一種臥式管殼換熱冷凝器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種臥式管殼換熱冷凝器，由殼體(1)、管箱(2)、管束(8)、浮頭(10)、外蓋(11)、管層物流出口(3)、管層物流入口(5)、殼層物流入口(4)、殼層物流出口(9)，折流板A(6)、折流板(15)組成，折流板A(6)和折流板(15)間隔設(shè)置，折流板(15)設(shè)有上弓形缺口(12)和下弓形缺口(13)，上弓形缺口(12)的弦高為殼體(1)直徑的10％～40％，折流板A(6)和折流板(15)之間的間距為80～750mm，該冷凝器增加換熱強(qiáng)度，提高冷凝器的換熱效率，減少所需的換熱面積，降低換熱器的金屬耗量，減少投資和能源消耗。
【專利說明】
一種臥式管殼換熱冷凝器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及蒸汽冷凝器，特別涉及一種臥式管殼換熱冷凝器。
【背景技術(shù)】
[0002]換熱器在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，是用于完成兩種或兩種以上介質(zhì)的熱量交換設(shè)備。管殼式換熱器由殼體、傳熱管束、管板、折流板和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，內(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動，稱為管程流體；另一種在管外流動，稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過管束，增強(qiáng)流體皿程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結(jié)垢流體。
[0003]流體每通過管束一次稱為一個管程；每通過殼體一次稱為一個殼程，為提高管內(nèi)流體速度，可在兩端管箱內(nèi)設(shè)置隔板，將全部管子均分成若干組。這樣流體每次只通過部分管子，因而在管束中往返多次，這稱為多管程。同樣，為提高管外流速，也可在殼體內(nèi)安裝縱向擋板，迫使流體多次通過殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可配合應(yīng)用。
[0004]冷凝器是一個可以將氣態(tài)物質(zhì)凝結(jié)成液態(tài)的設(shè)備，是具有將氣態(tài)物質(zhì)冷凝成液態(tài)物質(zhì)的換熱器，在石油化工工程中，一般是指殼程工藝介質(zhì)在熱交換過程中逐漸被冷卻，放出汽化潛熱，由氣相變成液相，產(chǎn)生冷凝的熱交換器。對于管殼式冷凝器，在殼程結(jié)構(gòu)中，折流板是它的重要組成部分，折流板除對換熱管起固定和支撐作用外，不同形式、不同結(jié)構(gòu)布置的折流板對換熱器殼程的傳熱效率和壓降也起著至關(guān)重要的作用。國家標(biāo)準(zhǔn)GB151-1999《管殼式換熱器》中5.9.5條規(guī)定，折流板一般應(yīng)等間距布置，臥式換熱器的殼程為單相清潔流體時，折流板缺口應(yīng)水平上下布置；臥式換熱器、冷凝器和重沸器的殼程介質(zhì)為氣、液相共存或液體中含有固體物料時，折流板缺口應(yīng)垂直左右布置，詳見圖1。目前，這種管殼式的冷凝器具有結(jié)構(gòu)簡單、排列整齊、操作彈性大、可靠程度高等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]殼程入口介質(zhì)為含不凝汽的冷凝器為例對其傳熱過程進(jìn)行說明，在熱交換過程中，殼程氣相被冷卻，釋放出汽化潛熱，介質(zhì)由氣態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化。隨著熱交換的深入，殼程介質(zhì)中氣相組成逐漸減少，液相組成逐漸增多，即沿著殼程流動方向上，各折流板之間的換熱單元單位時間內(nèi)的液體由少增多，呈梯度上升，氣相由多減少，呈梯度下降?