一种新型双股流缠绕管式换热器制造技术

本发明专利技术涉及一种新型双股流缠绕管式换热器，主要由上螺旋管束、下螺旋管束和壳体组成，两股螺旋管束分别走两种不同介质；上螺旋管束沿上中芯筒分层螺旋缠绕，先向下缠绕到上中芯筒的底部后反向向上缠绕形成双向螺旋缠绕方式；下螺旋管束沿下中芯筒分层螺旋缠绕，先向下缠绕到下中芯筒的底部后反向向上缠绕形成双向螺旋缠绕方式。本发明专利技术中，上螺旋管束和下螺旋管束各自独立缠绕，两股螺旋管束之间不存在传热影响，传热计算简单，而且可通过设计每股螺旋管束缠绕后的管芯长度来获得每种管程流体所需的换热量；上螺旋管束和下螺旋管束均采用双向螺旋缠绕方式，使得换热器换热面积大，换热均匀，结构紧凑，占地面积小。

【技术实现步骤摘要】
一种新型双股流缠绕管式换热器
本专利技术涉及换热设备，尤其是一种新型双股流缠绕管式换热器。
技术介绍
换热器是用于实现热量传递的设备，它广泛用于化工、炼油、食品、轻工、能源、制药、机械等工业部门。管壳式换热器由于结构可靠、技术成熟、适用面广，是目前国内外换热设备的主要结构形式，但是管壳式换热器存在体积大、换热效率低等缺点。而缠绕管式换热器的结构与目前被广泛应用的管壳式换热器相比更加紧凑，它的换热效果也更加优良。缠绕管式换热器是在中芯筒与筒体之间的空间内将传热管按螺旋线形状交替缠绕而成，这种特殊的布管方式使得该换热器所需的筒体尺寸更小，有利于节省材料。缠绕管式换热器作为一种紧凑的高效换热设备，近年来已广泛用作石油化工生产中的气体分离装置、低温高压场合下的深冷装置。在气体低温液化分离领域，如天然气低温液化、空气低温液化分离、低温液氮洗工艺、低温甲醇洗等领域，往往需要三种介质同时进行换热，为了满足生产要求，出现了可以同时处理三种介质的双股流缠绕管式换热器。经文献检索，授权公开号：CN102980422A，名称为低温循环甲醇冷却器用缠绕管式换热器。该专利技术具有独立的四个内置于壳体内的厚壁圆管弯曲形成的圆环形独立管箱，两股缠绕管束进出口直接与环形厚壁圆管形管箱联接形成整体无管板形双股流换热器。该专利技术的优点在于四个独立圆管形管箱可作为换热器管程和壳程之间进行换热，换热面积增大，便于复杂缠绕管束的加工制造及安装维修。但是该专利技术中两股缠绕管束相互缠绕在一起，这种缠绕方式会使得两股缠绕管束传热相互影响，传热计算复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是，克服现有技术存在的缺陷，有效的解决现有双股流缠绕管式换热器两股缠绕管束相互影响，传热计算复杂的问题，提供一种新型双股流缠绕管式换热器。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种新型双股流缠绕管式换热器，包括壳程流体进口、上封头、上管程流体出口、上管程流体出口管板、筒体、上垫条、上耳座、下管程流体出口、下管程流体出口管板、下垫条、下耳座、下封头、壳程流体出口、下中芯筒下支撑圈、下中芯筒、下螺旋管束、下中芯筒上支撑圈、下管程流体进口、下管程流体进口管板、上中芯筒下支撑圈、上中芯筒、上螺旋管束、上中芯筒上支撑圈、上管程流体进口和上管程流体进口管板，其特征在于：所述的上螺旋管束和下螺旋管束分别走两种不同介质；所述的上螺旋管束沿上中芯筒缠绕，缠绕后的上管芯通过上中芯筒上支撑圈和上中芯筒下支撑圈固定于筒体的上部；所述的下螺旋管束沿下中芯筒缠绕，缠绕后的下管芯通过下中芯筒上支撑圈和下中芯筒下支撑圈固定于筒体的下部。