包括由偏转表面和引导区段形成的组件/内置元件的管束式热交换器制造技术

本发明专利技术涉及一种管束式热交换器，其包括由偏转表面、窗和引导区段形成的内置元件。使用这些内置元件，实现产品流在热传递期间的恒定混合，并且从而防止分布不均和轴向返混。同时，延长流动路径，并且因此改善热传递。产品在管束式热交换器（1）的外部腔室（6）中流动，所述管束式热交换器（1）带有用于所述产品的入口（2）和出口（3）以及用于管（7）中的热载体介质的入口（4）和出口（5）。设置有管束式热交换器的偏转面板（或偏转表面）（8）被修改成使得其使窗（12、13）打开，并且至少一个引导区段（10或11）附接在所述偏转表面的入口侧和出口侧上。这些引导区段平行于管轴线伸展并且相互交叉。所述流被入口侧上的引导区段分开并且沿相反方向引导到窗，其然后在所述窗处在出口区段的相应相对侧上离开并且被偏转。侧上离开并且被偏转。侧上离开并且被偏转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括由偏转表面和引导区段形成的组件/内置元件的管束式热交换器


[0001]根据权利要求1的前序部分，本专利技术涉及在外部腔室中包括由偏转表面和引导区段形成的组件（其可以被设计为内置元件或可以不被设计为内置元件）的束式热交换器。

