盤管換熱器的制作方法

本發明涉及熱交換設備技術領域，具體而言，涉及一種盤管換熱器。

背景技術：

工業生產和生活中通常產生大量污水，而污水中含有大量低質余熱，回收利用這部分余熱對節能減排具有重要意義。通常情況下，污水中的余熱是通過換熱器進行回收的，常見的換熱器主要有管殼式換熱器和板式換熱器兩大類。

管殼式換熱器中的盤管換熱器是應用較為廣泛的一種，目前，盤管換熱器主要由殼體和盤管兩部分組成，盤管置于殼體內，一般而言，殼體頂部開設有進口，殼體底部開設有出口，通過進口進入的流體在殼體內壁自上而下流動的過程中會流經盤管，并與盤管中的流體進行換熱，換熱后從殼體的出口排出。可以看出，從殼體進口進入的流體，在自身重力作用下會在殼體內直接向下流動，在殼體內的停留時間較短，造成其與盤管內流體換熱的時間較短，甚至有部分流體未與盤管內流體換熱就從出口排出，導致了換熱器的換熱效率較低。

技術實現要素：

鑒于此，本發明提出了一種盤管換熱器，旨在解決現有盤管換熱器換熱效率較低的問題。

一個方面，本發明提出了一種盤管換熱器，該盤管換熱器包括：一端開口的殼體、蓋設于所述殼體開口端的端蓋、置于所述殼體內的盤管、折流板和支撐體；其中，所述支撐體的一端連接于所述端蓋，所述支撐體懸置于所述殼體內；所述折流板連接于所述支撐體；所述盤管繞設于所述折流板，所述盤管設置有第一換熱介質輸入管和第一換熱介質輸出管，所述第一換熱介質輸入管和所述第一換熱介質輸出管穿設且連接于所述端蓋；所述殼體的側壁靠近端蓋的位置開設有換熱介質進口，所述殼體的底部開設有換熱介質出口。

進一步地，上述盤管換熱器中，所述折流板在所述支撐體外呈螺旋狀繞設。

進一步地，上述盤管換熱器中，呈螺旋狀繞設的所述折流板的螺距相等。

進一步地，上述盤管換熱器中，所述折流板與所述支撐體垂直設置；或者，所述折流板相對于所述支撐體傾斜向下設置。

進一步地，上述盤管換熱器中，所述盤管至少為兩層，并且，各層所述盤管在所述支撐體和所述殼體之間依次排列。

進一步地，上述盤管換熱器中，各層所述盤管錯位排布。

進一步地，上述盤管換熱器中，所述盤管的內徑為為預設值，所述盤管的內徑用于使所述盤管內的流體流速大于1米/秒。

進一步地，上述盤管換熱器中，所述盤管嵌設于所述折流板。

進一步地，上述盤管換熱器中，所述盤管置于所述折流板的外部。

進一步地，上述盤管換熱器還包括：錐斗；其中，所述錐斗設置在所述殼體內的底部，所述錐斗口徑較小的一端與所述換熱介質出口相連通。

進一步地，上述盤管換熱器還包括：鎖斗；所述換熱介質出口與所述鎖斗相連接。

本發明中，通過在盤管換熱器殼體內設置盤管和折流板，輸入至殼體內的流體能夠沿折流板在殼體內流動，延長了流體在殼體內的流動時間，由于盤管繞設于折流板，所以折流板上流動的流體能夠與盤管內的流體進行充分換熱，提高了盤管換熱器的換熱效率。

附圖說明

通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本發明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發明實施例提供的盤管換熱器的結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的盤管換熱器的又一結構示意圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

參見圖1和圖2，圖中示出了本實施例提供的盤管換熱器的優選結構。該盤管換熱器包括：一端開口的殼體1、蓋設于所述殼體1開口端的端蓋5、置于殼體1內的盤管2、折流板3和支撐體4。其中，殼體1的側壁靠近端蓋5的位置開設有換熱介質進口11，殼體1的底部開設有換熱介質出口12。支撐體4的一端連接于端蓋5，并且，支撐體4懸置于殼體1內；折流板3連接于支撐體4。具體地，支撐體4可以為柱狀體，該柱狀體可以為空心結構或實心結構。支撐體4的材質與形狀可以根據具體情況確定，本實施例對其不作限定。

