CN218329407U - 一种缠绕管式复合空冷器 - Google Patents

Abstract

一种缠绕管式复合空冷器，包括有竖向设置的壳程筒体(1)、两个管板、两个管箱(2)、中心筒(3)、多根换热管(4)、多根喷淋管(5)，多根换热管(4)沿轴向设于壳程筒体(1)内，且由内而外螺旋缠绕在中心筒(3)的外周而成多层螺旋管，换热管(4)的两端分别支撑于各自对应的管板上并与对应的管箱(2)相连通；多根喷淋管(5)沿轴向设于壳程筒体(1)内，且沿着换热管(4)的螺旋方向缠绕在各层螺旋管中，各喷淋管(5)下端的管口为进液口(51)，各喷淋管(5)上端的管口为开口朝下的出液口(52)，且出液口(52)位于螺旋管上方，并沿着壳程筒体(1)的周向间隔布置。与现有技术相比，本申请能有效提高换热效果。

Description

一种缠绕管式复合空冷器

技术领域

本实用新型属于换热器技术领域，具体涉及一种缠绕管式复合空冷器。

背景技术

目前在加氢以及加氢裂化等高压领域，多需要用到空冷器，如申请号为CN202110477804.0的发明专利申请《采用多股流缠绕管式换热器的加氢换热系统及换热工艺》(申请公开号为CN113063309A)、申请号为CN202110477790.2的发明专利申请《一种加氢工艺用的换热系统及换热工艺》(申请公开号为CN113267075A)等中公开的空冷器。

空冷器按冷却方式不同一般分为干式空冷器和湿式空冷器，干式空冷器依靠风机连续送风来实现冷却，其存在阻力降大且设备尺寸大、需多台并联操作，从而会占据较大空间的缺陷，同时干式空冷器的换热效果不理想，金属等能源消耗大，配管复杂。湿式空冷器借助于冷却液(一般为水)的喷淋或雾化强化换热，其换热效果优于干式空冷器，但所承受的压力及大型化上受限，很难在加氢及加氢裂化等高压领域应用；加上高压的热高分气存在一定的腐蚀性，湿式空冷器中为防止铵盐腐蚀，通常采用价格昂贵的镍基合金材质，造价高。同时，湿式空冷器多为顶部喷水，存在喷水不均匀、喷水量大且未实现换热管的有效全蒸发，从而导致换热效率不高、且水量消耗大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能提高换热效果的缠绕管式复合空冷器。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种缠绕管式复合空冷器，包括有：

壳程筒体，竖向设置，其两个端部分别具有进风口、出风口；

两个管板，分别一上一下设于所述壳程筒体的侧壁上；

两个管箱，分别设于各自对应的管板上；

中心筒，竖向设于所述壳程筒体内；

多根换热管，沿轴向设于所述壳程筒体内，且由内而外螺旋缠绕在所述中心筒的外周而成多层螺旋管，所述换热管的两端分别支撑于各自对应的管板上并与对应的管箱相连通；

其特征在于还包括有：

多根喷淋管，沿轴向设于所述壳程筒体内，且沿着换热管的螺旋方向缠绕在各层螺旋管中，各喷淋管下端的管口为进液口，各喷淋管上端的管口为开口朝下的出液口，且出液口位于所述螺旋管上方，并沿着壳程筒体的周向间隔布置；同时，各所述喷淋管的管壁上均设有多个喷淋孔，所述喷淋孔与相邻的换热管的管壁相对。

优选地，各喷淋管上端的管口连接有能向下喷水的喷头。

在上述方案中，优选地，所述壳程筒体的底部设有集水箱，所述喷淋管的进液口通过水泵与集水箱相连通。

进一步地，所述进风口位于壳程筒体的下端部、所述出风口位于壳程筒体的上端部。

为提高集水箱内水的利用率，优选地，还包括有集水器，设于所述壳程筒体内并位于上述喷淋管之出液口的上方，且该集水器具有供气流向上通过、并能收集气流中水分的通道。如此能降低水的消耗。