技术介绍

[0002]由于束式热交换器通常由金属材料制成，因此我们通常指的是偏转面板、而非偏转表面。然而，在本说明书中，术语偏转表面用于明确表明其适用性并不限于由金属材料制成的热交换器。
[0003]所述束可以由若干管组成，热交换介质（例如加热或冷却在外部腔室中循环的产品的加热或冷却介质）被引导通过所述管。然而，替代地，也可以使用组合成束的其它热交换元件，诸如电加热棒、电加热盘管等等。为图示简单起见，下文将使用术语''管''或''管束''，尽管在已经叙述的内容之后应理解，其也意指诸如加热棒等其它延伸的热交换元件。
[0004]偏转面板或偏转表面的通常设计通过部分横向并且部分平行于管在外部腔室中引导流体的流动来充当流动引导件。这些金属板具有对应于管间距的孔，其垂直于管，并且具有段形窗以用于流体的轴向通过。其它已知实施例由盘和环交替地组成。其作为标准件安装在湍流（低粘度流体）和层流（粘性流体）流中。关于进一步的功能和结构细节，请参考VDI Heat Atlas（第6版）的章节Gg5和Ob7。这些偏转表面由于到达管的或多或少的显著横流而改善热传递，但是其并不引起流体的任何混合。这在粘性流体的层流的情况下特别适用。由于这些材料因其性质而具有较低热传递系数，因此应该在管的周围引导其（VDI Heat Atlas的章节Ob4）。在必须被冷却或加热的粘性介质的情况下，粘度可以随温度而显著改变。通过不同温度
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时间历程（流动路径）的部分流最终具有非常不同的性质。这特别适用于粘度。在无恒定混合的情况下，形成优选路径和死区，称为分布不均。这可能导致热交换器的完全失效，而且还导致不良产品性质。当热交换器用作聚合反应器或用于与粘性液体物质的其它放热反应时，问题是类似的，例如参见化学工程与技术（Chem Eng.Technol.）13 （1990）的第214
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220页。此处，流动率和粘度的差异也导致分布不均。类似问题出现在管束式热交换器中，其中粘性溶液部分蒸发，并且粘度在此过程中急剧增加。
[0005]许多静态混合器（诸如X混合器（SMX、SMXL））或螺旋式混合器（Kenics混合器）优选地与双夹套管中的层流一起使用以同时改善热传递、混合和停留时间分布，参见Process Engineering 34 （2000）第1
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2期的第18
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21页。对这些设备的按比例放大存在狭窄限制，因为热传递表面与产品体积的比随着管直径的增加而减小，或者如果管直径保持不变，则压力损失将随着产品数量的增加而迅速增加。作为解决方案，正试图在管束式热交换器的管中也使用静态混合器，其中产品在管中流动。然后，仍发生在单独的管内的混合，但是管中的部分流彼此完全隔离，并且在单独的管中可以形成不同流动状态和产品性质。结果可能再次是管中具有所描述效果的显著分布不均。混合元件的较高压力损失使问题变得甚至更糟。反应产物的另一个缺点是管束式设备的罩中的额外体积。在此空间中有少量热传递或
没有热传递。
[0006]DE 28 39 564 C2提出一种用于热传递和静态混合的设备。在此混合器
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热交换器或反应器（称为SMR反应器）中，产品也流过带有管束的流动通道，并且围绕外部腔室中的管流动。所述管以曲折方式弯折以形成盘管。所述管与流动方向成45
°
，相互交叉并且形成混合器结构。单独的盘管被向外引导通过通道壁进入到收集器中。因此，实现外部腔室中的同时混合和良好热传递，但是具有大量工作量和许多缺点。与由交叉区段组成的已知混合器相比，混合效果较少，并且仅在束或混合元件内在一个方向上发生。出于实际原因，管束应该尽可能长。因此，在流动通道中仅可以使用旋转90
°
的几个束。每一混合元件或盘管束需要用于热载体介质的其自身的收集器。由于长盘管和许多管弯折部，因此管中热载体侧上的压力损失高。不同长度的盘管导致流在热载体侧上的不均匀分布，并且继而可以导致产品侧上的分布不均。
[0007]由于束的构造，管中热载体介质和产品的有利逆流或者蒸发或冷凝也是不可能的。
[0008]在EP 1 067 352 B2中寻求所述问题的进一步解决方案。根据已知SMX结构的带有交叉区段的混合元件设置有对应于管束式热交换器的管间距的孔，并且所述管被插入穿过所述区段。将混合结构与管布置联接一方面限制管间距和大小的自由，并且另一方面限制混合器结构的自由。如果所述区段未牢固地连接到管，则此结构在机械上也相当弱。就工艺技术而言，此热交换器可能优于根据上一段的设计，但是其制造极其复杂和苛刻。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是形成一种避免现有技术的缺点的开头提及类型的管束式热交换器、混合器热交换器或混合反应器。此目的通过权利要求1的表征特征来实现。
[0010]根据本专利技术的管束式热交换器特别适于粘性产品并且可以非常便宜地制造。在所述管束式热交换器中，产品可以被加热、冷却或蒸发，并且可以与同时强烈混合一起执行放热反应。在低轴向返混和低压力损失的情况下，其没有移动部件。防止分布不均的形成，并且如有必要，容易从外部接近固定装置以进行清洁。所述设备也非常容易按比例缩放。可以自由选择流通过的延伸的（轴向对齐的）管（或其它热交换元件）的布置和数量。
附图说明
[0011]本专利技术的有利实施例示出在附图中，并且下文对其加以更详细解释。在附图中：图1是穿过根据本专利技术的管束式热交换器的纵向截面，图2是所述管束式热交换器的透视图，图3是根据图1的内置元件的入口侧的视图，图4是流动方向上的下一个内置元件的入口侧的视图，图5是替代实施例中的内置元件的入口侧的视图，并且图6
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图8示出内置元件的入口侧的进一步实施例，图9
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图16是本专利技术的实施例的各种视图和截面，并且图17是根据图9
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图16的实施例的透视图。
具体实施方式
[0012]一般来说参考附图，产品在本身已知的管束式热交换器的壳体空间中流动，所述管束式热交换器具有用于外部腔室6中的产品的入口2和出口3。针对在管7中流动的热载体介质提供入口4和出口5。根据本专利技术，通常存在的、垂直于管或垂直于热交换器的轴线并且具有用于管的孔7'的偏转面板（或偏转表面）8被修改成使得其使两个或更多个窗12、13打开，以用于产品从偏转表面的入口侧轴向通过至出口侧。至少一个引导区段10或11附接到入口侧或出口侧。这些引导区段平行于管伸展，并且将管束的横截面细分成具有大致相同大小的若干部分。如有必要，也可以与热交换器或管轴线成角度地设置偏转表面，参见附图标记9。
[0013]偏转表面的入口侧和出口侧上的引导区段10、11优选地彼此成90...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1. 一种用于输送或耗散热量并且同时用于产品流的混合的束式热交换器，其包括一束至少两个延伸的热交换元件，诸如管（7）、电加热棒或加热盘管等等，其中，外部腔室（6）中的产品流从入口开口（2）流到出口开口（3），其具有包括至少一个偏转表面（8、8'、8a'、8a''； 8b'； 8c'、8c''； 8d'； 8e'、8e''）的至少一个固定组件（内置元件A、B），其特征在于：所述偏转表面（8、8'、8a'、8a''； 8b'； 8c'、8c''； 8d'； 8e'、8e''）中的至少两个窗（12、13、12'、13'，12a'； 12b'、12b''； 12c'； 12d'、12d''； 12e'、25、26、27、25'、26'、27'），所述窗从入口侧通向出口侧，并且从而其特征在于：至少一个引导区段（10、11、10'、10a
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10e、10a'
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10e'、10a''
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10e''、23、24）平行于延伸的热交换元件附接在所述偏转表面（8、8'、8a'、8a''； 8b'； 8c'、8c''； 8d'； 8e'、8e''）的入口侧或出口侧上，并且其特征在于：所述偏转表面（8、8'、8a'、8a''； 8b'； 8c'、8c''； 8d'； 8e'、8e''）的未设置有窗（12、13、12'、13'，12a'； 12b'、12b''； 12c'； 12d'、12d''； 12e'、25、26、27、25'、26'、27'）的部分表面具有一个或多个孔或开口（7'），以用于所述热交换元件根据其在热交换元件的束中的间距而通过。2.根据权利要求1所述的束式热交换器，其特征在于：所述束式热交换器具有圆形横截面。3.根据权利要求1或权利要求2所述的束式热交换器，其特征在于：所述入口侧（10）上的引导区段和所述出口侧（11）上的引导区段以90
°
的角度相互交叉。4. 根据前述权利要求中的至少一项所述的束式热交换器，其特征在于：所述窗（12、13、12'、13'，12a'； 12b'、12b''； 12c'； 12d'、12d''； 12e'、25、26、27、25'、26'、27'）布置在引导区段（10、11、10'、10a
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10e、10a'
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10e'、10a''
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10e''、23、24）的相对侧上。5.根据前述权利要求中的至少一项所述的束式热交换器，其特征在于：带有保持横向于所述热交换元件的偏转表面（8）的多个组件（内置元件A、B）在流动方向上一个接一个地布置，并且其特征在于：一方面，组件（内置元件A、B）的窗（12、13）与下一个组件（内置元件A、B）的偏转表面（8'）的未设置有窗（12、13）的部分表面交替，并且另一方面，前一个组件（内置元件A、B）的未设置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：苏尔寿管理有限公司，
类型：发明
国别省市：