优选的是，所述的上螺旋管束和下螺旋管束分别位于筒体的上部和下部，两股螺旋管束分别走两种不同介质。优选的是，所述的上螺旋管束沿上中芯筒分层螺旋缠绕，上螺旋管束先沿上中芯筒向下螺旋缠绕到上中芯筒的底部后反向向上螺旋缠绕形成双向螺旋缠绕方式。优选的是，所述的下螺旋管束沿下中芯筒分层螺旋缠绕，下螺旋管束先沿下中芯筒向下螺旋缠绕到下中芯筒的底部后反向向上螺旋缠绕形成双向螺旋缠绕方式。本专利技术的优点在于：(1)上螺旋管束和下螺旋管束各自独立缠绕，两股螺旋管束之间不存在传热影响，传热计算简单，而且可通过设计每股螺旋管束缠绕后的管芯长度来获得每种管程流体所需的换热量。(2)上螺旋管束和下螺旋管束都是采用上端固定，下端自由的固定方式，螺旋管束可以自由伸缩，解决了热补偿问题。(3)上螺旋管束和下螺旋管束均采用双向螺旋缠绕方式不仅延长了管程长度，增大了换热面积，使得换热更加充分；而且改变了壳程流体的流体状态，壳程流体呈湍流状态流动，不存在流动死区，提高了换热系数，整个换热器结构紧凑，占地面积小。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。其中，1-壳程流体进口、2-上封头、3-上管程流体出口、4-上管程流体出口管板、5-筒体、6-上垫条、7-上耳座、8-下管程流体出口、9-下管程流体出口管板、10-下垫条、11-下耳座、12-下封头、13-壳程流体出口、14-下中芯筒下支撑圈、15-下中芯筒、16-下螺旋管束、17-下中芯筒上支撑圈、18-下管程流体进口、19-下管程流体进口管板、20-上中芯筒下支撑圈、21-上中芯筒、22-上螺旋管束、23-上中芯筒上支撑圈、24-上管程流体进口、25-上管程流体进口管板。具体实施方式结合说明书附图，进一步说明本专利技术的具体实施过程。如图1所示，一种新型双股流缠绕管式换热器，包括壳程流体进口1、上封头2、上管程流体出口3、上管程流体出口管板4、筒体5、上垫条6、上耳座7、下管程流体出口8、下管程流体出口管板9、下垫条10、下耳座11、下封头12、壳程流体出口13、下中芯筒下支撑圈14、下中芯筒15、下螺旋管束16、下中芯筒上支撑圈17、下管程流体进口18、下管程流体进口管板19、上中芯筒下支撑圈20、上中芯筒21、上螺旋管束22、上中芯筒上支撑圈23、上管程流体进口24和上管程流体进口管板25。壳程流体进口1、上封头2、筒体5、下封头12和壳程流体出口13依次焊接在一起；上管程流体进口管板25与上管程流体进口24相连固定于筒体5上部的右侧，上管程流体出口管板4与上管程流体出口3相连固定于筒体5上部的左侧，上管程流体进口24与上管程流体出口3关于筒体5左右对称分布；下管程流体进口管板19与下管程流体进口18相连固定于筒体5中部的右侧，下管程流体出口管板9与下管程流体出口8相连固定于筒体5中部的左侧，下管程流体进口18与下管程流体出口8关于筒体5左右对称分布；上中芯筒21通过上中芯筒上支撑圈23和上中芯筒下支撑圈20固定于筒体5的上部；上螺旋管束22右侧与上管程流体进口管板25相连，然后绕上中芯筒21分层螺旋缠绕，上螺旋管束22先沿上中芯筒21向下螺旋缠绕到上中芯筒21的底部后反向向上螺旋缠绕至筒体5上部的左侧与上管程流体出口管板4相连，每两层上螺旋管束22之间设置有用来定距的上垫条6；下中芯筒15通过下中芯筒上支撑圈17和下中芯筒下支撑圈14固定于筒体5的下部；下螺旋管束16右侧与下管程流体进口管板19相连，然后绕下中芯筒15分层螺旋缠绕，下螺旋管束16先沿下中芯筒15向下螺旋缠绕到下中芯筒15的底部后反向向上螺旋缠绕至筒体5中部的左侧与下管程流体出口管板9相连，每两层下螺旋管束16之间设置有用来定距的下垫条10；上耳座7与上中芯筒21的中部平齐固定于筒体5的上部，下耳座11与下中芯筒15的中部平齐固定于筒体5的下部，上耳座7和下耳座11用来支撑整个换热器。