[发明专利]圆块孔式石墨换热器壳程介质入口导向板分流法

说明书

技术领域

本发明属于工业生产装置中圆块孔式石墨换热器技术领域，特别涉及圆块孔式石墨换热器壳程介质入口导向分流的方法及其结构设计和制作。

背景技术

长期以来，圆块孔式石墨换热器壳程介质入口部位都采用直通式设计(如图1所示)和孔板式设计(如图2所示)。直通式设计存在的问题是入口介质集中在一个区域，不能根据石墨块不同部位横向通孔所需换热量和不同阻力合理分流壳程的介质。孔板式设计存在两个问题：一是孔板开孔的加合面积小于介质进口管的流通面积，对壳程介质起到了限流作用，二是孔板不能根据石墨块不同部位横向通孔所需换热量和不同阻力合理分流壳程的介质。

圆块孔式石墨换热器的换热材料为圆柱形石墨块，在圆柱形石墨块上开有多个纵向圆孔(一般作为工艺介质通道)和多个横向圆孔(一般作为冷却或加热介质通道)，大部分工艺介质从圆柱形石墨块中部区域的纵向通道通过，换热器主要的热交换过程在圆柱形石墨块中间部区域进行。由于圆形石墨块两侧的横孔通道相对中部横孔通道较短，通道阻力相对很小，大部份壳程介质从两侧的横向孔通过，两侧的壳程介质流速很大而中部的流速偏低，使得中部的热交换效果下降。采用直通式设计和孔板式设计都会造成块孔式石墨换热器换热效率损失。

发明内容

为了提高圆块孔式石墨换热器的换热效率，本发明提出一种圆块孔式石墨换热器壳程介质入口导向板分流法，该分流法不仅减少了壳程介质的流体阻力，而且能将壳程介质主流引向圆柱形石墨块中间部位化工介质纵向通孔集中的主换热区。

本发明提出的圆块孔式石墨换热器壳程介质入口导向板分流法，其特征在于，在圆块孔式石墨换热器壳程介质入口部位设置一组导向板，用导向板分配壳程介质的流量，以保证大部分壳程介质从圆柱形石墨块中间部区域通过。

本发明的工作原理是：圆块孔式石墨换热器在换热材料和介质及其总流量确定之后，换热效果取决于主要换热区域换热介质的流量和流速，采用导向板设计减少了非主要换热区壳程介质的流量，加大了主要换热区壳程介质的流速和流量。

本发明的有益效果是：采用导向分流的方法及其结构设计和制作，减少了壳程介质入口部位流体的阻力；改善了圆柱形石墨块因两侧横向通孔较短中间横向通孔较长造成的两侧沛流中间贫流的状况，将壳程介质主流引向圆柱形石墨块中间部位化工介质纵向通孔集中的主换热区，提高了换热效率；使得圆柱形石墨块中间部位的工作温度降低，热膨胀应力减少，化学腐蚀和应力腐蚀减缓，延长了换热器的使用寿命。

附图说明：

图1为圆块孔式石墨换热器壳程介质入口直通式设计的立体剖视示意图。

图2为圆块孔式石墨换热器壳程介质入口孔板式设计的立体剖视示意图。

图3为本发明圆块孔式石墨换热器壳程介质入口导向板分流法设计主视图。

图4为本发明圆块孔式石墨换热器壳程介质入口导向板分流法设计俯视图。

本发明提出的圆块孔式石墨换热器壳程介质入口导向板分流法结合实施例及附图详细说明如下。

本发明圆块孔式石墨换热器壳程介质入口导向板分流法实施例结构设计如图3、图4所示。该结构主要由介质进口管1，壳程介质分配箱2，导向板3，石墨换热块4，换热器筒体5，挡流板6，隔流板7组成。其中，进口管1固定在壳程介质分配箱2上，壳程介质分配箱2固定在换热器筒体5上，导向板3固定在分配箱2和换热器筒体5上。

工作原理为：壳程介质从介质进口管1进入壳程介质分配箱2通过一组导向板3进行二次分配，导向板3的节流作用限制了石墨换热块4两侧的壳程介质流量，保证了大部分壳程介质从圆柱形石墨块中间部区域通过，从而提高了换热效率。

具体实施方法

在图3、图4中，导向板3(由若干个导向板片组成)沿换热器筒体5内侧环向分布，导向板3的轴向长度视石墨换热块4的轴向长度而定。导向板3的内沿与石墨换热块4的外沿之间留有分流间隙。导向板3的宽度和板间距分别根据石墨换热块4的各横向通道所测流体的出流温度而定，按测试选定好的导向板尺寸制作各片导向板，按选定的各导向板间隔尺寸将制作好的导向板固定在壳程介质分配箱2和换热器筒体5上。