，F(xiàn)有技術(shù)中的折流板，如圖1所示，缺口垂直左右布置，結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，折流板沒有隨殼程介質(zhì)在每個換熱單元中的氣液量的變化而改變，使得介質(zhì)通過每個折流板缺口時的流速都不同，每個換熱單元的換熱強(qiáng)度差別較大，影響整體換熱效率，同時由于介質(zhì)流速的變化，導(dǎo)致殼程壓降的增加，從而導(dǎo)致冷凝器需要的換熱面積較多，冷凝器金屬耗量增大，運(yùn)行中能耗增加，即增加設(shè)備投資，又浪費(fèi)能源。
[0006]但由于折流板結(jié)構(gòu)和形式，使現(xiàn)有技術(shù)管殼式冷凝器的換熱效率偏低、操作壓降較大、金屬耗量較大和能耗高等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)中臥式管殼式冷凝器換熱效率偏低、操作壓降較大、金屬耗量較大等缺陷，提出了一種殼程式換熱冷凝器，通過使用優(yōu)化折流板結(jié)構(gòu)形式的高效冷凝換熱器，增加換熱強(qiáng)度，使之適合殼程介質(zhì)產(chǎn)生相變的特殊熱交換場合，進(jìn)一步提高冷凝器的換熱效率，減少所需的換熱面積，降低換熱器的金屬耗量，減少投資和能源消耗。
[0008]—種臥式管殼換熱冷凝器，由殼體1、管箱2、管束8、浮頭10、外蓋11、管層物流出口 3、管層物流入口 5、殼層物流入口 4、殼層物流出口 9，折流板A6、折流板15組成，其特征在于:折流板A6和折流板15間隔設(shè)置，折流板15設(shè)有上弓形缺口 12和下弓形缺口 13。
[0009]所述的上弓形缺口 12的弦高為殼體直徑的10%?40%，優(yōu)選15%?35%?？拷鼩游锪魅肟?4折流板15的上弓形缺口 12的大于靠近殼層物流出口 9的上弓形缺口 12的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的上弓形缺口 12到靠近殼層物流出口 9的上弓形缺口 12的弦高是逐漸減少，兩個相鄰上弓形缺口 12的弦高差為1%?2%殼體直徑。
[0010]所述的折流板A6和折流板15之間的間距為80?750mm，優(yōu)選100?650mm。
[0011]所述的下弓形缺口 13的弦高為殼體直徑的2%?20%，優(yōu)選5%?15%?？拷鼩游锪魅肟?4折流板15的下弓形缺口 13的小于靠近殼層物流出口 9的下弓形缺口 13的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的下弓形缺口 13到靠近殼層物流出口 9的下弓形缺口 13的弦高逐漸增大兩個相鄰下弓形缺口 13的弦高差為1%?2%殼體直徑。
[0012]本發(fā)明的特點(diǎn)在于改變了殼程折流板的布置方式和折流板的結(jié)構(gòu)，一方面將殼程折流板缺口由垂直布置改為水平布置設(shè)置，上弓形缺口 12和下弓形缺口 13的弦高隨著蒸汽流量的減少和冷凝稱為液相介質(zhì)流量的變化而改變，從靠近殼層物流入口 4的下弓形缺口 13到靠近殼層物流出口 9的下弓形缺口 13的弦高逐漸增大。沿著殼程介質(zhì)流動方向，缺口大小逐漸增大，從靠近殼層物流入口 4的上弓形缺口 12到靠近殼層物流出口 9的上弓形缺口 12的弦高逐漸減少。上弓形缺口 12的弦高根據(jù)蒸汽量的減少而減小，下弓形缺口13的弦高根據(jù)液相介質(zhì)的增加而逐漸變大，使得殼程氣相和液相介質(zhì)通過每個折流板缺口時的流速基本保持不變，每個換熱單元的換熱強(qiáng)度趨近，同時強(qiáng)化氣相傳熱，從而提高整體換熱效率，減少冷凝器需要的換熱面積，冷凝器金屬耗量隨之降低。
[0013]開孔區(qū)I起到固定和支撐換熱管的作用；上部弓形缺口 12起到保持氣相介質(zhì)流動和保證氣相介質(zhì)與管內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行熱量交換的作用；下部弓形缺口 13起到保持殼程液相介質(zhì)沿管束方向水平軸向等速流動的作用。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種殼程式換熱冷凝器具有以下特點(diǎn):
