[发明专利]一种多壳程管壳式换热器

说明书

技术领域

本发明属于流体温度控制领域，特别涉及一种多壳程管壳式换热器。

背景技术

热交换器，又称换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位，可用于加热介质，也可用于冷却介质。

目前的生物制药领域，各个工序基本都有一定的工艺要求，特别是对所使用的水的温度有着不同的要求。以下以水的降温工序为例，如：进行器具清洗时，要求将注射水从80℃瞬时降为20℃左右；而当配置生物制品时，更是要求将水从80℃降为2～8℃。因此，通常需要通过换热器，将水温降为合适的温度范围。

一般使用的换热器为单壳程的管壳式换热器或板式换热器，这两种换热器的共同点是：仅具有一个壳程，冷媒通过这一个壳程进出实现对待处理液导热。当水的处理前和处理后的温差很大时，单独使用任一种换热器，降温效率都较低。(冷媒：是在制冷过程中的一种中间物质，它先接受制冷剂的冷凉而降温，然后再去冷却其他的被冷却物质，冷媒也称为载冷剂)

一种解决办法是，让水连续通过多个换热器采用多级降温来实现，然而此法造成成本以及占用空间的增大。

另一种解决办法是，增加单个换热器的换热面积，然而此法导致换热器体积增大，冷媒在一个壳程内流转滞留时间过长，容易造成冷媒的进出口温差大，不仅增大了设备的使用空间，更是增大了冷媒供应链的工作负荷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多壳程管壳式换热器，其在获得有效换热的前提下，能提高换热效率，且能有效利用空间，并减小冷媒进出口温差。

本发明提供一种多壳程管壳式换热器，包括壳程，所述壳程内设置有收容腔，所述收容腔内收容有传热管束，所述壳程的收容腔内还设置有隔离板，所述隔离板将所述收容腔分隔为第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和所述第二腔体互不联通；所述传热管束包括位于所述第一腔体内的一级管束以及位于所述第二腔体内的二级管束，所述一级管束与所述二级管束前后连接；其中所述一级管束内的介质在所述第一腔体内通过冷媒进行一级热交换后，会进入所述二级管束在所述第二腔体内进行二级热交换。

进一步的，所述壳程上设置有冷媒入口和冷媒出口，所述冷媒入口同时和所述第一腔体和第二腔体联通，所述冷媒出口也是同时和所述第一腔体和第二腔体联通。

进一步的，所述第一腔体和所述第二腔体分别设有与所述冷媒入口联通的开口。

进一步的，所述第一腔体和所述第二腔体分别设有与所述冷媒出口联通的开口。

进一步的，其还包括连接于所述壳程一端的平盖封头。

进一步的，所述平盖封头设有介质入口、介质出口以及用于配合介质流通的中转腔。

进一步的，所述中转腔包括一端与所述介质入口相通且另一端与所述一级管束入口相通的第一中转腔、一端与所述介质出口相通且另一端与所述二级管束出口相通的第二中转腔、以及一端与所述一级管束出口相通且另一端与所述二级管束入口相通的第三中转腔。

进一步的，所述传热管束包括U形管，所述U型管呈坡度排列。

进一步的，所述收容腔内设置有两个隔离板，所述隔离板将所述收容腔分隔为第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述传热管束包括位于所述第一腔体内的一级管束、位于所述第二腔体内的二级管束以及位于所述第三腔体内的三级管束，所述一级管束、所述二级管束和所述三极管束前后连接；其中所述一级管束内的介质在所述第一腔体内通过冷媒进行一级热交换后，会进入所述二级管束在所述第二腔体内进行二级热交换，最后会进入所述三级管束在所述第三腔体内进行三级热交换。

本发明的有益效果：

本发明提供一种多壳程管壳式换热器，相对于现有技术，具有以下优势：

通过隔离板将壳程均分为两个或两个以上互不连通的腔体，对各个腔体内的传热管束进行单独降温，对于所有的传热管束而言实现多级降温；

每个腔体设有独立的冷媒入口和冷媒出口，进行冷却时，每个腔体内的冷媒相互独立，互不相混，如此，不仅能在短时间内使介质温度骤降，还能使各个腔体的冷媒入口之间、各个腔体的冷媒出口温度之间的温差较小，同时冷媒入口和冷媒出口之间的温差较小，从而减轻冷媒供应链的工作负荷；