[发明专利]一种U形管式换热器

说明书

本发明公开了一种U形管式换热器，包括管板和管口朝上竖向穿设在管板上的多根U形换热管，所述管板具有以横轴和纵轴划分形成的第一象限、第二象限、第三象限以及第四象限，其特征在于：所述各U形换热管的管口分别分布在不同的象限。本发明U形管式换热器的换热区域包括沿横轴对称、开口朝向横轴的呈U形的第一换热区域和第二换热区域，该设置可使得最内侧U形换热管的弯曲半径大，使高温高压高粘度流体在中心区域弯管段不易结焦堵塞，且相对称的U形换热区域使得沿管板横轴两侧的U形换热管间距最小、避免壳程流体短路、排管数量多以提高壳程流体有效传热面积。

技术领域

本发明属于换热器技术领域，具体涉及一种U形管式换热器。

背景技术

热交换器(简称换热器)在石油、化工、轻工、食品和原子能等许多工业部门发挥着重要的作用。换热器按结构可分为：固定管板换热器、U形管式换热器、浮头式换热器、填料函式换热器、板式换热器、绕管式换热器、蛇管式换热器、套管式换热器、夹套换热器等。

在高温高压高粘度流体环境下，因换热量较大，蛇管式换热器、套管式换热器、夹套换热器等不满足换热量需求。因流体粘度高，板式换热器、绕管式换热器不满足使用要求。因操作压力高，高温且管壳程温差大，固定管板式换热器、浮头式换热器和填料函式换热器不满足使用要求。因此，对于这种高温高压高粘度流体的换热器只能选用U形管式换热器。

对于这种高温高压高粘度流体而言，U形管式换热器若采用通用的排管方式，U形管束中心区域U形弯管段弯曲半径R较小，最小弯曲半径R等于两倍的换热管外径d，换热器运行数周后，弯管段易结焦堵塞，影响传热，管束需频繁冲洗，易造成换热管破裂，影响设备长周期运行。

现有专利中，如：中国发明专利公开号为CN102759298A“一种换热器管束的布置方式”，换热器管束采用列叉排布置，即相邻两列换热管束纵向相互错位。中国发明专利公开号为CN103017587A“一种凝结换热管束的布置方式”，所述凝结换热管束由多排管束形成，相邻两排的管束中，其中一排管束的中心线与另一排管束的侧边重合，即一排管束的中心线正好与另一排管束相切。换热器管束的布置方式都不适用于这种高温高压高粘度流体。

为此，针对现有的U形管式换热器的布管方式需要进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种避免流体短路、排管数量多以提高流体有效传热面积的U形管式换热器。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：一种U形管式换热器，包括管板和管口朝上竖向穿设在管板上的多根U形换热管，所述管板具有以横轴和纵轴划分形成的第一象限、第二象限、第三象限以及第四象限，其特征在于：所述各U形换热管的管口分别分布在不同的象限，且形成分布在第一象限、第二象限内的第一换热区域、分布在第三象限和第四象限内的第二换热区域，所述第一换热区域和第二换热区域呈相对称的U形，且U形的开口朝向横轴方向。

作为优选，所述第一换热区域和第二换热区域分别包括与横轴平行的底部区域、以及位于底部区域两端且沿纵轴对称的侧部区域，所述各侧部区域位于底部区域靠近横轴的一侧，所述底部区域和侧部区域围合形成所述U形，所述开口沿朝向横轴的方向逐渐张大。因为侧部区域的U形换热管为非轴对称的叉排，因此形成了沿朝向横轴方向逐渐张大的开口。

作为优选，所述底部区域为多排沿横轴方向间隔分布的多个管口，所述侧部区域为多排沿开口方向间隔分布的多个管口。该布管的方式使得U形换热管的弯曲半径大，且排管多，提高有效传热面积，使高温高压高粘度流体在中心区域弯管段不易结焦堵塞。

作为优选，多排且每排弯曲半径相同的U形换热管沿横轴间隔设置，且各U形换热管的管口沿横轴对称形成所述第一换热区域与第二换热区域的底部区域；多排且每排弯曲半径相同的U形换热管沿开口方向间隔设置，且U形换热管的管口分布在相对角的象限内形成所述第一换热区域与第二换热区域的侧部区域。该布管方式使用的U形换热管的规格统一，便于备料，且U形换热管的弯曲半径大，且排管多。