[实用新型]蜂巢型管壳式热交换器

说明书

本实用新型涉及石油化工设备领域中一种具有蜂巢型管束的管壳式热交换器，适用于炼油、化工、电力、冶金、采暖等行业各种类型管壳式热交换器。

在传统的普通管壳式热交换器中，普遍地采用折流板以支撑管子和改变壳程流体的流动方向和流速，而园缺型折流板又是其中应用最为广泛的一种折流板型式。^〖1〗壳程流体在这种传统折流板的作用和引导下，形成以流向垂直于换热管的错流流路为主的流动方式。换热效率主要是通过减小折流板间距，提高壳程流体流速来得到的。在参数相同的情况下，流体压力降与流道长度成正比，与流体流速的平方成正比。^〖2〗从而导致传统管壳式热交换器为了提高换热效率，不得不以提高流速，牺牲压降为代价。同时，错流流路容易引发管束的横向振动，造成对换热管的伤害，使热交换器大型化设计受到限制。传统折流板也导致壳程流体存在换热死区，既影响了管壳式热交换器的结构紧凑性，也导致结垢及难于清洗的问题的产生。本实用新型通过采用具有蜂巢型框架结构的蜂巢型管束，使壳程流体从以错流流路为主转变成为以径向混合流路为主的流态。通过径向混合作用达到强制换热界面更新，提高换热效率的目的。蜂巢型框架结构对壳程流体的剪切、约束，使流体的湍动不再受流速的束缚，流体自身能量的大部分被用于增强流体的湍动效果上。径向混合作用也解决了流体分配不均匀带来的问题，使流体的沿程摩擦阻力和局部阻力降到很低的水平，从而能够在较高的换热效率下保持较低的压降。同时，径向混合作用也消除了换热死区，减少了引发横向振动的诱因，为热交换器的在线清洗提供了方便。

针对目前传统管壳式换热器普遍存在的换热效率低、压降高、金属耗量大、易结垢、难清洗及换热管振动等问题，本实用新型从改变壳程流体基本流态着手，解决了传统管壳式热交换器存在的以上诸多问题。特别是对于传统换热器及折流杆换热器不能很好解决的高粘度，易结垢流体的换热，本实用新型具有十分良好的使用效果。

本实用新型的特征在于具有蜂巢型结构的蜂巢型管束[3]，结合附图，可以看到蜂巢型管束是由倾斜交错排列的折流板[11][12]、换热管[14]、定距器[10]组成。在蜂巢型管束中，传统折流板被替换成具有一定倾斜角度的、彼此交错排列的条状倾斜折流板[11][12](见附图3)，倾斜折流板的角度及间距由定距器[10]保证，根据不同的工艺需要，可做适当调整；换热管[14]穿过倾斜折流板上的管孔，固定于管板[8]上，构成蜂巢型管束[3]。蜂巢型管束[3]与壳体[2]组成完整地呈立体蜂巢结构的壳程流通空间。进一步地，分以下几个方面，来说明以上结构是如何实现本实用新型的目的的：1．传热性能

流体流经具有蜂巢型管束的壳程时，受到倾斜折流板[11][12]的剪切，在蜂巢型流道空间内被分割成数量众多的小股流体，由于流道空间的约束及延伸作用，被强制改变流动方向，在进入下一个蜂巢单元时，这种作用被进一步地强化，使流体不断地发生分流、旋转、合流等作用。在连续地被分割、剪切及延伸合流的过程中，流体换热界面被一而再，再而三的强制更新。结果是彻底消除了环隙间平行流，热量和温度在径向上得到均匀地分配，这时壳程流体的湍动效果要比传统管壳式热交换器剧烈的多，壳程膜传热系数被大大提高了。同时，由于这种径向混合作用，整个壳程空间的传热十分均匀，消除了传统管壳式热交换器存在的返混及换热死区的问题；径向混合作用也造成壳程流体流向的非单一性，延长了污垢的生成时间，降低了结垢热阻，进一步地提高了热交换器的总传热系数。2．压降