本實用新型屬于化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)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(shù)：

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?？傮w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(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)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(shù)方案如下：

折流桿式波紋管熱交換器，包括外殼，在外殼上設(shè)置有熱媒進口、熱媒出口、冷媒進口和冷媒出口，在外殼的內(nèi)腔安裝有內(nèi)殼和設(shè)置在內(nèi)殼腔體內(nèi)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(nèi)殼的上端，并與內(nèi)殼之間設(shè)置有供冷媒通過的孔道，下管板密封地安裝在內(nèi)殼的下端，下管板與內(nèi)殼的下封頭之間形成有第二空腔，下管板與內(nèi)殼的上封頭之間形成第三空腔；

在內(nèi)殼腔體內(nèi)還設(shè)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(nèi)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(qū)域；

內(nèi)殼與外殼之間具有間隙，所述間隙環(huán)繞內(nèi)殼布置，使外殼、內(nèi)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(nèi)殼的殼體上設(shè)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(nèi)殼的殼體相對下管板與上管板之間的區(qū)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(nèi)殼的殼體上的冷媒通孔進入到內(nèi)殼的腔體內(nèi)，與換熱管內(nèi)的熱媒進行能量交換，由于整個內(nèi)殼設(shè)置在外殼內(nèi)，內(nèi)殼的殼體的內(nèi)外均受到冷媒的壓力，使得內(nèi)殼的殼體的內(nèi)外壓力差較少，可有效地降低內(nèi)殼的殼體的厚度，當(dāng)內(nèi)殼采用合金鋼或不銹鋼鋼材料制作時，可有效地降低內(nèi)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(nèi)殼的殼體的厚度。

在本實用新型中，將換熱管設(shè)計成由分換熱管組成的分體式結(jié)構(gòu)，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(jù)所處的不同的區(qū)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(nèi)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(nèi)的熱媒進行能量交換。

進一步，在內(nèi)殼腔體內(nèi)僅設(shè)置有一個分氣盒，該分氣盒設(shè)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(shè)置一個分氣盒，可有效地降低換熱器的復(fù)雜度；將換熱管設(shè)計為兩段式結(jié)構(gòu)，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(nèi)殼腔體內(nèi)的上端，下分換熱管布置在內(nèi)殼腔體內(nèi)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(qū)，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(qū)，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(nèi)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(nèi)殼的殼體也分為上下兩段式結(jié)構(gòu)，其中上殼體處于高溫區(qū)，采用了合金鋼制作，而下殼體處于低溫區(qū)，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(shè)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(yōu)勢：

1、熱效率高。由于換熱管采用波紋形式，管內(nèi)流道截面連續(xù)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(tài)，難以形成層流，使對流傳熱的主要熱阻被有效地克服，管內(nèi)外傳熱被同時強化，因而傳熱系數(shù)很高，可達到直管式的2-3倍。

2、不易生成污垢。由于流道內(nèi)流體的高度湍流，使流體中的微粒難以沉積結(jié)垢，即使有少量污垢生成，由于波紋管上存在管殼程溫差應(yīng)力而產(chǎn)生的應(yīng)變，使具有彈性特征的波紋管曲率發(fā)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(zhì)在管內(nèi)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(jié)之類的設(shè)置來減少管殼程的溫差應(yīng)力，有較強的適應(yīng)熱膨脹能力，從而減少了因熱脹冷縮造成的設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中標(biāo)記為A的區(qū)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(nèi)殼的上封頭；28-內(nèi)殼的下封頭；91-封閉空腔。

具體實施方式

下面的結(jié)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(shè)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(nèi)腔安裝有內(nèi)殼和設(shè)置在內(nèi)殼腔體內(nèi)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(nèi)殼整體呈圓筒狀，內(nèi)殼的兩端采用橢圓封頭封閉。內(nèi)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(jù)具體的換熱溫度及換熱介質(zhì)，上殼體還可以采用類型的合金鋼材料制作；當(dāng)然內(nèi)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(nèi)殼的上端，并與內(nèi)殼之間設(shè)置有供冷媒通過的孔道，下管板21密封地安裝在內(nèi)殼的下端，下管板與內(nèi)殼的下封頭28之間形成有第二空腔23，下管板21與內(nèi)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(nèi)殼的上封頭27的內(nèi)壁上，管程上封頭19與內(nèi)殼的內(nèi)壁之間有間隙，作為冷媒通過的孔道。

在內(nèi)殼腔體內(nèi)還設(shè)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(nèi)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(shè)置有一個分氣盒9，該分氣盒9設(shè)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(shè)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(jù)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(jié)構(gòu)類似。

可以理解，分氣盒也可以設(shè)置兩個、三個、四個，以及更多個，具體的設(shè)置數(shù)量可根據(jù)安裝及檢修的方便合理設(shè)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(jù)具體的換熱介質(zhì)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(zhì)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(huán)上，園環(huán)通過連接桿上下串接，并固定到內(nèi)殼的內(nèi)壁上。當(dāng)然也可將上述圓環(huán)單個固定在內(nèi)殼的內(nèi)壁上，或直接將折流桿固定在內(nèi)殼的內(nèi)壁上。

在內(nèi)殼與外殼之間具有間隙6，所述間隙6環(huán)繞內(nèi)殼布置，使外殼12、內(nèi)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(nèi)殼的殼體上設(shè)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(nèi)殼的殼體相對下管板21與上管板20之間的區(qū)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(qū)域，冷媒通孔14有數(shù)個，并環(huán)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。