一种U型管换热器的换热方法技术

本发明专利技术公开了一种U型管换热器的换热方法。该方法采用本发明专利技术提出的U型管换热器，管程介质(20)进入U型管。壳程介质(15)进入中心管(6)，再进入内侧换热通道(9)、向U型管尾端的方向流动，与在U型管返回管段(32)中向管板(5)的方向流动的管程介质进行纯逆流换热。之后壳程介质进入外侧换热通道(10)、向管板(5)的方向流动，与在U型管入口管段(31)中向U型管尾端的方向流动的管程介质进行纯逆流换热。换热后的壳程介质流经流动通道(11)，最后从壳程介质出口管(16)流出。换热后的管程介质进入管程介质聚集室(12)，最后从管程介质出口管(13)流出。本发明专利技术可用于各种气液介质的换热。

【技术实现步骤摘要】
一种U型管换热器的换热方法
本专利技术涉及一种U型管换热器的换热方法。
技术介绍
工业上常用的U型管换热器设有壳程壳体、管程壳体、管板、多根U型管。管程壳体的内腔中设有隔板，管板设于壳程壳体与管程壳体之间。U型管设于壳程壳体的内腔中；U型管入口与管板的U型管入口部分(半圆形)相连，U型管出口与管板的U型管出口部分(半圆形)相连。采用上述的U型管换热器进行壳程壳体内腔中的壳程介质与U型管中的管程介质的换热时，存在着以下问题：壳程介质与管程介质不是进行纯逆流换热，换热效果不够理想。换热后的壳程介质有时与换热前的壳程介质接触进行再次换热，会造成热损失。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种U型管换热器的换热方法，以解决现有方法所存在的壳程介质与管程介质不是进行纯逆流换热、换热效果不够理想，以及换热后的壳程介质与换热前的壳程介质进行再次换热、造成热损失的问题。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：一种U型管换热器的换热方法，其特征在于：所用的U型管换热器设有壳程壳体、管程壳体、管板和U型管，管板设于壳程壳体与管程壳体之间，U型管设于壳程壳体的内腔中，U型管入口和出口与管板相连，U型管入口与管程壳体的内腔相通，壳程壳体的一端与管程壳体的一端通过法兰连接，另一端为壳程封头，壳程壳体的内腔中自内向外设置有中心管、内套筒和外套筒，内套筒的一端与管板相连，外套筒靠近壳程封头的一端至中心管靠近壳程封头的部分设有内封头，中心管与内套筒之间形成内侧换热通道，内套筒与外套筒之间形成外侧换热通道，外套筒与壳程壳体之间形成流动通道，中心管与内侧换热通道在靠近管板的一端相通，内侧换热通道与外侧换热通道在靠近U型管尾端的一端相通，外侧换热通道与流动通道在靠近管板的一端相通，流动通道的另一端与壳程壳体的内腔在靠近壳程封头的部分相通，U型管入口管段的主体位于外侧换热通道中，U型管返回管段的主体位于内侧换热通道中，中心管在靠近壳程封头的部分与壳程介质入口管相连，壳程壳体上设有壳程介质出口管，管程壳体上设有管程介质入口管，管程壳体的内腔中，在管板的中部设有管程介质聚集室，U型管出口与管程介质聚集室相通，管程介质聚集室上设有管程介质出口管，通往管程壳体的外部。采用上述U型管换热器进行换热的方法，包括如下步骤：管程介质从管程介质入口管进入管程壳体的内腔，再从U型管入口进入U型管，在U型管中流动，壳程介质从壳程介质入口管进入中心管，在中心管中向管板的方向流动，再从中心管靠近管板的一端流出，从内侧换热通道靠近管板的一端进入内侧换热通道，进入内侧换热通道中的壳程介质在内侧换热通道中向U型管尾端的方向流动，与在U型管返回管段中向管板的方向流动的管程介质进行纯逆流换热，在内侧换热通道中换热后的壳程介质从内侧换热通道靠近U型管尾端的一端流出，从外侧换热通道靠近U型管尾端的一端进入外侧换热通道，进入外侧换热通道中的壳程介质在外侧换热通道中向管板的方向流动，与在U型管入口管段中向U型管尾端的方向流动的管程介质进行纯逆流换热，在外侧换热通道中换热后的壳程介质从外侧换热通道靠近管板的一端流出，从流动通道靠近管板的一端进入流动通道，进入流动通道中的壳程介质在流动通道中向壳程封头的方向流动，进入壳程壳体的内腔靠近壳程封头的部分，最后从壳程介质出口管流出，在U型管中与壳程介质换热后的管程介质从U型管出口流出，进入管程介质聚集室，最后从管程介质出口管流出。采用本专利技术，具有如下的有益效果：换热前的壳程介质进入中心管，再在内侧换热通道和外侧换热通道中与U型管中的管程介质换热。