專利名稱：適用于高壓氣(汽)體加熱的組合式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型的名稱是一種適用于高壓氣(汽)體加熱的組合式換 熱器，屬熱能與動力工程領(lǐng)域。
技術(shù)背景在工業(yè)生產(chǎn)過程中，常常需要進(jìn)行加熱或冷卻，即熱量的傳遞。 當(dāng)一種流體與另一種流體進(jìn)行熱交換而且不允許混合時(shí)，就要求在間 壁式熱交換器中進(jìn)行。間壁式熱交換器種類很多，其中在中等壓力情 況下，采用管殼式換熱器最為合適，在高壓下， 一般選用U形管換熱 器，其實(shí)這也是一種管殼式換熱器，如果換熱過程中一種流體為過熱 蒸汽并用來加熱某種流體且發(fā)生相變，則該管殼式換熱器的傳熱過程 由冷卻和冷凝兩個(gè)階段構(gòu)成。管殼式換熱器雖然是一種普遍化的產(chǎn)品，但是在條件各異的傳熱工況中，由于其結(jié)構(gòu)的局限性、冷熱物流操作 條件和物理性質(zhì)的多變性，常常使得管殼式換熱器的常規(guī)設(shè)計(jì)不能滿 足工程上的需要。對于換熱過程中一種流體發(fā)生相變用于冷凝加熱的冷凝器，當(dāng)熱 源為飽和蒸汽時(shí) 一般選擇在臥式冷凝器的殼程冷凝，但當(dāng)冷凝介質(zhì)壓 力較高時(shí)，則采用管程冷凝較合適。然而在采用管程冷凝時(shí)，常面臨 這樣的問題，即當(dāng)被加熱介質(zhì)為氣(汽)時(shí)，此時(shí)的管程冷凝傳熱系 數(shù)遠(yuǎn)大于殼程的氣(汽)體對流換熱系數(shù)，根據(jù)傳熱學(xué)原理，當(dāng)換熱器兩側(cè)流體的換熱系數(shù)相差較大時(shí)，需要對換熱系數(shù)小的流體一側(cè)傳 熱進(jìn)行強(qiáng)化，對于氣(汽)體， 一般釆用翅片進(jìn)行強(qiáng)化。如果釆用傳 統(tǒng)的管殼式換熱器結(jié)構(gòu)，即換熱管橫向布置于換熱器殼體中， 一方面會造成流體縱向沖刷換熱管東，不利于傳熱；另一方面，即使在殼程加裝折流板，在換熱管外加裝翅片也不方便。對熱源為過熱蒸汽時(shí)， 由于存在一定的過熱度，需要在換熱器中釋放出過熱蒸汽的顯熱，即 存在一定的汽-氣(汽)換熱階段，對汽-氣(汽)換熱兩側(cè)的流體 換熱系數(shù)相差不多，無需進(jìn)行額外的強(qiáng)化。因此，對這種用過熱蒸汽 作為熱源的高壓氣(汽)加熱器，需釆用由強(qiáng)化段和光管段組成的組 合式換熱器。另外，傳統(tǒng)的換熱器殼體大多為方形，承壓能力有限， 不適合于被加熱的殼程介質(zhì)壓力較高時(shí)的工況。本實(shí)用新型提出利用蛇形光管和換熱蛇形翅片管組合在一起并縱 向布置于換熱器圓簡形殼體中用于過熱蒸汽加熱的思想，可有效解決 傳統(tǒng)的冷凝器承壓能力不高、傳熱性能差和結(jié)構(gòu)不緊湊等問題。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提出的一種適用于髙壓氣(汽)體加熱的組合式換熱 器可用于工程上一些高壓過熱蒸汽加熱的場合，過熱蒸汽通過縱向布 置于換熱器圓簡形殼體中的蛇形光管束和換熱蛇形翅片管東把熱量傳 給光管和翅片管外的氣(汽)體，不僅可以最大程度地增加換熱器的 承壓能力，而且可以有效地改善換熱器的傳熱工況，即在不需增加折 流板的條件下，改工程上常規(guī)的縱向沖刷換熱管束為橫向沖刷，同時(shí)充分利用翅片管這種在改進(jìn)管式換熱面的過程中最早、最成功、對氣 (汽)體換熱非常有效的強(qiáng)化傳熱方法。本實(shí)用新型對換熱器在一些 特殊場合的推廣應(yīng)用和節(jié)能降耗具有重要的意義。