较优选地，所述集水器包括有多个竖向设置并相连接的集水板，多个集水板沿水平方向间隔排列，相邻两个集水板的板面之间形成上述通道，同时，各集水板的板面上凸设有向上延伸的唇片，所述唇片与集水板的板面之间形成开口朝上并用于收集该唇片之上的板面上积存水分的集水沟。

为了能较好地回收集水沟内的水，进一步地，所述集水器还包括有位于集水器的中央并沿集水板的排列方向延伸而贯穿集水板的集水槽，所述集水沟沿集水板的板面由外至内向集水槽延伸并与集水槽相连通；

所述集水器套设在上述中心筒的外周，且集水槽供中心筒穿过，所述中心筒的内部中空，且其下端口与上述集水箱相连通，中心筒之与集水槽相对的筒壁上设有与集水槽相连通的入水口。

为了能保证气水分离效果的同时，还不影响空冷器的换热，优选地，相邻两个集水板之间的间隔距离为：20～50mm。当间隙过大时会导致被气体携带的水回收不充分，造成水消耗过大；当间隙过小时，会造成阻力过大，在特定功率的风机下造成风量过小，影响空冷的性能，进而需要更多的喷淋水，造成水量的浪费。

为了能较好地收集集水沟内的水，同样优选地，所述集水器包括有多个竖向设置并相连接的集水板，多个集水板沿周向间隔排列在中心筒的外围，相邻两个集水板的板面之间形成上述通道，各集水板的板面上凸设有向上延伸的唇片，所述唇片与集水板的板面之间形成开口朝上并用于收集气流中水分的集水沟，各集水沟沿集水板的板面由外至内向中心筒延伸，所述中心筒的内部中空，且其下端口与上述集水箱相连通，中心筒之与集水器相对的筒壁上设有入水口，该入水口与上述集水沟相连通。

为利于集水沟内的水能较好地流动至集水箱，优选地，所述集水沟由外至内向下倾斜。

为了提高气水分离效果，且能较好地收集水分，优选地，各集水板均自上而下制成波浪状的结构，各集水板的同一侧板面上设有至少一个上述集水沟，且各集水沟位于各集水板之板面的外突部位处。

在上述各方案中，换热管可为表面光滑的光管，为提高换热效果，优选地，所述换热管为波纹管，并具有表面光滑的光管段和表面具有波纹的波纹段，所述波纹段与光管段沿换热管的长度方向交替布置，且波纹段的长度大于光管段的长度；

或，所述换热管为翅片管，并具有表面光滑的光管段和表面具有翅片的翅片段，所述翅片段与光管段沿换热管的长度方向交替布置，且翅片段的长度大于光管段的长度。

优选地，以上述的两个管板以及两个管箱为一组，有至少两组并沿壳程筒体的周向间隔布置。当然也可仅有一组，具体根据换热管的数量进行设计。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过增设带有喷淋孔的喷淋管，且喷淋管螺旋缠绕在各层螺旋管中，喷淋管下端的管口为进液口，上端的管口为出液口，且出液口位于螺旋管上方并沿壳程筒体的周向间隔布置，如此，当空冷器工作时，喷淋管内部通冷却液，冷却液从进液口进入喷淋管内，部分冷却液通过喷淋孔喷至相邻的换热管，部分冷却液从出液口向下喷出，实现对换热管内高温热介质的换热，且周向间隔布置的出液口能保证均匀喷水，且喷水量稳定，进而能有效提高换热效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一中换热管与喷淋管之间的结构示意图(剖面区域为喷水区域)；

图3为图1中A-A向的剖视图；

图4为本实用新型实施例一中集水器与中心筒之间的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为本实用新型实施例一的中心筒的局部结构示意图；

