[发明专利]一种不凝气体管壳式换热器管间距的设计方法

说明书

本发明提供了一种管壳式换热器管间距设计方法，换热管内设置分隔装置，所述分隔装置是片状结构，所述片状结构在换热管的横截面上设置，所述换热管管间距采取优化的方法进行设计。本发明提供一种新式结构的分隔装置的换热器的管间距的设计方法，在优先满足正常的流动阻力的情况下，使得减震降噪达到最优化。

技术领域

本发明涉及一种管壳式换热器，尤其是涉及一种含有不凝气体的两相流动换热器。

背景技术

含有不凝气体的两相流换热广泛地存在于换热装置中，例如在换热过程中混入了不凝气体，或者在流体运输过程中因为设备老化产生的不凝气体，还有例如天然气液化(主要成分为沸点-162℃甲烷、沸点-88℃乙烷、沸点-42℃丙烷等)过程中的不同沸点混合介质的冷凝、空气分离、混合冷剂制冷、石油或废塑料裂解、生物质气生产等行业的主要工艺过程。

含有不凝气体的流体在换热过程中因为气相的存在，会导致换热效率低，恶化换热，流体流动过程不稳定，而且会导致水锤现象的发生。当两相工质的气液相没有均匀混合且不连续流动时，大尺寸的液团会高速地占据气团空间，导致两相流动不稳定，从而剧烈地冲击设备与管道，产生强烈震动和噪声，严重地威胁设备运行安全。

针对气液两相流的换热恶化问题，已经有人提出了新的解决方式来解决上述问题，例如公开号为CN105258535A专利申请，通过设置突刺破坏层流底层，通过“刺”和“孔”可以分别在不同高度上扰动流体，从而进行强化传热。但是上述技术并没有解决气液两相流换热器中的震动和噪音问题，而且上述的解决方式结构复杂，而且因为突刺的尺寸问题，无法保证换热管中部的整个横截面上的扰动，无法实现整体上的气相液相的均匀，噪音和震动问题依然严重。针对上述问题，本发明提供了一种新式结构的分隔装置的换热器，从而解决上述的问题。

本发明人在前面申请中也设计了多种解决上述问题的换热器装置，例如多管式，但是此种装置在运行中发现，因为管子之间是紧密结合在一起，因此三根管子之间形成的空间A相对较小，因为空间A是三根管子的凸弧形成，因此空间A的大部分区域狭窄，会造成流体难于进入通过，造成流体短路，从而影响了流体的换热，无法起到很好的稳流作用。同时因为上述结构的多根管子组合在一起，制造困难。再例如2017102671998结构，虽然该结构解决了流体短路现象，但是却存在流通面积大大缩小的问题，导致流动阻力的增加。再例如2017103224953的环形分隔装置，环形结构中分隔装置采用环形结构，导致整体上分隔装置环空在周向上分隔不均匀，而且因为存在环形结构，使得环空的四个夹角的位置出现了小于90度的锐角，这会导致在小于90度的锐角部分存在流体流动短路的问题。

针对上述问题，本发明在前面发明的基础上进行了改进，提供了一种新的换热器，从而解决换热管换热的情况下的存在的稳流不均匀的换热问题。使得气体和液体充分进行混合，提高了换热效果

发明内容

本发明的目的是提供一种新式结构的分隔装置的换热器，在管道内存在气液两相流动时，减弱气液两相流换热管内的振动，降低噪声水平，同时强化传热。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置封头，所述封头和壳体的连接位置设置管板，换热管连接两端的管板，气液两相流中的气相是不溶或者难溶性气体，即换热过程中，气体不会溶于液体，气液两相流在管程中流动，所述换热管内设置分隔装置，所述分隔装置是片状结构，所述片状结构在换热管的横截面上设置；所述分隔装置为正方形通孔和正八边形通孔组成，所述正方形通孔的边长等于正八边形通孔的边长，所述正方形通孔的四个边分别是四个不同的正八边形通孔的边，正八边形通孔的四个互相间隔的边分别是四个不同的正方形通孔的边。

作为优选，所述换热管的横截面是正方形。

作为优选，所述换热管内壁设置缝隙，所述分隔装置的外端设置在缝隙内。