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型一種適用于高壓氣(汽)體加熱的組合式換熱器的技術(shù)方案如下由高壓氣(汽)體進(jìn)口接管、圓筒形殼體、管箱、高壓氣(汽) 體出口接管、過熱蒸汽進(jìn)口接管、冷凝液出口接管、支座、換熱蛇形 翅片管、旁流擋板、連接母管和蛇形光管組成的一種適用于高壓氣(汽) 體加熱的組合式換熱器，高壓氣(汽)體由介質(zhì)進(jìn)口接管首先進(jìn)入由 換熱蛇形翅片管構(gòu)成的換熱管東段，然后再進(jìn)入由蛇形光管組成的換 熱管束段;高壓氣(汽)體橫向沖刷換熱管束，依次被換熱蛇形翅片 管內(nèi)和蛇形光管內(nèi)的飽和過熱和過熱蒸汽加熱后由介質(zhì)出口接管流 出。過熱蒸汽由過熱蒸汽進(jìn)口接管進(jìn)入，在蛇形光管內(nèi)被冷卻到飽和 蒸汽后再進(jìn)入到換熱蛇形翅片管內(nèi)繼續(xù)放出熱量，飽和蒸汽冷凝后由 冷凝液出口接管流出；高壓氣(汽)體進(jìn)、出口接管分別位于冷凝器 左右兩側(cè)的上、下部；過熱蒸汽首先進(jìn)入位于蛇形光管束上部的過熱 蒸汽母管中，經(jīng)過均勻分配后到每組蛇形光管中，然后再進(jìn)入到位于 換熱蛇形翅片管束上部的飽和蒸汽母管中，經(jīng)均勻分配后進(jìn)入每組換 熱蛇形翅片管中繼續(xù)參與換熱；換熱器兩端為管箱；每組蛇形光管和 換熱蛇形趣片管縱向布置于換熱器圓簡形殼體中，并且相鄰兩組蛇形 光管和換熱蛇形翅片管之間呈叉排；整個(gè)換熱段分別由蛇形光管東和換熱蛇形翅片管東兩段組合而成；為改善殼程氣(汽)體的流動狀況,在換熱器殼程還安裝有旁流擋板。本實(shí)用新型特征在于整個(gè)換熱段由適應(yīng)不同加熱需要的蛇形光管 束和換熱蛇形翅片管東兩段組合而成，和傳統(tǒng)換熱器相比，不僅傳熱 性能好、結(jié)構(gòu)更加緊湊高效，而且可有效地解決傳統(tǒng)換熱器承壓能力 不高、換熱管在殼體內(nèi)橫向布置時(shí)被加熱流體只能縱向沖刷換熱管以 及在管外不易加裝翅片的問題。 一方面可極大地?cái)U(kuò)展換熱面積，另一 方面可有效地增加換熱表面的承壓能力，和傳統(tǒng)的換熱器相比，不僅 傳熱性能好、結(jié)構(gòu)更加緊湊高效，而且可以有效地解決傳統(tǒng)的換熱器 承壓能力不高、換熱管在殼體內(nèi)橫向布置時(shí)被加熱流體縱向沖刷換熱 管、換熱效果差的問題。同時(shí)該種換熱器的適應(yīng)性強(qiáng)，被加熱介質(zhì)可 以是氣體，也可以是蒸汽。


圖1是一種適用于高壓氣(汽)體加熱的組合式換熱器的結(jié)構(gòu)圖，圖2為圖1中A、 B、 C、 D向的投影圖。其中1-高壓氣(汽)體進(jìn) 口接管；2-圓簡形殼體；3-管箱；4 -高壓氣(汽)體出口接管；5 -過熱蒸汽進(jìn)口接管；6-冷凝液出口接管；7-支座；8 -換熱蛇形翅 片管；9-旁流擋板；10-連接母管；11-蛇形光管。
具體實(shí)施方式
圖1也表示一個(gè)用高溫高壓過熱蒸汽加熱從某蓄熱器出來的飽和 蒸汽的組合式換熱器的結(jié)構(gòu)。從蓄熱器出來的壓力為/^1.2MPa的飽和蒸汽由介質(zhì)進(jìn)口接管1 進(jìn)入由換熱蛇形翅片管束8構(gòu)成的換熱段，蒸汽橫向沖刷換熱芯體， 被換熱蛇形翅片管內(nèi)的飽和蒸汽加熱后再進(jìn)入由蛇形光管東ll構(gòu)成的 換熱段，最后由介質(zhì)出口接管4流出。高溫高壓的過熱蒸汽由過熱蒸 汽進(jìn)口接管5進(jìn)入，在蛇形光管管內(nèi)被冷卻至飽和蒸汽后再經(jīng)飽和蒸 汽母管均句分配后進(jìn)入換熱蛇形翅片管內(nèi)冷凝，冷凝液由出口接管6 流出。