U型管入口管段中的管程介质与外侧换热通道中的壳程介质、U型管返回管段中的管程介质与内侧换热通道中的壳程介质，均是进行纯逆流换热，换热效果比较理想。此外，换热后的壳程介质进入流动通道、壳程壳体内腔靠近壳程封头的部分，最后从壳程介质出口管流出，不与换热前的壳程介质进行再次换热，能够避免热损失。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本专利技术要求保护的范围。附图说明图1是本专利技术所用的一种U型管换热器的结构示意图。图2是图1中的A—A剖视图(放大)。图3是图1中的B—B剖视图(放大)。图4是U型管换热器U型管入口管段中的管程介质与外侧换热通道中的壳程介质、U型管返回管段中的管程介质与内侧换热通道中的壳程介质进行纯逆流换热的局部放大示意图。图1至图4中，相同附图标记表示相同的技术特征。图2和图3中的小圆表示U型管，图2中未示出管程法兰和壳程法兰，图3中未示出壳程介质入口管和壳程介质出口管等部件。图1和图4中，以实心箭头表示壳程介质的流动方向，空心箭头表示管程介质的流动方向。具体实施方式参见图1、图2、图3和图4，本专利技术方法所用的一种U型管换热器设有壳程壳体1、管程壳体2、管板5和U型管。管板5设于壳程壳体1与管程壳体2之间，U型管设于壳程壳体1的内腔中。U型管入口和出口与管板5相连，U型管入口与管程壳体2的内腔相通。壳程壳体1的一端与管程壳体2的一端通过壳程法兰18和管程法兰19连接，壳程壳体1的另一端为壳程封头。壳程壳体1的内腔中自内向外设置有中心管6、内套筒7和外套筒8，中心管6、内套筒7和外套筒8与壳程壳体1同轴设置。内套筒7的一端与管板5相连，外套筒8靠近壳程封头的一端至中心管6靠近壳程封头的部分设有内封头4。外套筒8通过若干个支撑件与壳程壳体1固定连接(图略)。中心管6与内套筒7之间形成内侧换热通道9，内套筒7与外套筒8之间形成外侧换热通道10，外套筒8与壳程壳体1之间形成流动通道11。中心管6与内侧换热通道9在靠近管板5的一端相通，内侧换热通道9与外侧换热通道10在靠近U型管尾端(即半圆弯管)的一端相通，外侧换热通道10与流动通道11在靠近管板5的一端相通，流动通道11的另一端与壳程壳体1的内腔在靠近壳程封头的部分相通。U型管入口管段31的主体(即大部分)位于外侧换热通道10中，U型管返回管段32的主体(即大部分)位于内侧换热通道9中。中心管6在靠近壳程封头的部分与壳程介质入口管14相连，壳程壳体1上设有壳程介质出口管16。管程壳体2上设有管程介质入口管17。管程壳体2的内腔中，在管板5的中部设有管程介质聚集室12，U型管出口与管程介质聚集室12相通。管程介质聚集室12上设有管程介质出口管13，通往管程壳体2的外部。壳程壳体1、管程壳体2、U型管、中心管6、内套筒7、外套筒8、壳程介质入口管14、壳程介质出口管16、管程介质入口管17、管程介质出口管13的横截面形状均为圆形，内侧换热通道9、外侧换热通道10、流动通道11的横截面形状均为圆环形，管板5的形状为圆形。内封头4的形状可以是圆锥面形(如图1所示)，也可以是半球面形(图略)。图1和图2所示管程介质聚集室12的壳体由圆筒形筒体和圆锥面形筒体组成，它们通常与管程壳体2同轴设置。壳程壳体1与管程壳体2通常是同轴设置。根据壳程介质与管程介质换热量的大小，U型管换热器可以设置几十根至几百根的U型管。参见图1、图2和图3，本专利技术的一种方案是，同一种规格的U型管绕壳程壳体1的轴心线均匀设置、组成一组U型管。一组U型管中，U型管入口位于管板的U型管入口部分(圆环形)、与壳程壳体1的轴心线同轴的一个布管圆上，U型管出口位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种U型管换热器的换热方法，其特征在于：所用的U型管换热器设有壳程壳体(1)、管程壳体(2)、管板(5)和U型管，管板(5)设于壳程壳体(1)与管程壳体(2)之间，U型管设于壳程壳体(1)的内腔中，U型管入口和出口与管板(5)相连，U型管入口与管程壳体(2)的内腔相通，壳程壳体(1)的一端与管程壳体(2)的一端通过法兰连接，另一端为壳程封头，壳程壳体(1)的内腔中自内向外设置有中心管(6)、内套筒(7)和外套筒(8)，内套筒(7)的一端与管板(5)相连，外套筒(8)靠近壳程封头的一端至中心管(6)靠近壳程封头的部分设有内封头(4)，中心管(6)与内套筒(7