一種多殼程管殼式換熱器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種多殼程管殼式換熱器，包括殼程，殼程內設有收容腔，收容腔內收容傳熱管束，殼程的收容腔內還設置有隔離板，隔離板將收容腔分隔為第一腔體和第二腔體，第一腔體和第二腔體互不聯通；傳熱管束包括位于第一腔體內的一級管束以及位于第二腔體內的二級管束，一級管束與二級管束前后連接；其中一級管束內的介質在第一腔體內通過冷媒進行一級熱交換后，進入二級管束在第二腔體內進行二級熱交換。該多殼程管殼式換熱器通過隔離板將殼程均分為多個互不相通的腔體，傳熱管束依次通過每個腔體實現多級降溫，能使介質溫度驟降，還能使冷媒進、出口溫度差小；傳熱管束的坡度設計更使得管束內不會有殘留液體，使傳熱管束內的潔凈度達衛生級。
【專利說明】
_種多殼程管殼式換熱器
技術領域
[0001]本發明屬于流體溫度控制領域，特別涉及一種多殼程管殼式換熱器。
【背景技術】
[0002]熱交換器，又稱換熱器，是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備。換熱器是化工、石油、動力、食品及其它許多工業部門的通用設備，在生產中占有重要地位，可用于加熱介質，也可用于冷卻介質。
[0003]目前的生物制藥領域，各個工序基本都有一定的工藝要求，特別是對所使用的水的溫度有著不同的要求。以下以水的降溫工序為例，如:進行器具清洗時，要求將注射水從80 0C瞬時降為20 °C左右；而當配置生物制品時，更是要求將水從80 °C降為2?8 °C。因此，通常需要通過換熱器，將水溫降為合適的溫度范圍。
[0004]—般使用的換熱器為單殼程的管殼式換熱器或板式換熱器，這兩種換熱器的共同點是:僅具有一個殼程，冷媒通過這一個殼程進出實現對待處理液導熱。當水的處理前和處理后的溫差很大時，單獨使用任一種換熱器，降溫效率都較低。(冷媒:是在制冷過程中的一種中間物質，它先接受制冷劑的冷涼而降溫，然后再去冷卻其他的被冷卻物質，冷媒也稱為載冷劑)
[0005]—種解決辦法是，讓水連續通過多個換熱器采用多級降溫來實現，然而此法造成成本以及占用空間的增大。
[0006]另一種解決辦法是，增加單個換熱器的換熱面積，然而此法導致換熱器體積增大，冷媒在一個殼程內流轉滯留時間過長，容易造成冷媒的進出口溫差大，不僅增大了設備的使用空間，更是增大了冷媒供應鏈的工作負荷。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是提供一種多殼程管殼式換熱器，其在獲得有效換熱的前提下，能提高換熱效率，且能有效利用空間，并減小冷媒進出口溫差。
[0008]本發明提供一種多殼程管殼式換熱器，包括殼程，所述殼程內設置有收容腔，所述收容腔內收容有傳熱管束，所述殼程的收容腔內還設置有隔離板，所述隔離板將所述收容腔分隔為第一腔體和第二腔體，所述第一腔體和所述第二腔體互不聯通;所述傳熱管束包括位于所述第一腔體內的一級管束以及位于所述第二腔體內的二級管束，所述一級管束與所述二級管束前后連接;其中所述一級管束內的介質在所述第一腔體內通過冷媒進行一級熱交換后，會進入所述二級管束在所述第二腔體內進行二級熱交換。
[0009]進一步的，所述殼程上設置有冷媒入口和冷媒出口，所述冷媒入口同時和所述第一腔體和第二腔體聯通，所述冷媒出口也是同時和所述第一腔體和第二腔體聯通。
[0010]進一步的，所述第一腔體和所述第二腔體分別設有與所述冷媒入口聯通的開口。[0011 ]進一步的，所述第一腔體和所述第二腔體分別設有與所述冷媒出口聯通的開口。
[0012]進一步的，其還包括連接于所述殼程一端的平蓋封頭。
[0013]進一步的，所述平蓋封頭設有介質入口、介質出口以及用于配合介質流通的中轉腔。
[0014]進一步的，所述中轉腔包括一端與所述介質入口相通且另一端與所述一級管束入口相通的第一中轉腔、一端與所述介質出口相通且另一端與所述二級管束出口相通的第二中轉腔、以及一端與所述一級管束出口相通且另一端與所述二級管束入口相通的第三中轉腔。
[0015]進一步的，所述傳熱管束包括U形管，所述U型管呈坡度排列。
