專利名稱：一種多層套管式熱交換器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及熱交換器領域，具體為一種多層套管式熱交換器。
背景技術：
熱交換器是將熱端液體的熱量傳遞給冷端液體，加熱冷端液體的同時實現(xiàn)自身的 降溫。同理，冷端液體通過冷卻熱端的液體，同時使自身的溫度升高。這樣便可提高熱利用 率，節(jié)約能源。熱交換器的設計有許多分類，其中的一種是套管式熱交換器。通常，套管式 熱交換器只有內(nèi)外兩層，內(nèi)層通的是熱液體，外層通的是冷液體。若要使外層冷液體達到較 高的溫度，則需要使外層液體通過一段較長的距離。反之，要使內(nèi)層熱液體降溫到較低的溫 度，也得使其通過較長的管路。這樣一來，一方面增加了換熱管的長度，另外一方面勢必使 熱交換器具有較大的體積。目前，通過多層套管的方式實現(xiàn)熱交換，尚未見有報道。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種多層套管式熱交換器，解決現(xiàn)有技術中熱交換通 過的距離較長，預熱和冷卻效果差等問題，該熱交換器能具有熱交換效率高，節(jié)約管材和實 驗空間的特點。本實用新型的技術方案如下一種多層套管式熱交換器，該熱交換器設有冷端管和熱端管，冷端管為冷端外層 管、冷端中間層管、冷端內(nèi)層管由外到內(nèi)設置的三層管結(jié)構(gòu)；熱端管為熱端外層管、熱端中 間層管、熱端內(nèi)層管由外到內(nèi)設置的三層管結(jié)構(gòu)；冷水進口分別通過管路連接冷端外層管和冷端內(nèi)層管的一端，冷水出口通過管路 連接熱端中間層管的一端；熱水進口分別通過管路連接熱端外層管和熱端內(nèi)層管的一端， 熱水出口通過管路連接冷端中間層管的一端；冷端外層管和冷端內(nèi)層管的另一端通過管路連通，所述連通冷端外層管與冷端內(nèi) 層管的管路與熱端中間層管的另一端通過管路連通；熱端外層管和熱端內(nèi)層管的另一端通 過管路連通，所述連通熱端外層管和熱端內(nèi)層管的管路與冷端中間層管的另一端通過管路 連通。所述的多層套管式熱交換器，冷端管或熱端管為三根不銹鋼管以內(nèi)層小管徑、外 層大管徑的方式嵌套并焊接的結(jié)構(gòu)。所述的多層套管式熱交換器，三根不銹鋼管由內(nèi)到外逐漸變短。所述的多層套管式熱交換器，冷端管的冷端外層管和冷端內(nèi)層管通入的是常溫液 體，冷端中間層管通入的是從熱端管過來的高溫液體；熱端外層管和熱端內(nèi)層管通入的是 從高壓釜中出來的高溫液體，熱端中間層管通入的是從冷端管過來的常溫液體。所述的多層套管式熱交換器，冷端外層管、冷端內(nèi)層管、熱端外層管和熱端內(nèi)層 管，在靠近各自兩個端面的地方打有一對孔，且孔上均焊有導管。所述的多層套管式熱交換器，冷端外層管和冷端內(nèi)層管的進口和出口相同，熱端
3外層管和熱端內(nèi)層管的進口和出口相同，且冷端外層管和冷端內(nèi)層管的出口即為熱端中間 層管的進口，熱端外層管和熱端內(nèi)層管的出口即為冷端中間層管的進口。所述的多層套管式熱交換器，冷端外層管和冷端內(nèi)層管中的水流方向與冷端中間 層管中的水流方向相反；熱端外層管和熱端內(nèi)層管中的水流方向與熱端中間層管中的水流 方向相反。所述的多層套管式熱交換器，冷端管和熱端管之間、冷端管或熱端管與外部管路 之間通過配套使用的卡套和三通連接。所述的多層套管式熱交換器，冷端管和熱端管通過角鋼架固定。所述的多層套管式熱交換器，冷端管和熱端管設置于外殼中，冷端管和熱端管之 間、冷端管或熱端管與外殼之間用石棉填充。本實用新型的有益效果是1、本實用新型冷端管內(nèi)外兩層通冷液體，中間層通熱液體，提高了熱液體的冷卻 效果；同時，熱端管內(nèi)外兩層通熱液體，中間層通冷液體，提高了冷液體的預熱效果。2、本實用新型通過提高熱交換效率，節(jié)約管材和實驗空間。