[实用新型]一种新型U形管式换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于石油、化工、冶金及热能工程中所使用的有相变沸腾传热三种传热方式的管壳式换热器。

背景技术

换热器广泛应用于化工、化肥、炼油、动力、建筑、食品等工业部门，其中管壳式换热器在诸多种类的换热器产品中占主导地位。这类换热器管束通常采用无强化传热效果的光滑管。因而这类换热器传热效率低，动力及材料消耗多。因此研究和开发新型高效节能换热器，将会产生巨大的经济效益和社会效益。带有多孔表面的换热管束，与光滑管束相比，换热器总传热系数可提高30％以上。采用多孔换热管的换热器，目前在国内外还未见有生产及应用的报道。

发明内容：

本实用新型的目的是克服传统的管壳式换热器传热效率低的缺点，发明一种具有强化有相变沸腾传热的U形管式换热器，可提高换热器的传热效率，降低换热器的运行能耗和设备投资。

本实用新型式通过以下技术方案实现的：

一种新型U形管式换热器，其特征在于，所述的换热器包括管箱2、带有换热管的筒体5，管箱2和筒体5通过法兰3连接，其特征在于，所述换热器水平放置，两个支座11支撑于筒体5下部，管箱2上端开有热流体进口12，下端有于对称热流体进口12相对称的热流体出口13，筒体5下部正中设置冷流体进口14、上部两端设置两个冷流体进口15，换热管为多孔表面U形换热管6，其U形管弯段由端部支撑板8支撑，多孔表面U形换热管6中部由中间支撑板10支撑，并等距离设置两个以上折流板7表面U形换热管6固定于筒体5上，U形管弯管段的最小弯曲半径R_min不小于换热管外径的2倍，多孔表面U形换热管6的两个端部，固定在管板4上，两个端部为光滑表面，光滑表面的长度L≤300mm。

上述多孔表面U形换热管6的外径为Φ10mm～Φ57mm，换热管表面多孔层厚度为0.1～0.5mm，孔隙率为30％～60％。

上述多孔表面U形换热管6可以为由两个以上多孔表面U形换热管组成的U形管束。

换热管基体材料可以是碳钢、合金钢、不锈钢和铜合金等金属材料，金属粉末可以是铁基粉末和铜基粉末。

换热管的多孔表面可以通过机床在换热管基体表面上直接加工形成，也可以在换热管基体表面上高温烧结或高温喷涂一层金属粉末而形成；也可先制成普通直管，然后在其表面加工形成多孔层，再采用弯管机将其制成U形管。

有益效果

1、沸腾传热的效率取决于换热表面上汽化核心数目，多孔表面换热管比光滑表面换热管换热表面上更容易产生气泡核心，该新型U形管式换热器内部采用表面多孔U形换热管管束代替传统的光滑换热管束，可有效强化沸腾传热，与采用光滑表面换热管的换热器相比，本实用新型的总传热系数可提高30％以上。

2、换热管制成U形，与同长度的直管相比，可延长流体在管内的流动时间，达到充分换热效果。

3、换热器壳体设置一个流体进口、两个流体出口，使换热更充分。

附图说明

图1是新型U形管式换热器的结构示意图。

其中，1-隔板，2-管箱，3-法兰，4-管板，5-筒体，6-U形管，7-折流板，8-端部支撑板，9-封头，10-中间支撑板，11-支座，12—热流体进口，13—热流体出口，14—冷流体进口，15—冷流体出口。

图2是多孔表面U形换热管6的结构示意图。

其中：6—U形换热管，16—基管，17—多孔层，I—带有多孔表面部分的示意，R_min-换热管的最小弯曲半径，L—端部光滑表面的长度。

图3是多孔表面U形换热管6的多孔表面局部放大图。

其中，16—多孔表面，17—基管。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步阐述。

实施例

新型U形管换热器的设计、选材、制造过程与传统U形管换热器一致，其主要尺寸为换热管Φ25mm×2.5mm，直管段管长6000mm，共102根U形管，换热管总重量1700kg。主要不同点在于U型换热管表面烧结有铜基粉末表面多孔层3(如附图3所示)，厚度为0.2～0.3mm，孔隙率为50％～60％。两端光滑表面长度L为150mm。

实际生产应用对比

2006年，在扬子石化炼油厂催化裂化装置，制造的新型U形管换热器与原普通型换热器进行了运行参数测试与对比测试情况见表1。

表1  两种换热器的运行参数情况比较(平均值)

从表中可看出，新型U形管换热器与普通换热器相比：

1)换热面积减少27.5％。新型U形管换热器体积小；