图7为图5中B向的结构示意图；

图8为本实用新型实施例一的换热管的局部结构示意图；

图9为本实用新型实施例二中集水器与中心筒之间的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例一：

如图1～8所示，为本实用新型的一种缠绕管式复合空冷器的优选实施例一，该缠绕管式复合空冷器包括有壳程筒体1、两个管板、两个管箱2、中心筒3、多根换热管4、多根喷淋管5、集水箱6、水泵7、集水器8。

其中，壳程筒体1竖向设置，其下端部具有进风口11、上端部具有出风口12，且出风口12处设有风机，以使气流从进风口11进入壳程筒体1内，然后从出风口12排出。壳程筒体1的底部设有集水箱6。

两个管板分别一上一下设于壳程筒体1的侧壁上；两个管箱2分别设于各自对应的管板上。

中心筒3竖向设于壳程筒体1内。且中心筒3的内部中空，其下端口31伸入上述集水箱6内。

多根换热管4沿轴向设于壳程筒体1内，且由内而外螺旋缠绕在中心筒3的外周而成多层螺旋管，相邻层螺旋管之间的间距不小于4mm，换热管4的两端分别支撑于各自对应的管板上并与对应的管箱2相连通。本实施例中，换热管4为波纹管，并具有表面光滑的光管段41和表面具有波纹的波纹段42，波纹段42与光管段41沿换热管4的长度方向交替布置，且波纹段42的长度大于光管段41的长度；具体地，波纹段42的长度为200mm，光管段41的长度为50mm。光管段41用于与固定件(如换热器用垫条)进行配合，以固定换热管。

多根喷淋管5沿轴向设于壳程筒体1内，且沿着换热管4的螺旋方向缠绕在各层螺旋管中(各层螺旋管中有至少一根喷淋管5，这一根喷淋管5与该层的多根换热管4同步绕制，请参见图2)，各喷淋管5下端的管口为进液口51，并通过水泵7与集水箱6相连通。各喷淋管5上端的管口为开口朝下的出液口52，且出液口52位于螺旋管上方，并沿着壳程筒体1的周向等间隔布置。为了使各出液口52喷出的水流更加均匀，进一步的，各喷淋管5上端的管口连接有能向下喷水的喷头54，本实施例中，相邻3个喷头54之间以正三角形的三个端点分布，以确保每个喷头54的喷淋半径不小于150mm。各喷淋管5的管壁上还均设有多个喷淋孔53，喷淋孔53与相邻的换热管4的管壁相对，以喷淋相邻换热管。具体请参见图2，其中，多层螺旋管由内至外依次记为第一层、第二层、···、第N层，第一层中喷淋管的多个喷淋孔分别朝向第二层中换热管以及第一层中相邻布置的换热管(位于第一层中喷淋管的下方)的上表面；第N层中喷淋管的多个喷淋孔分别朝向第N-1层中换热管以及第N层中相邻布置的换热管(位于第N层中喷淋管的下方)的上表面；位于第一层、第N层之间的中间层中的喷淋管的多个喷淋孔分别朝向相邻层的换热管和同层相邻布置换热管的上表面。

上述集水器8设于壳程筒体1内并位于上述喷淋管5之出液口52的上方，且集水器8具有供气流向上通过、并能收集气流中水分的通道80。本实施例中，集水器8套设在中心筒3的外周，包括有多个竖向设置并相连的集水板81。多个集水板81之间可通过上基板或/和下基板(上下基板可以制成格栅状，也可以用带有孔的板)相连接；也可通过连接杆相连，各连接杆依次穿过各集水板81从而连接各集水板81。多个集水板81沿水平方向间隔排列，优选地，相邻两个集水板之间的间隔距离为20～50mm(间隔距离可为20mm、50mm或者两者之间的任意值)，如此设计，既能保证气水分离效果，又不影响空冷器的换热，使得相邻两个集水板81的板面之间形成上述通道80，同时，各集水板81的板面上凸设有向上延伸的唇片811，唇片811与集水板81的板面之间形成开口朝上并用于收集该唇片811之上的板面上积存水分的集水沟82，具体请参见图5、7(图5中各集水板81通过基线a来表示，基线a的数量不限于图中所示的数量，图中通过若干条基线a来表示集水板81的安装位置以及排列方向)。本实施例中，集水器8还包括有位于集水器8的中央并沿集水板81的排列方向延伸而贯穿集水板81的集水槽83，集水槽83为具有底板以及位于底板两侧的侧板的结构，底板与两个侧板之间围成截面呈U形的集水槽83。集水沟82沿集水板81的板面由外至内向集水槽83延伸并与集水槽83相连通，且集水沟82由外至内向下倾斜，以使得集水沟82内的水在自身重力作用下能流到集水槽83。上述中心筒3穿过集水槽83，中心筒3之与集水槽83相对的筒壁上设有入水口32，该入水口32与上述集水槽83相连通。如此，集水沟82内收集的水能通过集水槽83、入水口32进入中心筒3内，然后回流至集水箱6，进而实现冷却水的重复利用。

