[发明专利]带有整流功能的环形管壳式热交换器

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种带有整流功能的环形管壳式热交换器，特别是置于恒温液体流场中的管壳式热交换器。属于热交换装置。

(二)背景技术：

传统的管壳式热交换器如图7所示，其整体为类圆柱体，由壳体1’、上盖体2’、下盖体3’、芯体组成。上盖体2’内部由隔板11’分隔，隔板的数量决定了管程的数量，图7所示为两管程热交换器。待换热介质由换热介质输入管道6’进入部分管束，到热交换器底部后经下盖体导流改变方向，向上流入剩余的管束，到达上盖体后流出换热介质输出管道7’。在此过程中，恒温液体从恒温液体输入管道4’进入热交换器，经由弓形折流板9’反复折流后，多次冲刷管束，与管束内换热介质充分换热，由恒温液体输出管道5’流出。恒温液体输入管道4’为直线形结构，垂直于壳体。折流板为弓形结构，多个折流板交错构成迷宫型结构，反复改变恒温液体流动方向。

请继续参阅图7，传统的管壳式热交换器强调管束内外流体换热的速度，对管束内流体的温度精度要求不高，其外形都为类圆柱体，一般单独放置，靠抽取恒温液体工作。在一些特殊的场合，如利用恒温槽对流体精确控温，要求管程流体经换热后其温度与壳程流体完全一致，除了抽取恒温槽液体进入壳程外，还须将热交换器整体置于恒温槽的液体流场中。抽取恒温槽的液体会对液体温度场造成冲击，类圆柱体的热交换器结构更会严重影响搅拌效果，破坏液体温度场的稳定性及均匀性。传统的迷宫型折流板结构与圆柱形管束结合使用，会造成中间管束周围液体流动快，冲击强烈，两侧管束周围液体流动慢，甚至有死区，影响了换热效果。

(三)发明内容：

本发明的目的是提供一种能够放置于恒温液体流场中的带有整流功能的环形管壳式热交换器，其整体形状对恒温槽液体流场的影响小，甚至对液体温度场的形成有利；热交换器的恒温液体输入管道能够加速恒温槽液体的水平搅拌，提高恒温槽温度场性能；管束内外流体换热均匀，进而对管束内介质的控温精度提高，以解决按照现有技术设计的热交换器直接置于恒温槽中会破坏其温度场性能，甚至造成恒温槽在此情况下不能继续使用的问题。

本发明一种带有整流功能的环形管壳式热交换器，具体由壳体、上盖体、下盖体、隔板、恒温液体输入管道、恒温液体输出管道、换热介质输入管道、换热介质输出管道及芯体组成；该热交换器整体为环状立式结构，内部中空；所述的壳体为中空的桶状夹层结构，恒温液体输入管道是位于壳体外侧下部沿直线逐渐过渡到圆弧并水平伸出，壳体外侧上部有水平伸出的直线形恒温液体输出管道。所述的上盖体为与壳体配合的环形槽状结构，内部设有控制管程数的隔板，外侧设有换热介质输入管道和换热介质输出管道。所述的下盖体也为与壳体配合的环形槽状结构，内部也设有隔板，并与上盖体的隔板一起决定了管程数目。所述的芯体包括管束、折流板及管座；折流板两两相对并交错地套住管束，且均分管束的竖直长度，管束的顶部与底部安装管座。所述的芯体置于壳体的夹层内，管座与壳体的边缘焊接为一体，然后焊接上、下盖体。

其中，所述的折流板间的纵向距离应大于恒温液体输入管道和恒温液体输出管道的外径。

其中，所述的折流板为马蹄铁形，使液体在相对狭窄的循环通道内运动，可均匀地冲刷管束；其上设有可使管束贯穿通过的通孔。

其中，所述的恒温液体输出管道的根部位于马蹄铁形折流板的对称中心，便于从两侧对称的环形通道内均匀的排出液体；所述的恒温液体输入管道的根部位于马蹄铁形折流板的对称中心位置，便于吸入的液体从中心向对称的两侧均匀流动，以利于换热的均匀性。

其中，上盖体的顶部、下盖体的底部可以制成截面为弧形，如“∪”形的圆环体，以便于热交换器内侧中空部分搅拌区与外侧流体的流动。

其中，所述的热交换器的各部件选用铜材制造。

本发明为一种带有整流功能的环形管壳式热交换器，其优点及功效在于：

1、本发明结合恒温槽的流场特点设计热交换器的形状，整体为环状立式结构，可置于圆桶状恒温槽的中心位置(下盖体底部可焊接支脚将整体支起)，热交换器中心可置恒温槽的搅拌叶片，能够起到导流桶的作用，使恒温槽内流体流动更稳定、均匀。

2、本发明的恒温液体输入管道的形状是根据恒温槽内希望得到的液体水平流动方向决定，其方向自热交换器向外由直线形逐渐过渡到圆弧形，逆着液体水平流动方向伸入恒温槽内部。由于抽入的液体流量大，流速高，能够极大地促进槽内液体的水平搅拌力度，利于水平方向的温度均匀性的提高。