3、本實用新型通過卡套實現(xiàn)與外部管路的連接，非常方便、可靠。4、本實用新型套管式換熱管是由三根不同外徑的無縫不銹鋼管嵌套、焊接而成， 并通過角鋼固定架固定，套管式換熱管、角鋼架和外殼之間通過石棉填充。該實用新型結(jié)構(gòu) 簡單，加工和安裝方便，節(jié)約換熱管材，提高熱交換效率。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1冷端管；11冷端外層管；12冷端中間層管；13冷端內(nèi)層管；2熱端管；21熱 端外層管；22熱端中間層管；23熱端內(nèi)層管。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型多層套管式熱交換器，主要包括兩根套管式換熱管冷端 管1和熱端管2。其中，冷端管1為冷端外層管11、冷端中間層管12、冷端內(nèi)層管13由外到內(nèi)設置的三層 管結(jié)構(gòu)，冷端內(nèi)層管13設置于內(nèi)層，冷端外層管11設置于外層，冷端中間層管12設置于冷 端外層管11和冷端內(nèi)層管13之間；熱端管2為熱端外層管21、熱端中間層管22、熱端內(nèi)層管23由外到內(nèi)設置的三層 管結(jié)構(gòu)，熱端內(nèi)層管23設置于內(nèi)層，熱端外層管21設置于外層，熱端中間層管22設置于熱 端外層管21和熱端內(nèi)層管23之間。冷水進口分別通過管路連接冷端外層管11和冷端內(nèi)層管13的一端，冷水出口通 過管路連接熱端中間層管22的一端；熱水進口分別通過管路連接熱端外層管21和熱端內(nèi)層管23的一端，熱水出口通 過管路連接冷端中間層管12的一端；冷端外層管11和冷端內(nèi)層管13的另一端通過管路連通，所述連通冷端外層管11 與冷端內(nèi)層管13的管路與熱端中間層管22的另一端通過管路連通；[0030]熱端外層管21和熱端內(nèi)層管23的另一端通過管路連通，所述連通熱端外層管21 和熱端內(nèi)層管23的管路與冷端中間層管12的另一端通過管路連通。本實用新型中，套管式換熱管(冷端管1或熱端管2)是通過將三根管徑和長短均 不相同的無縫不銹鋼管以內(nèi)層小管徑、外層大管徑的方式，嵌套并焊接在一起制成的。冷端 管1的冷端外層管11和冷端內(nèi)層管13通入的是常溫液體(如冷水)，冷端中間層管12通 入的是從熱端管2過來的高溫液體(如熱水)；而熱端管2則剛好相反，熱端外層管21和 熱端內(nèi)層管23通入的是從高壓釜中出來的高溫液體，熱端中間層管22通入的是從冷端管 過來的常溫液體。本實用新型中，除中心最小管徑的不銹鋼管(冷端中間層管12或熱端中間層管 22)外，冷端管1的不銹鋼管冷端外層管11和冷端內(nèi)層管13，以及熱端管2的不銹鋼管 熱端外層管21和熱端內(nèi)層管23，在靠近各自兩個端面的地方打有一對小孔，且小孔上均焊
有一段導管。本實用新型中，冷端管1或熱端管2的內(nèi)層和外層套管間的進水口和出水口是相 同的，即兩層是并聯(lián)的，中間層套管間的進水口和出水口也是相同的。另外，無論是冷端 (換熱)管1還是熱端(換熱)管2，其內(nèi)層管和外層管中的水流方向和中間層管的水流方 向是相反的，這樣的好處是使之具有更好的換熱效果。本實用新型中，冷端外層管11和冷端內(nèi)層管13的進口和出口相同，熱端外層管21 和熱端內(nèi)層管23的進口和出口相同，且冷端外層管11和冷端內(nèi)層管13的出口即為熱端中 間層管22的進口，熱端外層管21和熱端內(nèi)層管23的出口即為冷端中間層管12的進口。本實用新型中，兩根套管式換熱管之間、套管式換熱管與外部管路之間是通過配 套使用的卡套和三通連接的，安裝、使用方便。本實用新型中，還可以設置角鋼架和外殼，兩根套管式換熱管是通過角鋼架進行 固定的，兩根套管式換熱管設置于外殼中，套管式換熱管之間、套管式換熱管和外殼之間是 用石棉填充的，這樣有利于保溫。本實用新型多層管式熱交換器使用方法將熱交換器的四個接口分別與回路系統(tǒng) 中的熱水進口、熱水出口、冷水進口和冷水出口相連接即可。