本专利技术可用于低温合成气及低温甲醇工艺尾气来预冷原料气，合成气在-19.38℃，5.566MPa时从上管程流体进口24进入换热器，然后经上管程流体进口管板25分布后进入上螺旋管束22被来自于筒体5中的原料气加热，温度升高到31.23℃，压力降低到5.531MPa的合成气经上管程流体出口管板4合流后由上管程流体出口3流出换热器。尾气在-18.39℃，0.18MPa时从下管程流体进口18进入换热器，然后经下管程流体进口管板19分布后进入下螺旋管束16被来自于筒体5中的原料气加热，温度升高到31.23℃，压力降低到0.163MPa的尾气经下管程流体出口管板9合流后由下管程流体出口8流出换热器。原料气在37.73℃，5.774MPa时从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型双股流缠绕管式换热器，包括壳程流体进口(1)、上封头(2)、上管程流体出口(3)、上管程流体出口管板(4)、筒体(5)、上垫条(6)、上耳座(7)、下管程流体出口(8)、下管程流体出口管板(9)、下垫条(10)、下耳座(11)、下封头(12)、壳程流体出口(13)、下中芯筒下支撑圈(14)、下中芯筒(15)、下螺旋管束(16)、下中芯筒上支撑圈(17)、下管程流体进口(18)、下管程流体进口管板(19)、上中芯筒下支撑圈(20)、上中芯筒(21)、上螺旋管束(22)、上中芯筒上支撑圈(23)、上管程流体进口(24)和上管程流体进口管板(25)，其特征在于：所述的上螺旋管束(22)和下螺旋管束(16)分别走两种不同介质；所述的上螺旋管束(22)沿上中芯筒(21)缠绕，缠绕后的上管芯通过上中芯筒上支撑圈(23)和上中芯筒下支撑圈(20)固定于筒体(5)的上部；所述的下螺旋管束(16)沿下中芯筒(15)缠绕，缠绕后的下管芯通过下中芯筒上支撑圈(17)和下中芯筒下支撑圈(14)固定于筒体(5)的下部。

【技术特征摘要】
1.一种新型双股流缠绕管式换热器，包括壳程流体进口(1)、上封头(2)、上管程流体出口(3)、上管程流体出口管板(4)、筒体(5)、上垫条(6)、上耳座(7)、下管程流体出口(8)、下管程流体出口管板(9)、下垫条(10)、下耳座(11)、下封头(12)、壳程流体出口(13)、下中芯筒下支撑圈(14)、下中芯筒(15)、下螺旋管束(16)、下中芯筒上支撑圈(17)、下管程流体进口(18)、下管程流体进口管板(19)、上中芯筒下支撑圈(20)、上中芯筒(21)、上螺旋管束(22)、上中芯筒上支撑圈(23)、上管程流体进口(24)和上管程流体进口管板(25)，其特征在于：所述的上螺旋管束(22)和下螺旋管束(16)分别走两种不同介质；所述的上螺旋管束(22)沿上中芯筒(21)缠绕，缠绕后的上管芯通过上中芯筒上支撑圈(23)和上中芯筒下支撑圈(20)固定于筒体(5)的上部；...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐书根，孟维歌，王冲，王胜昆，黄生军，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37