折流桿式波紋管熱交換器的制作方法

本實用新型屬于化工設備技術領域，是一種立式熱交換器，具體地說是一種折流桿式波紋管熱交換器。

背景技術：

目前，管殼式熱交換器普遍使用。常用的熱交換器的缺點是熱效率低、容易生成污垢和容易泄漏。對于操作壓力比較大和溫度高的熱交換器，其制造材料比較多，且必須用不銹鋼或合金鋼，因而制造價格都比較昂貴。總體上說，目前的管殼式熱交換器存在的主要缺點是：熱效率低、容易生成污垢、易泄漏和造價昂貴。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有熱交換器熱效率低、容易生成污垢、泄漏點多和造價昂貴等問題，提供一種熱效率高、不易生成污垢、不易泄漏和造價低的折流桿式波紋管熱交換器，具體的技術方案如下：

折流桿式波紋管熱交換器，包括外殼，在外殼上設置有熱媒進口、熱媒出口、冷媒進口和冷媒出口，在外殼的內腔安裝有內殼和設置在內殼腔體內的管程封頭組合件和下管板，管程封頭組合件包括管程上封頭和安裝在管程上封頭上的上管板，管程上封頭與上管板之間形成有第一空腔；

上封頭組合件安裝在內殼的上端，并與內殼之間設置有供冷媒通過的孔道，下管板密封地安裝在內殼的下端，下管板與內殼的下封頭之間形成有第二空腔，下管板與內殼的上封頭之間形成第三空腔；

在內殼腔體內還設置有折流桿、若干根換熱管和至少一個分氣盒，所述若干根換熱管的上端貫穿上管板并連通第一空腔，所述若干根換熱管的下端貫穿下管板并連通第二空腔；上述至少一個分氣盒中的任一分氣盒具有至少一個封閉內腔，所述若干根換熱管中的至少一根換熱管由至少兩段分換熱管組成，同一根換熱管的相鄰兩段分換熱管通過一個封閉空腔連通；折流桿布置在上管板與下管板之間的區域；

內殼與外殼之間具有間隙，所述間隙環繞內殼布置，使外殼、內殼以及下管板之間形成第四空腔；冷媒進口連通第四空腔，在內殼的殼體上設置有連通第三空腔與第四空腔的冷媒通孔，冷媒通孔布置在內殼的殼體相對下管板與上管板之間的區域；冷媒出口連通第三空腔，熱媒進口連通第一空腔，熱媒出口連通第二空腔。

本實用新型在使用時，冷媒通過冷媒進口進入到第四空腔，然后通過內殼的殼體上的冷媒通孔進入到內殼的腔體內，與換熱管內的熱媒進行能量交換，由于整個內殼設置在外殼內，內殼的殼體的內外均受到冷媒的壓力，使得內殼的殼體的內外壓力差較少，可有效地降低內殼的殼體的厚度，當內殼采用合金鋼或不銹鋼鋼材料制作時，可有效地降低內殼的制造費用，由此降低整個換熱器的制造成本。

本實用新型用折流桿替代折流板，降低了殼程阻力，更有利于降低內殼的殼體的厚度。

在本實用新型中，將換熱管設計成由分換熱管組成的分體式結構，同一換熱管的分換熱管通過分氣盒連接起來，各個分換熱管可根據所處的不同的區域，采用不同的材料制作，以盡可能地降低換熱器的整體制作費用。

進一步，所述冷媒通孔布置在相對于上管板、更靠近下管板的內殼的殼體上，可使冷媒充分地與換熱管進行接觸，與換熱管內的熱媒進行能量交換。

進一步，在內殼腔體內僅設置有一個分氣盒，該分氣盒設置有一個封閉空腔，所述若干根換熱管均由上分換熱管和下分換熱兩根分換熱管組成，上分換熱管與下分換熱管通過封閉空腔連通。只設置一個分氣盒，可有效地降低換熱器的復雜度；將換熱管設計為兩段式結構，以進一步降低換熱器的制作和安裝。

進一步，上分換熱管布置在內殼腔體內的上端，下分換熱管布置在內殼腔體內的下端，上分換熱管采用合金鋼管制作，下分換熱管采用碳鋼管制作。上分換熱管布置在換熱器的高溫區，采用耐高溫的合金鋼管制作，下分換熱管布置在換熱器的低溫區，采用普通的碳鋼管制作，在保證換熱器有效功能的前提下，降低換熱器的制作費用。

進一步，內殼的殼體分為密封連接的上殼體和下殼體，上殼體位于下殼體的上端，所述上殼體采用合金鋼材料制作，下殼體采用碳鋼材料制作。將內殼的殼體也分為上下兩段式結構，其中上殼體處于高溫區，采用了合金鋼制作，而下殼體處于低溫區，采用碳鋼制作，以有效地降低換熱器的制造費用。

進一步，所述若干根換熱管采用波紋管制作。所述分換熱管采用波紋管制作，分換熱管的上端和下端均設置有安裝段。換熱管以及分換熱管采用波紋管制作，具有如下優勢：

1、熱效率高。由于換熱管采用波紋形式，管內流道截面連續不斷地突變，造成流體即使在流速很低的情況下也始終處于高度湍流狀態，難以形成層流，使對流傳熱的主要熱阻被有效地克服，管內外傳熱被同時強化，因而傳熱系數很高，可達到直管式的2-3倍。

2、不易生成污垢。由于流道內流體的高度湍流，使流體中的微粒難以沉積結垢，即使有少量污垢生成，由于波紋管上存在管殼程溫差應力而產生的應變，使具有彈性特征的波紋管曲率發生微觀變化，從而使波紋管換熱器具有自然防垢和自然除垢的能力。介質在管內外強烈湍流對管壁沖刷強烈，另外波紋管表面的光滑弧線也能抑制水垢的生成和生長。

