一种基于空心球复杂通道间壁式换热器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于空心球复杂通道间壁式换热器，用于冷热流体热量交换，包括空心球复杂通道换热组件形成的管程、包围管程的壳程、管程进口流体封头和管程出口流体封头。空心球复杂通道换热组件是本发明专利技术的核心，由空心球以一定排列方式连接而成二维或三维复杂流体流动通道，作为间壁式换热器的管程；管程进口流体封头和管程出口流体封头与复杂通道形成了管程流体流动通道；包围空心球复杂通道换热组件的壳层与空心球复杂通道换热组件之间形成间壁式换热器的壳程。本发明专利技术采用的基于空心球复杂通道换热组件的间壁式换热器，使流体在管程和壳程内达到高度湍流状态，具有更高换热速率，具有不易结垢的优点，球形的基本单元结构使换热器耐压性更好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空心球复杂通道间壁式换热器
本专利技术属于热换器设备
，尤其涉及一种基于空心球复杂通道间壁式换热器。
技术介绍
换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的换热设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使高温(或低温)流体的温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器的应用广泛涉及暖通、石油加工、化工、能源、钢铁冶金、食品加工、水处理、环境保护等近多种工业领域。现有的间壁式换热器种类繁多，不同形式的换热器各有其优缺点，其中列管式换热器在工业上应用最广泛，但是可承压力范围有限，加工和维护有也存在局限性，同时流体在管式换热器内外形成湍流状态不充分，换热效率相对较低。综上，如何提供一种间壁式换热器，强化冷热流体的湍流流动，同时提高了换热器的承压性能和换热效率，已经成为亟需解决的问题。
技术实现思路
为了克服现有间壁式换热器技术存在的不足，本专利技术的目的在于针对上述问题，设计一种基于空心球复杂通道间壁式换热器，包括空心球复杂通道换热组件8，所述空心球复杂通道换热组件8为由空心球之间相互连接形成的管程，管程入口连接有管程进口流体封头12或者进口流体均分管2，管程出口连接有管程出口流体封头19或者出口流体聚集管5，管程进口流体封头12或者进口流体均分管2将管程入口流体均匀分布到管程的各个入口，管程出口流体封头19或者出口流体聚集管5收集管程出口的流体并送出管程出口。优选的，进口流体均分管2上设置有流体进口1，出口流体聚集管5上设置有流体出口4，流体从流体进口1进入进口流体均分管2，流体经进口流体均分管流道3从空心球复杂通道换热组件与进口流体均分管连接处7流入空心球复杂通道换热组件8,随后流体通过球-球连接通道9在空心球复杂通道换热组件8内流向出口侧，流体从空心球复杂通道换热组件8流经空心球复杂通道换热组件与出口流体聚集管连接处10进入出口流体聚集管5，流体经出口流体聚集管流道6流向流体出口4，最终流出散热器。优选的，所述换热器还包括包围着空心球复杂通道换热组件8的壳程18，所述壳程18上设置有壳程流体进口16和壳程流体出口15，管程进口流体封头12和管程出口流体封头19均与空心球复杂通道换热组件8通过法兰连接；管程进口流体封头12上设置有管程流体进口11，管程出口流体封头19上设置有管程流体出口17。优选的，流体通过管程流体进口11流入管程进口流体封头12，再通过空心球复杂通道换热组件入口13，流入空心球复杂通道换热组件8,流体通过空心球复杂通道换热组件8后流入管程出口流体封头19，最后通过管程流体出口17排出换热器；同时，换热液体通过壳程流体进口16流入壳程18，完成热量交换后，最后经过壳程流体出口15流出壳程18。优选的，根据空心球复杂通道换热组件8的尺寸和形状，所述壳程18为圆柱形或者球形或者无壳层。优选的，所述空心球复杂通道换热组件8为不锈钢、铁、铝、铜或者其他金属材料。优选的，所述空心球复杂通道换热组件8是由一定壁厚的空心球为基本单元构成的，空心球上开设有开孔，空心球之间通过开孔直接对接或者通过与开孔等直径的圆管相互连接，其连接方式采用焊接、螺纹、胀接或者其他合适的方式。优选的，空心球之间相互连接形成的基本结构，在二维结构上为正方形或者三角形或者六边形，在三维结构上为正方体或者正三角体或者正六边形体。与现有技术相比，本专利技术具备以下有益效果：1)本专利技术使用由一定壁厚空心球为基本单元构成的复杂换热通道，在管程内流体可在球形基本单元内部呈现二维或三维流动，充分改变流体的流动方向和流动截面积，强化了管程内流体的湍动程度；2)本专利技术空心球单元之间紧密接触，复杂通道的换热组件在壳层形成类似蜂窝多孔结构，大大提高了壳层的流体湍动程度，从而提高了冷热流体之间的传热系数，提高了流体之间的热交换速率；3)本专利技术在管程和壳程内，流体均呈现多维度的湍流运动，强化了流体的湍流程度，也会有效地降低壳程和管程的结垢程度，克服现有管壳结垢换热器壳程易结垢的问题；4)本专利技术空心球复杂通道结构相对普通列管式换热器结构更耐高压，换热器具有更好的承压性能，克服了现有列管式结构耐高压不足的缺点。