本實施例中，折流板3是用來改變流體流向的板，折流板3可以為多塊環形板，并且各環形板按照預設間距沿支撐體4的外壁設置。具體實施時，該預設間距可以根據流體的流速要求來確定。折流板3也可以為螺旋連續的板塊，具體實施時，折流板3的螺距可以根據流體的流速要求來確定。

盤管2繞設于折流板3，盤管2設置有第一換熱介質輸入管6和第一換熱介質輸出管7，第一換熱介質輸入管6和第一換熱介質輸出管7穿設于端蓋5。具體地，盤管2為螺旋狀，盤管2懸置于殼體1內，并且，盤管2置于折流板3的外部，即盤管2靠近折流板3的外沿設置。具體地，折流板3的外沿與盤管2之間有預設間距，在本實施例中，該預設間距優選為15-20mm。盤管2的入口與第一換熱介質輸入管6相連通，盤管2的出口與第一換熱介質輸出管7相連通。第一換熱介質輸入管6和第一換熱介質輸出管7均穿設于端蓋5且均部分置于殼體1外。

本實施例中，盤管2具有一定的剛度，并且盤管2具有預設壁厚，具體實施時，該預設壁厚可以根據實際情況來確定，只要能夠滿足利于換熱的要求即可，本實施例對其不作任何限制。

在上述實施例中，盤管2的內徑為預設值，盤管2的內徑用于使盤管2內的流體流速大于1米/秒，從而能夠有效地防止流體中固體顆粒的沉降。具體實施時，盤管2的內徑可以根據實際情況中，流體的流量及流速要求來確定，本實施例對其不作限定。

本實施例中，盤管2內部的區域為管側，從第一換熱介質輸入管6輸入至盤管2內的流體為管側流體；盤管2外壁與殼體1內壁之間的區域為殼側，從換熱介質進口11輸入殼體1內的流體為殼側流體。若管側流體是冷流體，則殼側流體是熱流體；若管側流體是熱流體，則殼側流體是冷流體。管側流體和殼側流體進行換熱過程中，管側流體和殼側流體的溫度屬性根據具體換熱要求來選擇，本實施例對其不作限定。

具體實施時，由于折流板3連接于支撐體4，支撐體4連接于端蓋5，并且，盤管2通過第一換熱介質輸入管6和第一換熱介質輸出管7連接于端蓋5，所以當打開端蓋5時，盤管2與折流板3被端蓋5整體帶出，便于殼體1的清洗。

工作時，外界具有一定溫度的流體從換熱介質進口11輸入至殼體1內，并沿支撐體4上的折流板3自上而下(相對于圖1而言)流動，形成殼側流體。待換熱流體從第一換熱介質輸入管6輸入至盤管2，并在盤管2內呈螺旋狀連續流動，形成管側流體。管側流體在支撐體4的一側(圖1所示的右側)自上而下流動，與殼側流體進行逆流換熱；管側流體在支撐體4的另一側(圖1所示的左側)自下而上流動，與殼側流體進行并流換熱。換熱后，管側流體從第一換熱介質輸出管7輸出，殼側流體從換熱介質出口12輸出。

可以看出，本實施例中，通過在盤管換熱器殼體內設置盤管2和折流板3，輸入至殼體1內的流體能夠沿折流板3在殼體1內自上而下流動，延長了流體在折流板3上的流動時間，由于盤管2繞設于折流板3，所以折流板3上流動的流體能夠與盤管2內的螺旋連續流動的流體進行充分換熱，提高了盤管換熱器的換熱效率。