)之间形成内侧换热通道(9)，内套筒(7)与外套筒(8)之间形成外侧换热通道(10)，外套筒(8)与壳程壳体(1)之间形成流动通道(11)，中心管(6)与内侧换热通道(9)在靠近管板(5)的一端相通，内侧换热通道(9)与外侧换热通道(10)在靠近U型管尾端的一端相通，外侧换热通道(10)与流动通道(11)在靠近管板(5)的一端相通，流动通道(11)的另一端与壳程壳体(1)的内腔在靠近壳程封头的部分相通，U型管入口管段(31)的主体位于外侧换热通道(10)中，U型管返回管段(32)的主体位于内侧换热通道(9)中，中心管(6)在靠近壳程封头的部分与壳程介质入口管(14)相连，壳程壳体(1)上设有壳程介质出口管(16)，管程壳体(2)上设有管程介质入口管(17)，管程壳体(2)的内腔中，在管板(5)的中部设有管程介质聚集室(12)，U型管出口与管程介质聚集室(12)相通，管程介质聚集室(12)上设有管程介质出口管(13)，通往管程壳体(2)的外部。采用上述U型管换热器进行换热的方法，包括如下步骤：管程介质(20)从管程介质入口管(17)进入管程壳体(2)的内腔，再从U型管入口进入U型管，在U型管中流动，壳程介质(15)从壳程介质入口管(14)进入中心管(6)，在中心管(6)中向管板(5)的方向流动，再从中心管(6)靠近管板(5)的一端流出，从内侧换热通道(9)靠近管板(5)的一端进入内侧换热通道(9)，进入内侧换热通道(9)中的壳程介质在内侧换热通道(9)中向U型管尾端的方向流动，与在U型管返回管段(32)中向管板(5)的方向流动的管程介质进行纯逆流换热，在内侧换热通道(9)中换热后的壳程介质从内侧换热通道(9)靠近U型管尾端的一端流出，从外侧换热通道(10)靠近U型管尾端的一端进入外侧换热通道(10)，进入外侧换热通道(10)中的壳程介质在外侧换热通道(10)中向管板(5)的方向流动，与在U型管入口管段(31)中向U型管尾端的方向流动的管程介质进行纯逆流换热，在外侧换热通道(10)中换热后的壳程介质从外侧换热通道(10)靠近管板(5)的一端流出，从流动通道(11)靠近管板(5)的一端进入流动通道(11)，进入流动通道(11)中的壳程介质在流动通道(11)中向壳程封头的方向流动，进入壳程壳体(1)的内腔靠近壳程封头的部分，最后从壳程介质出口管(16)流出，在U型管中与壳程介质换热后的管程介质从U型管出口流出，进入管程介质聚集室(12)，最后从管程介质出口管(13)流出。...

【技术特征摘要】
1.一种U型管换热器的换热方法，其特征在于：所用的U型管换热器设有壳程壳体(1)、管程壳体(2)、管板(5)和U型管，管板(5)设于壳程壳体(1)与管程壳体(2)之间，U型管设于壳程壳体(1)的内腔中，U型管入口和出口与管板(5)相连，U型管入口与管程壳体(2)的内腔相通，壳程壳体(1)的一端与管程壳体(2)的一端通过法兰连接，另一端为壳程封头，壳程壳体(1)的内腔中自内向外设置有中心管(6)、内套筒(7)和外套筒(8)，内套筒(7)的一端与管板(5)相连，外套筒(8)靠近壳程封头的一端至中心管(6)靠近壳程封头的部分设有内封头(4)，中心管(6)与内套筒(7)之间形成内侧换热通道(9)，内套筒(7)与外套筒(8)之间形成外侧换热通道(10)，外套筒(8)与壳程壳体(1)之间形成流动通道(11)，中心管(6)与内侧换热通道(9)在靠近管板(5)的一端相通，内侧换热通道(9)与外侧换热通道(10)在靠近U型管尾端的一端相通，外侧换热通道(10)与流动通道(11)在靠近管板(5)的一端相通，流动通道(11)的另一端与壳程壳体(1)的内腔在靠近壳程封头的部分相通，U型管入口管段(31)的主体位于外侧换热通道(10)中，U型管返回管段(32)的主体位于内侧换热通道(9)中，中心管(6)在靠近壳程封头的部分与壳程介质入口管(14)相连，壳程壳体(1)上设有壳程介质出口管(16)，管程壳体(2)上设有管程介质入口管(17)，管程壳体(2)的内腔中，在管板(5)的中部设有管程介质聚集室(12)，U型管出口与管程介质聚集室(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国信，朱华兴，许超洋，李网章，李淑清，陈奎显，顾炯炯，
申请(专利权)人：中石化洛阳工程有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41