一種管殼冷凝器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及蒸汽冷凝器，特別涉及一種管殼冷凝器。
【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，增強流體湍流程度。換熱管在管板豎直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)垢的流體。
[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)水平豎直下布置；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。
[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豎直，各折流板之間的換熱單元單位時間內(nèi)的液體由少增多，呈梯度豎直升，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，運行中能耗增加，即增加設(shè)備投資，又浪費能源。
[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?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0007]本實用新型是針對現(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]一種管殼冷凝器，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)有豎直弓形缺口 12和下弓形缺口 13。
[0009]所述的豎直弓形缺口 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的豎直弓形缺口 12的大于靠近殼層物流出口 9的豎直弓形缺口 12的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的豎直弓形缺口 12到靠近殼層物流出口9的豎直弓形缺口 12的弦高是逐漸減少，兩個相鄰豎直弓形缺口 12的弦高差為0.5%?3.0%殼體直徑，優(yōu)選1.0?2.0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。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%。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。
[0011]本實用新型一種管殼冷凝器的特點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，豎直弓形缺口 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的豎直弓形缺口 12到靠近殼層物流出口 9的豎直弓形缺口 12的弦高逐漸減少。豎直弓形缺口 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度趨近，同時強化氣相傳熱，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。
[0012]開孔區(qū)I起到固定和支撐換熱管的作用；豎直部弓形缺口 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。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型一種殼程式換熱冷凝器具有以下特點:
[0014]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；
[0015]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；
[0016]3.強化了氣相傳熱，適合殼程介質(zhì)產(chǎn)生相變的特殊熱交換場合，增加了換熱強度；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，采用本實用新型專利冷凝器，可減少設(shè)備投資8%?20%左右。
【附圖說明】
[0017]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中管殼式冷凝器結(jié)構(gòu)示意圖
[0018]圖2現(xiàn)有技術(shù)中管殼式冷凝器中折流板豎直部和下部切口結(jié)構(gòu)示意圖
[0019]圖3本實用新型一種管殼冷凝器結(jié)構(gòu)示意圖
[0020]圖4本實用新型一種管殼冷凝器，折流板15豎直部和下部切口結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]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.豎直弓形缺口，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。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
[0023]一種管殼冷凝器，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)有豎直弓形缺口 12和下弓形缺口 13，豎直弓形缺口 12的弦高為殼體直徑的15%，靠近殼層物流入口 4折流板15的豎直弓形缺口 12的大于靠近殼層物流出口 9的豎直弓形缺口 12的弦高，從靠近殼層物流入口 4折流板15的豎直弓形缺口12到靠近殼層物流出口 9的豎直弓形缺口 12的弦高是逐漸減少，兩個相鄰豎直弓形缺口12的弦高差為I %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