上述實施例中，優選地，折流板3在支撐體4外呈螺旋狀繞設，即：折流板為螺旋折流板，螺旋折流板的流體流通通道是連續的螺旋狀通道，殼側流體會被強制在螺旋流道內作連續的螺旋狀流動，增加了殼側流體的流動路程，延長了殼側流體的停留時間，進而提高了盤管換熱器的換熱效率，同時降低了流體中固體顆粒的沉降風險。

進一步優選地，呈螺旋狀繞設的折流板3的螺距相等，折流板3的螺距可以根據殼側流體的流速來確定，以保證殼側流體的速度達到殼側流體中固體顆粒的臨界夾帶速度，從而使得固體顆粒在自身重力的作用下沉降至殼體1的底部，最終被排出殼體。需要說明的是，臨界夾帶速度是指流態化操作中流體速度的上限速度值，其值近似于顆粒的終端速度或自由沉降速度，當流體速度稍大于此速度時，顆粒就會被流體夾帶走。

上述各實施例中，折流板3與支撐體4垂直設置。具體地，支撐體4可以為柱狀體，折流板3呈螺旋狀繞設于支撐體4的外部，繞設于支撐體4的每一層折流板3所在的平面與支撐體4的橫截面平行。也就是說，折流板3的軸心與支撐體4的軸心共線。

上述各實施例中，折流板3也可以相對于支撐體4傾斜向下設置。具體地，繞設于支撐體4的每一層折流板3所在的平面相對于支撐體4的橫截面向下傾斜預定角度，也就是說，在支撐體4外呈螺旋狀繞設的折流板3的軸線相對于支撐體4的軸線向下傾斜預定角度，該傾斜向下的角度可以根據實際情況進行選擇，本實施例對其不作限定。

上述各實施例中，盤管2至少為兩層，并且，各層盤管2在支撐體4和殼體1之間依次排列。具體地，當盤管2設置有兩層時，第一層盤管緊鄰支撐體4繞設設置于各層折流板3之間，第二層盤管則緊鄰第一層盤管繞設設置。當盤管2設置有兩層以上時，各層盤管依次在支撐體4至殼體1內壁之間的空間內逐層繞設設置。相鄰的兩層盤管2之間具有預設間距，該預設間距可以根據實際換熱要求進行確定，本實施例對其不作任何限制。每層盤管2的螺距可以根據盤管材料自身的特性進行選擇，只要能夠留有足夠的膨脹距離即可，本實施例對其不作限定。

如圖1、圖2所示，當盤管2為兩層時，第一層盤管的入口與第一換熱介質輸入管6相連通，第一層盤管的出口與第一換熱介質輸出管7相連通。第二層盤管設置有第二換熱介質輸入管8和第二換熱介質輸出管9，第二換熱介質輸入管8與第二層盤管的入口相連通，第二換熱介質輸出管9與第二層盤管2的出口相連通，第二換熱介質輸入管8和第二換熱介質輸出管9也穿設于端蓋5。第二換熱介質輸入管8和第一換熱介質輸入管6之間有預設間距，第二換熱介質輸出管9與第一換熱介質輸出管7之間具有預設間距，該預設間距可以根據實際情況進行選擇，本實施例對其不作限定。

本實施例中，盤管換熱器還可以設置有分配器，該分配器設置于殼體1的外部，該分配器的出口均與第一換熱介質輸入管6和第二換熱介質輸入管8相連通，流體經該分配器分配后分別通過第一換熱介質輸入管6和第二換熱介質輸入管8進入兩層盤管2內，大大降低了單層盤管2的換熱負荷，同時提高了盤管換熱器的換熱效率。

可以看出，通過設置至少兩層盤管2，殼體1內的流體與各層盤管2內的流體均進行換熱，大大增加了管側流體與殼側流體之間的接觸時間，保證了充足的換熱面積，提高了換熱效果。此外，各盤管2內均設置有等徑且連續的流體通道，避免了因盤管內徑變化導致的含固流體流速的突變進而引起的顆粒沉降問題，并且，盤管2為螺旋狀，則流體通道也為螺旋狀，螺旋狀的流體通道的離心力能夠更好地加強流體通道內流體的湍流程度和對固體顆粒的夾帶作用，在一定程度上可以將含固流體中的固體顆粒排至殼體的底部。