[0016]進一步的，所述收容腔內設置有兩個隔離板，所述隔離板將所述收容腔分隔為第一腔體、第二腔體和第三腔體，所述傳熱管束包括位于所述第一腔體內的一級管束、位于所述第二腔體內的二級管束以及位于所述第三腔體內的三級管束，所述一級管束、所述二級管束和所述三極管束前后連接;其中所述一級管束內的介質在所述第一腔體內通過冷媒進行一級熱交換后，會進入所述二級管束在所述第二腔體內進行二級熱交換，最后會進入所述三級管束在所述第三腔體內進行三級熱交換。
[0017]本發明的有益效果:
[0018]本發明提供一種多殼程管殼式換熱器，相對于現有技術，具有以下優勢:
[0019]通過隔離板將殼程均分為兩個或兩個以上互不連通的腔體，對各個腔體內的傳熱管束進行單獨降溫，對于所有的傳熱管束而言實現多級降溫；
[0020]每個腔體設有獨立的冷媒入口和冷媒出口，進行冷卻時，每個腔體內的冷媒相互獨立，互不相混，如此，不僅能在短時間內使介質溫度驟降，還能使各個腔體的冷媒入口之間、各個腔體的冷媒出口溫度之間的溫差較小，同時冷媒入口和冷媒出口之間的溫差較小，從而減輕冷媒供應鏈的工作負荷；
[0021]該多殼程管殼式換熱器還設置連接于殼程一端的平蓋封頭，平蓋封頭包括一端與介質入口相通且另一端與一級管束入口相通的第一中轉腔、一端與介質出口相通且另一端與二級管束出口相通的第二中轉腔、以及一端與一級管束出口相通且另一端與二級管束入口相通的第三中轉腔，通過設置平蓋封頭，在第一腔體和第二腔體互不相通的前提下，有效實現一級管束和二級管束、及各級相鄰管束之間的聯通和介質的中轉；
[0022]傳熱管束采用坡度排列，能確保管束內介質完全排凈，換熱結束后不會有殘留液體，從而提高傳熱管束內的潔凈度，使其達到衛生級要求；
[0023]傳熱管束、平蓋封頭及內管板采用衛生級材料，使得該多殼程管殼式換熱器可適用于衛生要求較高的領域。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明實施例的多殼程管殼式換熱器的主視圖。
[0025]圖2為本發明實施例的多殼程管殼式換熱器的部分立體結構圖。
[0026]圖3為本發明實施例的多殼程管殼式換熱器的裝配示意圖。
[0027]圖4為本發明實施例的多殼程管殼式換熱器的俯視圖。
[0028]圖5為本發明實施例的多殼程管殼式換熱器的截面圖。
【具體實施方式】
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[0029]實施例一:如圖1至5所不，本發明提供一種多殼程管殼式換熱器，其屬于流體溫度控制領域，可用于對熱介質進行冷卻，以下將結合附圖對本實施例作進一步的詳細闡述。
[0030]如圖1至3所示，本實施例所提供的多殼程管殼式換熱器，包括殼程1，殼程I內設置收容腔2，收容腔2內收容有傳熱管束3，殼程I的一端設有平蓋封頭4。其中，殼程I的收容腔2內設有隔離板5，隔離板5通過固定塊(圖未見)固定于收容腔2內表面。隔離板5可以是一個、兩個或兩個以上，隔離板5將收容腔2相應地平均分為兩個、三個或三個以上腔體。本實施例中隔離板5數量為一個，因此收容腔2被隔離板5平均分為第一腔體21和第二腔體22，第一腔體21和第二腔體22分別位于隔離板5兩側，且第一腔體21和第二腔體22互不聯通。
[0031 ]殼程I兩端設有冷媒入口 11以及冷媒出口 12，本實施例中的冷媒入口 11設于殼程I下表面，與第一腔體21及第二腔體22通過其上設置的開口 211、221聯通;冷媒出口 12設于殼程I上表面，與第一腔體21及第二腔體22通過其上設置的開口 212、222聯通。
[0032]冷媒從冷媒入口11通過開口 211、221分別進入第一腔體21和第二腔體22，然后再經過開口 212、222后通過冷媒出口 12排出。期間分別進入第一腔體21和第二腔體22的兩部分冷媒完全隔離，互不相混，只是在進入和排出時，共用一個冷媒總入口 11和一個冷媒總出□ 12。
