基于相变换热的具有多级管程的管箱结构及换热器制造技术

本实用新型专利技术涉及石化装备技术领域，具体涉及基于相变换热的具有多级管程的管箱结构及换热器，管箱本体和管板共同围成管程出入腔，其内的隔板将管程出入腔分隔成蒸汽接入腔和两个以上的汽水分离腔，多条换热管通过汽水分离腔串联起来，各个汽水分离腔分别设置有出水管，蒸汽接入腔与首级管程连通，末级管程连通有蒸汽排出管。使用时蒸汽进入管程，不断冷凝换热并部分液化，蒸汽与水混合体进入汽水分离腔后，水从出水管排出，而剩余未液化的蒸汽继续流至下一级管程进行换热液化，依次流经各个管程和汽水分离腔后，蒸汽经过多级换热冷凝形成水充分回收，既能够保障每级不会过度换热形成水柱引起的“子弹流”，也能够充分保障换热回收效率。收效率。收效率。

【技术实现步骤摘要】
基于相变换热的具有多级管程的管箱结构及换热器


[0001]本技术涉及石化装备
，具体涉及基于相变换热的具有多级管程的管箱结构及换热器。

技术介绍

[0002]现有技术中，管壳式换热器是工业过程热量传递中应用最为广泛的一种换热器。管壳式换热器又称为列管式换热器或者列管式冷凝器，广泛应用于化工、石油、医药、食品、轻工、冶金、焦化等领域中的“液——液”、“汽——汽”、“汽——液”热交换的对流传热，以及蒸汽冷凝和液体蒸发传热等换热冷凝流程。其适用的操作温度与压力范围较大，制造成本低，清洗方便，处理量大，工作可靠，长期以来，已在设计和加工制造方面积累了许多的经验，管壳式换热器往往成为应用最为广泛的一种换热器。
[0003]现有技术中的管壳式换热器结构一般是由管束、管壳、管箱本体等主要构件组成，其中，管束是管壳式换热器的核心构件，管束通常由换热管、支持板(或者折流板)和管板组成，成排的换热管通过支持板(或者折流板)支承，其两端穿进管板的管孔中，并与管板相连接，从而保证接头的密封性和强度。通过管束与管箱本体的隔板的组合，可以将换热管分成几个流程，以便介质在换热管内来回流动，从而能够延长换热流程，增加换热时间，充分地与管外的壳程介质换热。
[0004]当换热管管内的热交换介质为冷介质，管外的热交换介质为强制对流的烟气时，则构成加热炉方式；当换热管管内的热交换介质为热介质，管外的热交换介质为强制对流的空气时，则构成冷却器方式；加热炉方式和冷却器方式均为热交换器的一种热交换方式。这种管壳式换热器的制造工艺较为成熟，安全性能也较高，是换热设备中关键的能耗设备。根据间壁传热原理，一台换热设备的传热效率是通过传热能力相对较差的一侧传热能力反映，而就目前的结构而言，这一侧往往是壳程。因此，长期以来，人们往往通过改进壳程管束折流板的结构来改善整体换热设备的换热效果。
[0005]在其中一种冷却器方式下，高温蒸汽经由管箱本体进入到换热管，管内的高温蒸汽经由管壁与壳程的低温介质换热冷凝液化，沿着蒸汽流动方向，换热管内蒸汽冷凝液化的水占比越来越大，越接近后程，冷凝液化程度越高，甚至后程全部冷凝成水，在管内形成液柱，这样的缺陷是，后程的液柱阻碍前面的蒸汽流动，使得前程、中程的蒸汽压力逐渐变大，到达一定程度时会向后推动液柱瞬间喷出，形成“子弹流”，并且会周而复始形成循环，“子弹流”一方面不断对换热管增压、减压而引起动态疲劳，另一方面对管箱本体造成冲击磨损。因此所期待的比较稳定的流态是：换热管后程形成液体与蒸汽的混合体流出，水沿着换热管底部“沉流”，而顶部则留有供蒸汽连续流出的空间，故而不形成充满换热管径向的水柱，避免形成以上所述的“子弹流”。
[0006]进一步的，专利技术人发现普通管壳式换热管结构，即使以蒸汽与水混合体方式流至管箱本体，部分蒸汽进入管箱本体形成压力，会反向对换热管后程施压，也还会引起换热管后程形成水柱。再者，对于蒸汽换热冷凝回收水的目的，以上为了防止形成子弹流而降低换
热程度，非完全液化会流失部分蒸汽，使得回收效率降低。
[0007]综上所述，亟待一种既能阻碍形成子弹流，又能够保障换热回收效率的换热器。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在上述技术问题，本技术提供一种基于相变换热的具有多级管程的管箱结构及换热器。
[0009]为实现上述目的，本技术提供以下技术方案：