權利要求一種多層套管式熱交換器，其特征在于該熱交換器設有冷端管和熱端管，冷端管為冷端外層管、冷端中間層管、冷端內(nèi)層管由外到內(nèi)設置的三層管結(jié)構(gòu)；熱端管為熱端外層管、熱端中間層管、熱端內(nèi)層管由外到內(nèi)設置的三層管結(jié)構(gòu)；冷水進口分別通過管路連接冷端外層管和冷端內(nèi)層管的一端，冷水出口通過管路連接熱端中間層管的一端；熱水進口分別通過管路連接熱端外層管和熱端內(nèi)層管的一端，熱水出口通過管路連接冷端中間層管的一端；冷端外層管和冷端內(nèi)層管的另一端通過管路連通，所述連通冷端外層管與冷端內(nèi)層管的管路與熱端中間層管的另一端通過管路連通；熱端外層管和熱端內(nèi)層管的另一端通過管路連通，所述連通熱端外層管和熱端內(nèi)層管的管路與冷端中間層管的另一端通過管路連通。
2.按照權利要求1所述的多層套管式熱交換器，其特征在于冷端管或熱端管為三根 不銹鋼管以內(nèi)層小管徑、外層大管徑的方式嵌套并焊接的結(jié)構(gòu)。
3.按照權利要求2所述的多層套管式熱交換器，其特征在于三根不銹鋼管由內(nèi)到外 逐漸變短。
4.按照權利要求1所述的多層套管式熱交換器，其特征在于冷端管的冷端外層管和 冷端內(nèi)層管通入的是常溫液體，冷端中間層管通入的是從熱端管過來的高溫液體；熱端外 層管和熱端內(nèi)層管通入的是從高壓釜中出來的高溫液體，熱端中間層管通入的是從冷端管 過來的常溫液體。
5.按照權利要求1所述的多層套管式熱交換器，其特征在于冷端外層管、冷端內(nèi)層 管、熱端外層管和熱端內(nèi)層管，在靠近各自兩個端面的地方打有一對孔，且孔上均焊有導管。
6.按照權利要求1所述的多層套管式熱交換器，其特征在于冷端外層管和冷端內(nèi)層 管的進口和出口相同，熱端外層管和熱端內(nèi)層管的進口和出口相同，且冷端外層管和冷端 內(nèi)層管的出口即為熱端中間層管的進口，熱端外層管和熱端內(nèi)層管的出口即為冷端中間層 管的進口。
7.按照權利要求1所述的多層套管式熱交換器，其特征在于冷端外層管和冷端內(nèi)層 管中的水流方向與冷端中間層管中的水流方向相反；熱端外層管和熱端內(nèi)層管中的水流方 向與熱端中間層管中的水流方向相反。
8.按照權利要求1所述的多層套管式熱交換器，其特征在于冷端管和熱端管之間、冷 端管或熱端管與外部管路之間通過配套使用的卡套和三通連接。
9.按照權利要求1所述的多層套管式熱交換器，其特征在于冷端管和熱端管通過角 鋼架固定。
10.按照權利要求1所述的多層套管式熱交換器，其特征在于冷端管和熱端管設置于 外殼中，冷端管和熱端管之間、冷端管或熱端管與外殼之間用石棉填充。
專利摘要本實用新型涉及熱交換器領域，具體為一種多層套管式熱交換器。該熱交換器設有冷端管和熱端管，冷端管為冷端外層管、冷端中間層管、冷端內(nèi)層管由外到內(nèi)設置的三層管結(jié)構(gòu)；熱端管為熱端外層管、熱端中間層管、熱端內(nèi)層管由外到內(nèi)設置的三層管結(jié)構(gòu)。冷端管的冷端外層管和冷端內(nèi)層管通入的是常溫液體，冷端中間層管通入的是從熱端管過來的高溫液體；熱端外層管和熱端內(nèi)層管通入的是從高壓釜中出來的高溫液體，熱端中間層管通入的是從冷端管過來的常溫液體。本實用新型解決現(xiàn)有技術中熱交換通過的距離較長，預熱和冷卻效果差等問題，具有熱交換效率高，節(jié)約管材和實驗空間的特點。
文檔編號F28F21/08GK201653197SQ201020190490
公開日2010年11月24日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權日2010年5月14日
發(fā)明者柯偉, 王儉秋, 酈曉慧, 韓恩厚 申請人:中國科學院金屬研究所