[0033]設于收容腔2中的傳熱管束3包括位于第一腔體21內的一級管束31以及位于第二腔體22內的二級管束32，一級管束31與二級管束32前后連接。一級管束31內的介質在第一腔體21內通過冷媒進行一級熱交換后，會進入二級管束32內在第二腔體22內通過冷媒進行二級熱交換。
[0034]因此，本實施例中的多殼程管殼式換熱器為雙殼程結構，待冷卻的介質采用兩級降溫的形式，依次經過一級管束31、二級管束32，依次被第一腔體21、第二腔體22內的冷媒進行冷卻降溫。如此設計，既增加了介質的滯留時間，使得介質能達到較大溫差的降溫效果，且獲得較快的降溫速度；同時，每一個空腔內的冷媒，其進、出溫度相差較小，可以減輕冷媒供應鏈的工作負荷。
[0035]為了便于安裝及放置，該管殼式換熱器的上部裝有吊耳60，可用于將其懸掛安裝；下部裝有鞍座70，可用于將其水平放置。
[0036]如圖4至5所示，本實施例中，一級管束31、二級管束32優選U型管，U型管的選用，不僅能配合換熱器實現兩級降溫，更是延長了介質在每一級降溫中的滯留時間。一級管束31設有分別位于U型管兩端的一級管束入口 311及一級管束出口 312，二級管束32設有分別位于U型管兩端的二級管束321入口及二級管束出口 322。
[0037]該管殼式換熱器還包括連接于殼程I一端的平蓋封頭4。平蓋封頭4上設置有介質入口6、介質出口7以及多個用于配合介質流通的中轉腔。這些中轉腔在本實施例中，包括連通介質入口 6與一級管束入口 311的第一中轉腔41、連通介質出口 7與二級管束出口 322的第二中轉腔42、以及連通一級管束出口 312與二級管束入口 321的第三中轉腔43。
[0038]具體地，介質入口6通過第一中轉腔41與一級管束入口 311連接，位于平蓋封頭4的下部，介質出口 7通過第二中轉腔42與二級管束出口 322連接，位于平蓋封頭4的下部，第三中轉腔43用于聯通一級管束出口 312及二級管束入口 321，位于平蓋封頭4的上部。因此，平蓋封頭4的第一中轉腔41、第二中轉腔42、第三中轉腔43及傳熱管束3共同構成改管殼式換熱器的管程;傳熱管束3內的介質通過平蓋封頭4的中轉腔實現介質的流通及交換。
[0039]作為進一步的改進，U型管呈坡道排列，每一級管束的兩部分的坡度走向相反，也就是說，一級管束31和二級管束32均為開口張大的U型管，即一級管束入口 311和一級管束出口 312之間的距離，大于一級管束31的彎曲部兩端的距離，二級管束入口 321和二級管束出口 322之間的距離，大于二級管束32的彎曲部兩端的距離。如此，介質出口 7始終處于最低點，其通過第二中轉腔42與二級管束出口322連接，便于傳熱管束3內介質的完全排凈，進一步提高傳熱管束3內的潔凈度，從而達到衛生級要求。
[0040]第一腔體21和第二腔體22內，分別設有與一級管束31垂直設置或者與二級管束32垂直連接的折流板8，折流板8既可以提高傳熱效果，也可以起到穩固傳熱管束3的作用。第一腔體21和第二腔體22內還設有與U型管平行設置的拉桿9，折流板8通過穿設在拉桿9上得以固定。
[0041]如圖3至4所示，該管殼式換熱器還包括依次貼設于平蓋封頭4與殼程I之間的外管板20、內管板30，外管板20和內管板30通過固定。其中，外管板20、內管板30均設有用于傳熱管束3通過的的穿孔，同時內管板30和外管板20通過漲焊接的方式將傳熱管束3固定。同樣的，拉桿9也通過焊接方式固定在內管板30上。平蓋封頭4、外管板20和內管板30通過螺母80、螺栓90及殼程法蘭40固定于殼程I上，且內管板30和殼程I之間需保持密封性，從而保持設備的密封性。內管板30上設置用于防止溢流的泄漏槽301，用于當傳熱管束3與內管板30因密封不嚴密而產生介質或者冷媒泄露的溢流。
[0042]如圖1至2所示，殼程I還包括排空口 51以及排凈口 50。排空口 51設在殼程I上表面，用于排放廢氣，或者當冷媒被加熱時會產生空氣等不凝性氣體。排凈口 50設于殼程I下表面，用于在使用結束后排出殘余冷媒。
[0043]為了滿足醫藥、食品領域要求，本實施例中流通介質的部件均采用衛生級材料，SP傳熱管束3、平蓋封頭4及內管板30，均采用衛生級304/316L不銹鋼材質，且內拋光表面處理Ra彡0.4μπι，表面精密度高。