本实施例中，为了具有更好的集水效果，上述各集水板81均自上而下制成波浪状的结构，请参见图7，各集水板81的同一侧板面上按需可以设计一个或多个集水沟82，且各集水沟82位于各集水板81的板面的外突部位处，以利于各集水板81的板面上积存的水气在下流时能完全被集水沟82所收集。

实施例二：

如图9所示，为本实用新型的一种缠绕管式复合空冷器的优选实施例二，本实施例与实施例一基本相同，区别在于本实施例中集水器8的结构略有不同，具体如下：本实施例的集水器8包括有多个竖向设置并相连接的集水板81，多个集水板81沿周向间隔排列在中心筒3的外围，相邻两个集水板81的板面之间形成供气流向上通过的通道80，且各集水板81的板面上凸设有向上延伸的唇片811，唇片811与集水板81的板面之间形成开口朝上并用于收集该唇片811之上的板面积存水分的集水沟82，各集水沟82沿集水板81的板面由外至内向中心筒3延伸，且集水沟82由外至内向下倾斜。中心筒3的内部中空，且其下端口31与上述集水箱6相连通，中心筒3之与集水器8相对的筒壁上设有入水口32，该入水口32与集水沟82相连通。

如此，气流向上通过通道80时，气流中的水分会积聚在集水板81的板面上，并沿着集水板81的板面向下流到集水沟82内，集水沟82内的水在重力作用下沿着集水沟82流动至中心筒3的入水口32处，然后通过中心筒3回流至集水箱6，实现水的循环重复利用。

Claims (13)

1.一种缠绕管式复合空冷器，包括有：

壳程筒体(1)，竖向设置，其两个端部分别具有进风口(11)、出风口(12)；

两个管板，分别一上一下设于所述壳程筒体(1)的侧壁上；

两个管箱(2)，分别设于各自对应的管板上；

中心筒(3)，竖向设于所述壳程筒体(1)内；

多根换热管(4)，沿轴向设于所述壳程筒体(1)内，且由内而外螺旋缠绕在所述中心筒(3)的外周而成多层螺旋管，所述换热管(4)的两端分别支撑于各自对应的管板上并与对应的管箱(2)相连通；

其特征在于还包括有：

多根喷淋管(5)，沿轴向设于所述壳程筒体(1)内，且沿着换热管(4)的螺旋方向缠绕在各层螺旋管中，各喷淋管(5)下端的管口为进液口(51)，各喷淋管(5)上端的管口为开口朝下的出液口(52)，且出液口(52)位于所述螺旋管上方，并沿着壳程筒体(1)的周向间隔布置；同时，各所述喷淋管(5)的管壁上均设有多个喷淋孔(53)，所述喷淋孔(53)与相邻的换热管(4)的管壁相对。

2.根据权利要求1所述的缠绕管式复合空冷器，其特征在于：各喷淋管(5)上端的管口连接有能向下喷水的喷头(54)。

3.根据权利要求1所述的缠绕管式复合空冷器，其特征在于：所述壳程筒体(1)的底部设有集水箱(6)，所述喷淋管(5)的进液口(51)通过水泵(7)与集水箱(6)相连通。