[0015]1.殼程液相介質(zhì)沿管束方向水平軸向流動，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中液相介質(zhì)往返折流相比減少了壓降；
[0016]2.由于折流板15的下弓形缺口 13弦高的變化，一方面可以保證液相介質(zhì)流速的穩(wěn)定，同時也可確保氣相介質(zhì)能夠按設(shè)計(jì)的流路與管內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行充分的熱量傳遞，使得換熱面積的利用效率大幅度的提高；
[0017]3.強(qiáng)化了氣相傳熱，適合殼程介質(zhì)產(chǎn)生相變的特殊熱交換場合，增加了換熱強(qiáng)度；
[0018]4.對于殼程傳熱起控制作用的條件下，可提高冷凝器的換熱效率，減少所需的換熱面積，可有效提高換熱效率在10%?35%左右，相應(yīng)的降低換熱器的金屬耗量。在同樣條件下，采用本發(fā)明專利高效冷凝器，可減少設(shè)備投資8%?20%左右。
[0019]附圖及
【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中管殼式冷凝器結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]圖2現(xiàn)有技術(shù)中管殼式冷凝器中折流板上部和下部切口結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖3本發(fā)明一種臥式管殼換熱冷凝器結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖4本發(fā)明一種臥式管殼換熱冷凝器，折流板15上部和下部切口結(jié)構(gòu)示意圖其中:1.殼體，2.管箱，3.管層物流出口，4.殼層物流入口，5.管層物流入口，6.折流板A，
7.折流板B，8.管束，9.殼層物流出口，10.浮頭，11.外蓋，12.上弓形缺口，13.下弓形缺口，14.開孔區(qū)，15折流板，16.折流板A與折流板15的間距。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1
[0025]—種臥式管殼換熱冷凝器，由殼體1、管箱2、管束8、浮頭10、外蓋11、管層物流出口 3、管層物流入口 5、殼層物流入口 4、殼層物流出口 9，折流板A6、折流板15組成，折流板A6和折流板15間隔設(shè)置，折流板15設(shè)有上弓形缺口 12和下弓形缺口 13，上弓形缺口 12的弦高為殼體直徑的15%，靠近殼層物流入口 4折流板15的上弓形缺口 12的大于靠近殼層物流出口 9的上弓形缺口 12的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的上弓形缺口 12到靠近殼層物流出口 9的上弓形缺口 12的弦高是逐漸減少，兩個相鄰上弓形缺口 12的弦高差為1%殼體直徑，折流板A6和折流板15之間的間距為100mm，下弓形缺口 13的弦高為殼體直徑的2 %，靠近殼層物流入口 4折流板15的下弓形缺口 13的小于靠近殼層物流出口9的下弓形缺口 13的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的下弓形缺口 13到靠近殼層物流出口 9的下弓形缺口 13的弦高逐漸增大兩個相鄰下弓形缺口 13的弦高差為1.2%殼體直徑。
[0026]實(shí)施例2
[0027]—種殼程式換熱冷凝器，由殼體1、管箱2、管束8、浮頭10、外蓋11、管層物流出口
