的目的在于提供一种不同的壳体，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，壳体的两端端面均与相应的管板端面平齐(即不包括凸出部)，仅靠密封圈和相邻的端板构成中转腔室。

本实用新型所提供的管式换热器的具体实施例5：

本实施例的目的在于提供另一种不同的壳体，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，各个壳体的一端均与相应的管板平齐，壳体的另一端均凸出于相应的管板(即壳体的一端设有凸出部，另一端不设置凸出部)。在将壳体依次连接时，应当保证一个壳体与相应的管板平齐的一端与另一个壳体凸出于相应的管板的一端对接，从而保证相邻壳体间存在中转腔室。当然，当壳体有且仅有两个时，还可以使两个壳体均凸出于相应的管板的一端对接以形成中转腔室。

本实用新型所提供的管式换热器的具体实施例6：

本实施例的目的在于提供一种换热管的不同设置方式，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，至少一个壳体中仅设置一个换热管，在相邻两个壳体内，一个壳体中的至少一个换热管可以与另一个壳体中的所有换热管均错位布置或不错位布置。

本实用新型所提供的管式换热器的具体实施例7：

本实施例的目的在于提供另一种换热管的不同设置方式，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，在相邻两个壳体内，所有的换热管均不错位布置。具体地，可以是两个壳体内设有相同数量的换热管，且一个壳体中的每个换热管均与另一个壳体中的一个换热管相对布置。当然，也可以是一个壳体中有九个内径较小的换热管，另一个壳体中有三个内径较大的换热管，其中，在设有九个换热管的壳体上，换热管分为三组，且每组换热管均与另一个壳体上的换热管正对布置。

本实用新型所提供的管式换热器的具体实施例8：

本实施例的目的在于提供一种不包括温度检测装置的管式换热器，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，管式换热器不包括温度检测装置，直接检测未进入管式换热器前的换热液体的温度和从管式换热器流出后的换热液体的温度即可。

本实用新型所提供的管式换热器的具体实施例9：

本实施例的目的在于提供一种换热管的不同设置方式，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，至少一个壳体上不设置换热介质进流口和换热介质出流口。当不需要长时间使用管式换热器时，可以不设置换热介质进流口和换热介质出流口，而是使换热腔室内的换热介质通过壳体与外界进行热交换，从而对换热介质进行加热或冷却。

最后需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种管式换热器，包括进流封头、出流封头和连接在进流封头和出流封头之间的壳体，进流封头上设有换热液体进流口，出流封头上设有换热液体出流口，壳体的两端设有管板，壳体内还设有换热管，换热管的两端分别密封连接在壳体两端的管板上，其特征在于，所述进流封头和出流封头之间依次密封连接有至少两个所述的壳体，与进流封头连接的壳体中靠近进流封头的管板与进流封头围成进流腔室，与出流封头连接的壳体中靠近出流封头的管板与出流封头围成出流腔室，各个壳体两端的管板间围成换热腔室，相邻两个壳体的相邻两个管板之间围成用于中转换热液体的中转腔室，所述进流腔室和出流腔室通过换热管和中转腔室连通。

2.如权利要求1所述的管式换热器，其特征在于，相邻两个壳体之间设有密封圈，密封圈和相邻两个壳体的相邻两个管板共同围成中转腔室。

3.如权利要求2所述的管式换热器，其特征在于，壳体的两端均设有法兰，相邻两个壳体之间通过法兰密封连接，密封圈设置在相邻两个壳体的法兰之间。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的管式换热器，其特征在于，在相邻的两个壳体相连接的连接端中，至少一个壳体的连接端具有在轴向上凸出于该端管板的凸出部，凸出部与相邻两个壳体的相邻两个管板共同围成中转腔室。

5.如权利要求4所述的管式换热器，其特征在于，各个壳体的两端均设有所述的凸出部。

6.如权利要求1-3中任意一项所述的管式换热器，其特征在于，各个壳体均设有至少两个换热管，在相邻两个壳体内，一个壳体中的至少一个换热管和另一个壳体中的所有换热管均错位布置。

7.如权利要求1-3中任意一项所述的管式换热器，其特征在于，在所述进流封头和出流封头上还设有用于检测进流腔室或出流腔室内换热液体温度的温度检测装置。

8.如权利要求1-3中任意一项所述的管式换热器，其特征在于，在各个壳体上还设有与各个换热腔室连通的换热介质进流口和换热介质出流口。