蒸汽進(jìn)、出口接管分別位于冷凝器左右兩側(cè)的上、下部。過熱 蒸汽首先進(jìn)入位于蛇形光管東上部的過熱蒸汽母管中，然后均勻分配 到每組蛇形光管中。冷凝器兩端為管箱3。每組蛇形光管和換熱蛇形翅 片管縱向布置于換熱器圓簡形殼體2中，并且相鄰兩組換熱管之間呈 叉排；為改善殼程氣(汽)體的流動狀況，在換熱器殼程還安裝有旁 流擋板。經(jīng)測算，在過熱蒸汽壓力為3MPa、溫度為400°C時(shí)，該換熱器的 換熱面積為12m2 (光管外表面積)，被加熱蒸汽出口過熱度超過20X, 完全滿足工藝需求。
權(quán)利要求1.一種適用于高壓氣(汽)體加熱的組合式換熱器，由高壓氣(汽)體進(jìn)口接管、圓筒形殼體、管箱、高壓氣(汽)體出口接管、過熱蒸汽進(jìn)口接管、冷凝液出口接管、支座、換熱蛇形翅片管、旁流擋板、連接母管、蛇形光管組成，其特征在于整個(gè)換熱段由蛇形光管束和換熱蛇形翅片管束兩段組合而成，在過熱蒸汽冷卻段，由于為汽-氣(汽)換熱，采用傳統(tǒng)的蛇形光管；在飽和蒸汽冷凝段采用高效翅片管換熱表面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光管換熱表面，管外翅片采用高頻焊環(huán)形翅片，并且每組蛇形光管和換熱蛇形翅片管縱向布置于換熱器圓筒形殼體中，相鄰兩組蛇形光管和換熱蛇形翅片管之間呈叉排；高壓氣(汽)體由介質(zhì)進(jìn)口接管首先進(jìn)入由換熱蛇形翅片管構(gòu)成的換熱管束段，然后再進(jìn)入由蛇形光管組成的換熱管束段；高壓氣(汽)體橫向沖刷換熱管束，依次被換熱蛇形翅片管內(nèi)和蛇形光管內(nèi)的飽和過熱和過熱蒸汽加熱后由介質(zhì)出口接管流出；過熱蒸汽由過熱蒸汽進(jìn)口接管進(jìn)入，在蛇形光管內(nèi)被冷卻到飽和蒸汽后再進(jìn)入到換熱蛇形翅片管內(nèi)繼續(xù)放出熱量，飽和蒸汽冷凝后由冷凝液出口接管流出；高壓氣(汽)體進(jìn)、出口接管分別位于冷凝器左右兩側(cè)的上、下部；過熱蒸汽首先進(jìn)入位于蛇形光管束上部的過熱蒸汽母管中，經(jīng)過均勻分配后到每組蛇形光管中，然后再進(jìn)入到位于換熱蛇形翅片管束上部的飽和蒸汽母管中，經(jīng)均勻分配后進(jìn)入每組換熱蛇形翅片管中繼續(xù)參與換熱；換熱器兩端為管箱；為改善殼程氣(汽)體的流動狀況，在換熱器殼程還安裝有旁流擋板。
專利摘要一種適用于高壓氣(汽)體加熱的組合式換熱器，屬熱能與動力工程領(lǐng)域。由高壓氣(汽)體進(jìn)、出口接管、圓筒形殼體、管箱、過熱蒸汽進(jìn)口接管、冷凝液出口接管、支座、蛇形翅片管、旁流擋板、連接母管、蛇形光管組成。高壓氣(汽)體依次進(jìn)入縱向布置于換熱器圓筒形殼體中的由換熱蛇形翅片管和蛇形光管組成的換熱管束段，依次被換熱蛇形翅片管內(nèi)和蛇形光管內(nèi)的飽和蒸汽和過熱蒸汽加熱后流出。整個(gè)換熱段由適應(yīng)不同加熱需要的蛇形光管束和蛇形翅片管束兩段組合而成，和傳統(tǒng)換熱器相比，不僅傳熱性能好、結(jié)構(gòu)緊湊高效，而且可有效解決傳統(tǒng)換熱器承壓能力不高、換熱管在殼體內(nèi)橫向布置時(shí)被加熱流體縱向沖刷換熱管、換熱效果差的問題。
文檔編號F28D7/00GK201110730SQ200720188000
公開日2008年9月3日 申請日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者吳雙應(yīng), 嵐 彭, 李友榮, 阮登芳, 虹 高 申請人:重慶大學(xué)