附图说明图1为本专利技术优选实施例一的结构示意图；图2为本专利技术优选实施例一的进口流体均分管的细节放大图之一；图3为本专利技术优选实施例一的进口流体均分管的细节放大图之二；图4为本专利技术优选实施例一的出口流体聚集管的细节放大图之一；图5为本专利技术优选实施例一的出口流体聚集管的细节放大图之二；图6为本专利技术优选实施例一的另一种形态示意图；图7为本专利技术优选实施例二的结构示意图；图8为本专利技术优选实施例二的进口流体均分管的细节放大图之一；图9为本专利技术优选实施例二的进口流体均分管的细节放大图之二；图10为本专利技术优选实施例二的出口流体聚集管细的节放大图之一；图11为本专利技术优选实施例二的出口流体聚集管的细节放大图之二；图12为本专利技术优选实施例二的另一种形态示意图；图13为本专利技术优选实施例三的结构示意图；图14为本专利技术优选实施例三的管程示意图；图15为本专利技术优选实施例三的管程侧视图；图16为本专利技术优选实施例四的结构示意图；图17为本专利技术优选实施例四的管程示意图；图18为本专利技术优选实施例四的管程侧视图；图19为本专利技术优选实施例五的结构示意图；图20为本专利技术优选实施例五的管程示意图；图21为本专利技术优选实施例五的管程侧视图；图22为本专利技术优选实施例六的结构示意图；图23为本专利技术优选实施例六的管程示意图；图24为本专利技术优选实施例六的管程侧视图；图中附图标记为：1-流体进口，2-进口流体均分管，3-进口流体均分管流道，4-流体出口，5-出口流体聚集管，6-出口流体聚集管流道，7-空心球复杂通道换热组件与进口流体均分管连接处，8-空心球复杂通道换热组件，9-球-球连接通道，10-空心球复杂通道换热组件与出口流体聚集管连接处，11-管程流体进口，12-管程进口流体封头，13-空心球复杂通道换热组件入口，15-壳程流体出口，16-壳程流体进口，17-管程流体出口，18-壳程，19-管程出口流体封头，24-球-球连接管。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本专利技术，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于空心球复杂通道间壁式换热器，包括空心球复杂通道换热组件(8)，所述空心球复杂通道换热组件(8)是由空心球之间相互连接形成的管程，管程入口连接有管程进口流体封头(12)或者进口流体均分管(2)，管程出口连接有管程出口流体封头(19)或者出口流体聚集管(5)，管程进口流体封头(12)或者进口流体均分管(2)将管程入口流体均匀分布到管程的各个入口，管程出口流体封头(19)或者出口流体聚集管(5)收集管程出口的流体并送出管程出口。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于空心球复杂通道间壁式换热器，包括空心球复杂通道换热组件(8)，所述空心球复杂通道换热组件(8)是由空心球之间相互连接形成的管程，管程入口连接有管程进口流体封头(12)或者进口流体均分管(2)，管程出口连接有管程出口流体封头(19)或者出口流体聚集管(5)，管程进口流体封头(12)或者进口流体均分管(2)将管程入口流体均匀分布到管程的各个入口，管程出口流体封头(19)或者出口流体聚集管(5)收集管程出口的流体并送出管程出口。


2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，进口流体均分管(2)上设置有流体进口(1)，出口流体聚集管(5)上设置有流体出口(4)，流体从第一流体进口(1)进入进口流体均分管(2)，流体经进口流体均分管流道(3)从空心球复杂通道换热组件与进口流体均分管连接处(7)流入空心球复杂通道换热组件(8),随后流体通过球-球连接通道(9)在空心球复杂通道换热组件(8)内流向出口侧，流体从空心球复杂通道换热组件(8)流经空心球复杂通道换热组件与出口流体聚集管连接处(10)进入出口流体聚集管(5)，流体经出口流体聚集管流道(6)流向流体出口(4)，最终流出散热器。


3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热器还包括包围着空心球复杂通道换热组件(8)的壳程(18)，所述壳程(18)上设置有壳程流体进口(16)和壳程流体出口(15)，管程进口流体封头(12)和管程出口流体封头(19)均与空心球复杂通道换热组件(8)通过法兰连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋永吉，王逸飞，郭佳星，王新承，李翠清，王虹，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京;11