[0010]提供基于相变换热的具有多级管程的管箱结构，包括管箱本体、管板和多条换热管，管箱本体和管板共同围成管程出入腔，管板设有多个管孔，多条换热管作为多级管程，其经由管孔固定于管板且连通管程出入腔，其特征是：管箱本体内设置有隔板，隔板将管程出入腔分隔成蒸汽接入腔和两个以上的汽水分离腔，多条换热管通过汽水分离腔串联起来，各个汽水分离腔分别设置有出水管，蒸汽接入腔与首级管程连通，末级管程连通有蒸汽排出管。
[0011]具体的，管箱本体设置有蒸汽接管，蒸汽接管与蒸汽接入腔连通。
[0012]具体的，蒸汽排出管经由泵体连接蒸汽接管。
[0013]具体的，换热管为U形管，从而使得相邻两级管程作为一个整体，且U形管的两端分别连通蒸汽接入腔和汽水分离腔，或分别连通相邻两个汽水分离腔。
[0014]具体的，U形管为弯曲成型的一体式结构，或U形管为焊接拼接分体式结构。
[0015]具体的，两个以上的汽水分离腔的隔板固定于管板，不同的汽水分离腔内外嵌套布置。
[0016]具体的，出水管连接于对应汽水分离腔的底部。
[0017]具体的，蒸汽排出管连接于对应汽水分离腔的顶部。
[0018]可选的，换热管为直管，相邻管程对应的换热管端口经由管箱本体中的隔板围成的腔室串联。
[0019]具体的，各个汽水分离腔的出水管汇流设置。
[0020]换热器，包括管箱结构和壳体，壳体固定于管板，从而共同围成壳程，壳体分别设有进出口，其特征是：管箱结构为上述的基于相变换热的具有多级管程的管箱结构。
[0021]本技术的有益效果：
[0022]本技术的基于相变换热的具有多级管程的管箱结构及换热器，使用时蒸汽从蒸汽接入腔进入首级管程，换热管中的蒸汽经由管壁与壳程中的介质换热不断冷凝并部分液化，蒸汽与水混合体进入汽水分离腔后，水从出水管排出，而剩余未液化的蒸汽继续流至下一级管程进行换热液化，依次流经各个管程和汽水分离腔后，从蒸汽接入腔进入的蒸汽经过多级换热冷凝形成水充分回收，既能够保障每级不会过度换热形成水柱引起的“子弹流”，也能够充分保障换热回收效率。
附图说明
[0023]图1为实施例一中的管箱结构的示意图。
[0024]图2为图1中以H
‑
H为截面的剖视图。
[0025]图3为实施例二的管箱结构的示意图。
[0026]图4为图3中以D
‑
D为截面的剖视图。
[0027]附图标记：
[0028]管箱本体1、管板2、换热管3、隔板4；第一分离腔12、第一出水管121、第二分离腔13、第二出水管131、蒸汽排出管132、蒸汽接管111、泵体133；
[0029]四级管程A1、A2、A3、A4；
[0030]图3和图4进一步的标记：
[0031]六级管程B1、B2、B3、B4、B5、B6；第三分离腔14、蒸汽排出管142。
具体实施方式
[0032]以下结合具体实施例及附图对本技术进行详细说明。
[0033]本技术的管箱结构具体实施例一，如图1和图2所示，包括管箱本体1、管板2和多条换热管3，管箱本体1和管板2共同围成管程出入腔，管板2设有多个管孔，多条换热管3作为四级管程A1、A2、A3、A4，换热管3经由管孔固定于管板2且连通管程出入腔。本实施例主要改进在于，管箱本体1内设置有隔板4，隔板4将管程出入腔分隔成蒸汽接入腔11和两个汽水分离腔(第一分离腔12和第二分离腔13)，两个汽水分离腔的隔板固定于管板2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于相变换热的具有多级管程的管箱结构，包括管箱本体、管板和多条换热管，管箱本体和管板共同围成管程出入腔，管板设有多个管孔，多条换热管作为多级管程，其经由管孔固定于管板且连通管程出入腔，其特征是：管箱本体内设置有隔板，隔板将管程出入腔分隔成蒸汽接入腔和两个以上的汽水分离腔，多条换热管通过汽水分离腔串联起来，各个汽水分离腔分别设置有出水管，蒸汽接入腔与首级管程连通，末级管程连通有蒸汽排出管。2.根据权利要求1所述的基于相变换热的具有多级管程的管箱结构，其特征是：管箱本体设置有蒸汽接管，蒸汽接管与蒸汽接入腔连通。3.根据权利要求2所述的基于相变换热的具有多级管程的管箱结构，其特征是：蒸汽排出管经由泵体连接蒸汽接管。4.根据权利要求1所述的基于相变换热的具有多级管程的管箱结构，其特征是：换热管为U形管，从而使得相邻两级管程作为一个整体，且U形管的两端分别连通蒸汽接入腔和汽水分离腔，或分别连通相邻两个汽水分离腔。...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏烘世，陈礼昌，林进华，黄嗣罗，雷小娣，王纯杰，刘恒，
申请(专利权)人：茂名重力石化装备股份公司，
类型：新型
国别省市：