3、管層物流入口 5、殼層物流入口 4、殼層物流出口 9，折流板A6、折流板15組成，折流板A6和折流板15間隔設(shè)置，折流板15設(shè)有上弓形缺口 12和下弓形缺口 13，上弓形缺口 12的弦高為殼體直徑的20%，靠近殼層物流入口 4折流板15的上弓形缺口 12的大于靠近殼層物流出口 9的上弓形缺口 12的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的上弓形缺口 12到靠近殼層物流出口 9的上弓形缺口 12的弦高是逐漸減少，兩個相鄰上弓形缺口 12的弦高差為1.5%殼體直徑，折流板A6和折流板15之間的間距為200mm，下弓形缺口 13的弦高為殼體直徑的5%，靠近殼層物流入口 4折流板15的下弓形缺口 13的小于靠近殼層物流出口 9的下弓形缺口 13的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的下弓形缺口 13到靠近殼層物流出口 9的下弓形缺口 13的弦高逐漸增大兩個相鄰下弓形缺口 13的弦高差為1.0%殼體直徑。
[0028]實(shí)施例3
[0029]—種臥式管殼換熱冷凝器，由殼體1、管箱2、管束8、浮頭10、外蓋11、管層物流出口 3、管層物流入口 5、殼層物流入口 4、殼層物流出口 9，折流板A6、折流板15組成，折流板A6和折流板15間隔設(shè)置，折流板15設(shè)有上弓形缺口 12和下弓形缺口 13，上弓形缺口 12的弦高為殼體直徑的30%，靠近殼層物流入口 4折流板15的上弓形缺口 12的大于靠近殼層物流出口 9的上弓形缺口 12的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的上弓形缺口 12到靠近殼層物流出口 9的上弓形缺口 12的弦高是逐漸減少，兩個相鄰上弓形缺口 12的弦高差為1.8%殼體直徑，折流板A6和折流板15之間的間距為500mm，下弓形缺口 13的弦高為殼體直徑的10%，靠近殼層物流入口 4折流板15的下弓形缺口 13的小于靠近殼層物流出口 9的下弓形缺口 13的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的下弓形缺口 13到靠近殼層物流出口 9的下弓形缺口 13的弦高逐漸增大兩個相鄰下弓形缺口 13的弦高差為1.5%殼體直徑。
[0030]實(shí)施例4
[0031]—種臥式管殼換熱冷凝器，由殼體1、管箱2、管束8、浮頭10、外蓋11、管層物流出口 3、管層物流入口 5、殼層物流入口 4、殼層物流出口 9，折流板A6、折流板15組成，折流板A6和折流板15間隔設(shè)置，折流板15設(shè)有上弓形缺口 12和下弓形缺口 13，上弓形缺口 12的弦高為殼體直徑的35%，靠近殼層物流入口 4折流板15的上弓形缺口 12的大于靠近殼層物流出口 9的上弓形缺口 12的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的上弓形缺口 12到靠近殼層物流出口 9的上弓形缺口 12的弦高是逐漸減少，兩個相鄰上弓形缺口 12的弦高差為2.0 %殼體直徑，折流板A6和折流板15之間的間距為300mm，下弓形缺口 13的弦高為殼體直徑的15%，靠近殼層物流入口 4折流板15的下弓形缺口 13的小于靠近殼層物流出口 9的下弓形缺口 13的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的下弓形缺口 13到靠近殼層物流出口 9的下弓形缺口 13的弦高逐漸增大兩個相鄰下弓形缺口 13的弦高差為1.8%殼體直徑。
[0032]實(shí)施例5
[0033]—種臥式管殼換熱冷凝器，由殼體1、管箱2、管束8、浮頭10、外蓋11、管層物流出口 3、管層物流入口 5、殼層物流入口 4、殼層物流出口 9，折流板A6、折流板15組成，折流板A6和折流板15間隔設(shè)置，折流板15設(shè)有上弓形缺口 12和下弓形缺口 13，上弓形缺口 12的弦高為殼體直徑的35%，靠近殼層物流入口 4折流板15的上弓形缺口 12的大于靠近殼層物流出口 9的上弓形缺口 12的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的上弓形缺口 12到靠近殼層物流出口 9的上弓形缺口 12的弦高是逐漸減少，兩個相鄰上弓形缺口 12的弦高差為2.0 %殼體直徑，折流板A6和折流板15之間的間距為650mm，下弓形缺口 13的弦高為殼體直徑的15%，靠近殼層物流入口 4折流板15的下弓形缺口 13的小于靠近殼層物流出口 9的下弓形缺口 13的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的下弓形缺口 13到靠近殼層物流出口 9的下弓形缺口 13的弦高逐漸增大兩個相鄰下弓形缺口 13的弦高差為1.8%殼體直徑。