[0044]在進行對熱介質進行冷卻時，比如需要將80°C的注射用水驟降為2_8°C，則將80°C的水從介質入口 6打入該換熱器，80°C的水經過一級管束31，通過一級熱交換后溫度降為40°C左右，再進入二級管束32，經過二級熱交換后溫度降為6°C，即可完成降溫工序，而此時從冷媒出口 12排出的冷媒，與冷媒入口 11進入的冷媒，溫差并不是很大，進一步的減小冷媒供應鏈的工作負荷，降低成本。
[0045]實施例二:本發明提供一種多殼程管殼式換熱器，與實施例一中描述的管殼式換熱器結構基本相同，只是在收容腔內設置兩個隔離板，隔離板將收容腔分隔為第一腔體、第二腔體和第三腔體，傳熱管束包括位于第一腔體內的一級管束、位于第二腔體內的二級管束以及位于第三腔體內的三級管束，一級管束、二級管束和三極管束前后連接;其中一級管束內的介質在第一腔體內通過冷媒進行一級熱交換后，會進入二級管束在第二腔體內進行二級熱交換，最后會進入三級管束在第三腔體內進行三級熱交換。
[0046]相應地，平蓋封頭內相應設有四個中轉腔，用于配合傳熱管束進行介質的流通。
[0047]如此設計，所達到驟然降溫的效果更為明顯。
[0048]當然，我們也可以設置三個隔離板，將收容腔均分為四個腔體，或者設置四個或以上隔離板，將收容腔均分為五個或以上腔體，增加隔離板所達到驟然降溫的效果更明顯，但是也進一步需要更大空間的殼程，因此，我們可以根據實際情況，采用不同隔離板數量的換熱器。
[0049]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種多殼程管殼式換熱器，包括殼程，所述殼程內設置有收容腔，所述收容腔內收容有傳熱管束，其特征在于:所述殼程的收容腔內還設置有隔離板，所述隔離板將所述收容腔分隔為第一腔體和第二腔體，所述第一腔體和所述第二腔體互不聯通;所述傳熱管束包括位于所述第一腔體內的一級管束以及位于所述第二腔體內的二級管束，所述一級管束與所述二級管束前后連接;其中所述一級管束內的介質在所述第一腔體內通過冷媒進行一級熱交換后，會進入所述二級管束在所述第二腔體內進行二級熱交換。2.根據權利要求1所述的多殼程管殼式換熱器，其特征為:所述殼程上設置有冷媒入口和冷媒出口，所述冷媒入口同時和所述第一腔體和第二腔體聯通，所述冷媒出口也是同時和所述第一腔體和第二腔體聯通。3.根據權利要求2所述的多殼程管殼式換熱器，其特征為:所述第一腔體和所述第二腔體分別設有與所述冷媒入口聯通的開口。4.根據權利要求2所述的多殼程管殼式換熱器，其特征為:所述第一腔體和所述第二腔體分別設有與所述冷媒出口聯通的開口。5.根據權利要求1所述的多殼程管殼式換熱器，其特征為:其還包括連接于所述殼程一端的平蓋封頭。6.根據權利要求5所述的多殼程管殼式換熱器，其特征為:所述平蓋封頭設有介質入口、介質出口以及用于配合介質流通的中轉腔。7.根據權利要求5所述的多殼程管殼式換熱器，其特征為:所述中轉腔包括一端與所述介質入口相通且另一端與所述一級管束入口相通的第一中轉腔、一端與所述介質出口相通且另一端與所述二級管束出口相通的第二中轉腔、以及一端與所述一級管束出口相通且另一端與所述二級管束入口相通的第三中轉腔。8.根據權利要求1所述的多殼程管殼式換熱器，其特征為:所述傳熱管束包括U形管，所述U型管呈坡度排列。9.根據權利要求1所述的多殼程管殼式換熱器，其特征為:所述收容腔內設置有兩個隔離板，所述隔離板將所述收容腔分隔為第一腔體、第二腔體和第三腔體，所述傳熱管束包括位于所述第一腔體內的一級管束、位于所述第二腔體內的二級管束以及位于所述第三腔體內的三級管束，所述一級管束、所述二級管束和所述三極管束前后連接;其中所述一級管束內的介質在所述第一腔體內通過冷媒進行一級熱交換后，會進入所述二級管束在所述第二腔體內進行二級熱交換，最后會進入所述三級管束在所述第三腔體內進行三級熱交換。
【文檔編號】F28F9/26GK105890402SQ201610397147
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月7日
【發明人】魯新紅
【申請人】納盛潔凈技術（蘇州）有限公司