3、防漏能力強。因為每根換熱管的各個波紋都具有自身補償熱脹冷縮的功能，因此不需要膨脹節之類的設置來減少管殼程的溫差應力，有較強的適應熱膨脹能力，從而減少了因熱脹冷縮造成的設備開焊等漏損的可能。

進一步，所述折流桿包括橫向折流桿和縱向折流桿，橫向折流桿和縱向折流桿均水平布置，橫向折流桿和縱向折流桿相互垂直。設置相互的橫向折流桿和縱向折流桿，可保證對冷媒的擾動，保證換熱效果。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種實施例的結構示意圖。

圖2是圖1中標記為A的區域的放大圖。

圖3是本實用新型中換熱管的示意圖。

圖中：1-熱媒進口；2-熱媒進氣管；3-冷媒出口；4-冷媒出氣管；5-冷媒進口；6-間隙；7-上殼體；8-上分換熱管；9-分氣盒；10-下殼體；11-下分換熱管；12-外殼；14-冷媒通孔；15-熱媒出氣管；16-熱媒出口；17-縱向折流桿；18-橫向折流桿；19-管程上封頭；20-上管板；21-下管板；22-第一空腔；23-第二空腔；24-第三空腔；25-第四空腔；26-連桿；27-內殼的上封頭；28-內殼的下封頭；91-封閉空腔。

具體實施方式

下面的結合附圖和實施范例對本實用新型進一步的說明。

請參閱圖1和圖2，折流桿式波紋管熱交換器，包括外殼12，在外殼12上設置有熱媒進口1、熱媒出口16、冷媒進口5和冷媒出口3，在外殼12的內腔安裝有內殼和設置在內殼腔體內的管程封頭組合件和下管板21，管程封頭組合件包括管程上封頭19和安裝在管程上封頭19上的上管板20，管程上封頭19與上管板20之間形成有第一空腔22；

在本實施例中，外殼12呈兩端封閉的圓筒狀，內殼整體呈圓筒狀，內殼的兩端采用橢圓封頭封閉。內殼由上殼體7和下殼體10組成，上殼體和下殼體焊接連接，其中上殼體位于下殼體的上端，上殼體采用鉻鎳合金鋼材料制作，下殼體采用碳鋼材料制作。可以理解，根據具體的換熱溫度及換熱介質，上殼體還可以采用類型的合金鋼材料制作；當然內殼也可以采用整體制作，并整體采用合金鋼材料制作。

上封頭組合件安裝在內殼的上端，并與內殼之間設置有供冷媒通過的孔道，下管板21密封地安裝在內殼的下端，下管板與內殼的下封頭28之間形成有第二空腔23，下管板21與內殼的上封頭27之間形成第三空腔24；

在本實施例中，管程上封頭19通過連桿26固定在內殼的上封頭27的內壁上，管程上封頭19與內殼的內壁之間有間隙，作為冷媒通過的孔道。

在內殼腔體內還設置有折流桿、若干根換熱管和至少一個分氣盒，所述若干根換熱管的上端貫穿上管板并連通第一空腔，所述若干根換熱管的下端貫穿下管板并連通第二空腔；上述至少一個分氣盒中的任一分氣盒具有至少一個封閉內腔，所述若干根換熱管中的至少一根換熱管由至少兩段分換熱管組成，同一根換熱管的相鄰兩段分換熱管通過一個封閉空腔連通。

請同時參閱圖3，在本實施例中，僅設置有一個分氣盒9，該分氣盒9設置有一個封閉空腔91，所有換熱管均分為上分換熱管8和下分換熱管11，上分換熱管的下端和下分換熱管的上端均連通分氣盒9的封閉空腔91，使上分換熱管和下分換熱管連通。上分換熱管采用鉻鎳合金鋼管制作，下分換熱管采用碳鋼管制作。

在本實施例中，所有換熱管均采用波紋管制作，其中上分換熱管8和下分換熱管11的兩端均設置有安裝段，用于與上管板、下管板和分氣盒連接，連接方式采用焊接，可以理解，根據不同的需要，連接方式也可以采用脹接。在圖3中，上分換熱管8的上端81和下端82為安裝段，下分換熱管11與上分換熱管8的結構類似。

可以理解，分氣盒也可以設置兩個、三個、四個，以及更多個，具體的設置數量可根據安裝及檢修的方便合理設置。

可以理解，每根換熱管也可以為成三段、四段，乃至更多段分換熱管，并根據具體的換熱介質和換熱溫度將同一根換熱管的多段換熱管采用不同的材料進行制作，以達到質量和成本的合理平衡。

在本實施例中折流桿從下至上分為多層布置，每層固定在一個圓環上，園環通過連接桿上下串接，并固定到內殼的內壁上。當然也可將上述圓環單個固定在內殼的內壁上，或直接將折流桿固定在內殼的內壁上。

在內殼與外殼之間具有間隙6，所述間隙6環繞內殼布置，使外殼12、內殼以及下管板21之間形成第四空腔25；冷媒進口5連通第四空腔，在內殼的殼體上設置有連通第三空腔24與第四空腔25的冷媒通孔14，冷媒通孔14布置在內殼的殼體相對下管板21與上管板20之間的區域；在本實施例中，冷媒通孔14布置在相對于上管板、更靠近下管板21的區域，冷媒通孔14有數個，并環繞下殼體10周向布置。

冷媒出口3通過冷媒出氣管4連通第三空腔24，熱媒進口1通過熱媒進氣管2連通第一空腔22，熱媒出口16通過熱媒出氣管15連通第二空腔23。

在本實施例中，折流桿包括橫向折流桿18和縱向折流桿17，橫向折流桿和縱向折流桿均水平布置，且相互垂直。