[0034]實(shí)施例6
[0035]—種臥式管殼換熱冷凝器，由殼體1、管箱2、管束8、浮頭10、外蓋11、管層物流出口 3、管層物流入口 5、殼層物流入口 4、殼層物流出口 9，折流板A6、折流板15組成，折流板A6和折流板15間隔設(shè)置，折流板15設(shè)有上弓形缺口 12和下弓形缺口 13，上弓形缺口 12的弦高為殼體直徑的35%，靠近殼層物流入口 4折流板15的上弓形缺口 12的大于靠近殼層物流出口 9的上弓形缺口 12的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的上弓形缺口 12到靠近殼層物流出口 9的上弓形缺口 12的弦高是逐漸減少，兩個相鄰上弓形缺口 12的弦高差為2.0 %殼體直徑，折流板A6和折流板15之間的間距為500mm，下弓形缺口 13的弦高為殼體直徑的15%，靠近殼層物流入口 4折流板15的下弓形缺口 13的小于靠近殼層物流出口 9的下弓形缺口 13的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的下弓形缺口 13到靠近殼層物流出口 9的下弓形缺口 13的弦高逐漸增大兩個相鄰下弓形缺口 13的弦高差為1.8%殼體直徑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種臥式管殼換熱冷凝器，由殼體(I)、管箱(2)、管束(8)、浮頭(10)、外蓋(11)、管層物流出口(3)、管層物流入口(5)、殼層物流入口(4)、殼層物流出口(9)，折流板A^)、折流板(15)組成，其特征在于:折流板A(6)和折流板(15)間隔設(shè)置，折流板(15)設(shè)有上弓形缺口(12)和下弓形缺口(13)，上弓形缺口(12)的弦高為殼體(I)直徑的10%?40%，折流板A (6)和折流板(15)之間的間距為80?750mm。2.依照權(quán)利要求1所述的一種臥式管殼換熱冷凝器，其特征在于:折流板A(6)和折流板(15)之間的間距為100?650mmo3.依照權(quán)利要求1所述的一種臥式管殼換熱冷凝器，其特征在于:所述的上弓形缺口(12)弦高在靠近殼層物流入口(4)比靠近殼層物流出口(9)的大，從靠近殼層物流入口(4)的上弓形缺口(12)到靠近殼層物流出口(9)的上弓形缺口(12)的弦高是逐漸減少。4.依照權(quán)利要求1所述的一種臥式管殼換熱冷凝器，其特征在于:所述的上弓形缺口(12)，兩個相鄰上弓形缺口(12)的弦高差為1%?2%殼體⑴直徑。5.依照權(quán)利要求1所述的一種管殼式冷凝器，其特征在于:所述的上弓形缺口(12)的弦高為殼體(I)直徑的15%?35%。6.依照權(quán)利要求1所述的一種臥式管殼換熱冷凝器，其特征在于:所述的下弓形缺口(13)的弦高為殼體直徑的2%?20%，靠近殼層物流入口(4)的下弓形缺口(13)的小于靠近殼層物流出口(9)的下弓形缺口(13)的弦高，從靠近殼層物流入口(4)的下弓形缺口(13)到靠近殼層物流出口(9)的下弓形缺口(13)的弦高逐漸增大。7.依照權(quán)利要求1所述的一種臥式管殼換熱冷凝器，其特征在于:所述的下弓形缺口(13)，兩個相鄰下弓形缺口(13)的弦高差為1%?2%殼體⑴直徑。8.依照權(quán)利要求1所述的一種臥式管殼換熱冷凝器，其特征在于:所述的下弓形缺口(13)的弦高為殼體⑴直徑的5%?15%。
【文檔編號】F28F9/24GK105890396SQ201410742132
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月1日
【發(fā)明人】程傳裕, 朱玫, 胡慶均
【申請人】中石化洛陽工程有限公司, 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司