參見圖1和圖2，各層盤管2可以并列排布，也可以錯位排布，優選地，各層盤管2錯位排布。具體地，各層盤管在殼體1的高度方向錯開設置，即：各層盤管2在殼體1的任意一個橫截面上具有預設高度差。具體實施時，該預設高度差可以根據實際情況來確定，本實施例對其不作任何限制。

可以看出，本實施例中，各層盤管2錯位排布時，各盤管2之間的間隙較小，使得殼側流體和盤管2進行充分接觸，增加了殼側流體與管側流體的換熱面積，強化了換熱效果；同時，提高了盤管換熱器的空間利用率。

參見圖2，上述各實施例中，盤管2嵌設于折流板3，折流板3可以設置成與盤管2等螺距的形式。具體地，每層盤管2均嵌入折流板3相鄰板塊之間，這樣可以將盤管2直接旋進折流板3之間。優選的，當盤管2設置有一層時，該盤管2的外徑與折流板3的外沿直徑相同；當盤管2至少為兩層時，各層盤管2均由內到外，即：由靠近支撐體4一側向遠離支撐體4一側；或者，由外到內，即：由遠離支撐體4一側向靠近支撐體4一側，依次嵌設于折流板3的相鄰板塊之間，并且最外側的盤管2的外徑與折流板3的外沿直徑相同。

可以看出，本實施例中，盤管2嵌設于折流板3之間，使得每層盤管2與折流板3之間的間距進一步縮小；同時，盤管2與折流板3的排布結構更緊湊，一方面，進一步增加了管側流體和殼側流體換熱的面積，加強了盤管換熱器的換熱效果；另一方面，節省了盤管換熱器的內部空間，提高了盤管換熱器的空間利用率。

參見圖1和圖2，上述各實施例中，該盤管換熱器還可以包括：錐斗10。其中，錐斗10設置在殼體1內的底部，錐斗10口徑較小的一端與換熱介質出口12相連通。具體地，錐斗10可以為兩端開口的圓錐板，其中，口徑較小的一端為圓錐板的錐底端，該圓錐板的錐底端環繞設置在支撐體4側壁底部的折流板3下方，該圓錐板的錐頂端朝向殼體1的底部且與換熱介質出口12相連通，并且該圓錐板與殼體1的軸線之間的夾角β小于60°。

可以看出，本實施例中，通過在殼體1的底部設置錐斗10，使得換熱后的流體沿錐斗10滑落并由換熱介質出口12輸出，尤其是流體中的固體顆粒能夠更好地輸出殼體1，避免固體顆粒在殼體1的底部聚集。

上述實施例中，該盤管換熱器還可以包括：鎖斗。其中，換熱介質出口12與鎖斗相連接，鎖斗接收換熱介質出口12輸出的換熱后的流體，并將流體中的固體顆粒收集起來，實現連續收渣。具體實施時，可以根據需要配套相應的沖壓、泄壓及清洗設施。

殼體1底部的換熱介質出口12處也可以設置有收渣罐，該收渣罐可以根據實際情況采用間歇收渣操作，在一定周期內收集一定量的固體顆粒，之后停車或切換換熱器，間歇的將固體顆粒排出系統之外。具體的收渣操作，可根據實際情況進行選擇，本實施例對其不作限定。

綜上，本發明中，通過在盤管換熱器殼體內設置盤管和折流板，輸入至殼體1內的流體能夠沿折流板3在殼體1內流動，延長了流體在殼體1內的流動時間，由于盤管2繞設于折流板3，所以折流板3上流動的流體能夠與盤管2內的流體進行充分換熱，提高了盤管換熱器的換熱效率；此外，支撐體4的設置充分利用了盤管換熱器殼體內的空間，提高了盤管換熱器的空間利用率。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。