4.根据权利要求3所述的缠绕管式复合空冷器，其特征在于：所述进风口(11)位于壳程筒体(1)的下端部、所述出风口(12)位于壳程筒体(1)的上端部。

5.根据权利要求4所述的缠绕管式复合空冷器，其特征在于：还包括有集水器(8)，设于所述壳程筒体(1)内并位于上述喷淋管(5)之出液口(52)的上方，且该集水器(8)具有供气流向上通过、并能收集气流中水分的通道(80)。

6.根据权利要求5所述的缠绕管式复合空冷器，其特征在于：所述集水器(8)包括有多个竖向设置并相连接的集水板(81)，多个集水板(81)沿水平方向间隔排列，相邻两个集水板(81)的板面之间形成上述通道(80)，同时，各集水板(81)的板面上凸设有向上延伸的唇片(811)，所述唇片(811)与集水板(81)的板面之间形成开口朝上并用于收集该唇片之上的板面上积存水分的集水沟(82)。

7.根据权利要求6所述的缠绕管式复合空冷器，其特征在于：所述集水器(8)还包括有位于集水器(8)的中央并沿集水板(81)的排列方向延伸而贯穿集水板(81)的集水槽(83)，所述集水沟(82)沿集水板(81)的板面由外至内向集水槽(83)延伸并与集水槽(83)相连通；

所述集水器(8)套设在上述中心筒(3)的外周，且集水槽(83)供中心筒(3)穿过，所述中心筒(3)的内部中空，且其下端口(31)与上述集水箱(6)相连通，中心筒(3)之与集水槽(83)相对的筒壁上设有与集水槽(83)相连通的入水口(32)。

8.根据权利要求6所述的缠绕管式复合空冷器，其特征在于：相邻两个集水板(81)之间的间隔距离为：20～50mm。

9.根据权利要求5所述的缠绕管式复合空冷器，其特征在于：所述集水器(8)包括有多个竖向设置并相互连接的集水板(81)，多个集水板(81)沿周向间隔排列在中心筒(3)的外围，相邻两个集水板(81)的板面之间形成上述通道(80)，各集水板(81)的板面上凸设有向上延伸的唇片(811)，所述唇片(811)与集水板(81)的板面之间形成开口朝上并用于收集气流中水分的集水沟(82)，各集水沟(82)沿集水板(81)的板面由外至内向中心筒(3)延伸，所述中心筒(3)的内部中空，且其下端口(31)与上述集水箱(6)相连通，中心筒(3)之与集水器(8)相对的筒壁上设有入水口(32)，该入水口(32)与上述集水沟(82)相连通。

10.根据权利要求7或8或9所述的缠绕管式复合空冷器，其特征在于：所述集水沟(82)由外至内向下倾斜。

11.根据权利要求6～9中任一权项所述的缠绕管式复合空冷器，其特征在于：各集水板(81)均自上而下制成波浪状的结构，各集水板(81)的同一侧板面上设有至少一个上述集水沟(82)，且各集水沟(82)位于各集水板(81)之板面的外突部位处。

12.根据权利要求1～9中任一权项所述的缠绕管式复合空冷器，其特征在于：所述换热管(4)为波纹管，并具有表面光滑的光管段(41)和表面具有波纹的波纹段(42)，所述波纹段(42)与光管段(41)沿换热管(4)的长度方向交替布置，且波纹段(42)的长度大于光管段(41)的长度；

或，所述换热管(4)为翅片管，并具有表面光滑的光管段和表面具有翅片的翅片段，所述翅片段与光管段沿换热管(4)的长度方向交替布置，且翅片段的长度大于光管段的长度。

13.根据权利要求1～9中任一权项所述的缠绕管式复合空冷器，其特征在于：以上述的两个管板以及两个管箱(2)为一组，有至少两组并沿壳程筒体(1)的周向间隔布置。

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