一种具有除水功能的列管式换热器

技术领域

本发明涉及热交换设备技术领域，尤其涉及一种具有除水功能的列管式换热器。

背景技术

现有技术的列管式换热器，如果采用含有水汽的气体作为换热介质，由于气体状的换热介质扩散性好不容易沉降，导致列管式换热器的换热腔体内的换热介质分布不均，换热效率差，使用一段时间后换热器因积水锈蚀，严重影响换热器的使用和寿命。

因此，开发一种既可以提高换热介质的分布均匀性又能除水的列管式换热器具有重要意义。

发明内容

本发明提出了一种具有除水功能的列管式换热器，设有导流装置和疏水阀，换热腔体内的换热介质分布均匀，并且具有除水功能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有除水功能的列管式换热器，使用含有水汽的气体作为换热介质，包括右挡板、外筒体、换热管和左挡板；

水平放置的所述外筒体的外壁的左右两端的上方开设有介质出口和介质入口；所述右挡板的右侧面、外筒体的内壁和左挡板的左侧面共同围闭形成圆柱形的热交换腔；多条的所述换热管由左至右贯穿于所述热交换腔内，所述换热管的左右两端分别插装于所述左挡板和右挡板设有的安装孔内；

还包括导流装置，所述导流装置包括右导流筒、左导流筒和疏水阀；

所述左导流筒和所述右导流筒结构相同，所述右导流筒包括右导流板，所述左导流筒包括左导流板；

所述右导流板和左导流板的中部分别套设于多条的所述换热管的外壁，所述右导流板和左导流板的朝向四周的外边沿分别抵于所述外筒体内壁；所述右导流板的外边沿与所述外筒体内壁的相抵处位于所述介质入口的左侧方，所述左导流板的外边沿与所述外筒体内壁的相抵处位于所述介质出口的右侧方；

所述右导流板和左导流板的中心部位分别设有用于引流换热介质通过的右导流孔和左导流孔；

所述疏水阀安装于所述外筒体外壁的左下方，所述换热腔体内的左下方设有排水口，所述排水口与所述疏水阀相连通。

具体而可实施地，所述右导流筒还包括右导流环，所述右导流环为中空的圆环体；

圆环体的所述右导流环的内侧面包围于多条所述换热管的四周，所述右导流环的外侧面覆盖所述介质入口的下方，所述右导流环的外侧面与所述外筒体的内壁之间设有间隙；所述右导流环的右侧边沿与所述右挡板之间设有间隙；所述右导流环的左侧边沿抵于所述右导流板的右侧面。

进一步的，所述左导流筒还包括左导流环，所述左导流环为圆环体；

圆环体的所述左导流环的内侧面包围于多条所述换热管的四周，所述左导流环的外侧面覆盖所述介质出口的下方，所述左导流环的外侧面与所述外筒体的内壁之间设有间隙；所述左导流环的左侧边沿与所述左挡板之间设有间隙；所述左导流环的右侧边沿抵于所述左导流板的左侧面。

一种具有更加效果的实施方式，所述导流装置还包括圆环形的隔水板；

所述隔水板安装于所述左导流筒的外侧面和所述外筒体的内壁之间，位于所述介质出口的左侧方；

所述隔水板的朝向四周的外边沿抵于所述外筒体的内壁，所述隔水板的朝向中心的内边沿抵于所述左导流筒的外侧面；所述隔水板的左右两个侧面均覆盖所述外筒体的内壁与所述左导流筒的外侧面之间的间隙；

所述隔水板开设有多个扇形的导流口，所述导流口位于所述隔水板抵于所述外筒体的内壁的周边；所述换热介质从所述隔热板的左侧面通过所述导流口进入所述介质出口。

优选的，所述隔水板还设有多个扇形的导流片；

扇形的所述导流片的一条直边与所述导流口的另一条直边连接为一体，所述导流片的另一条直边的边沿为突出于所述隔水板的右侧面的自由端；

所述导流片的左侧的扇形面朝向所述导流口倾斜；所述导流片设于所述隔水板的靠近所述介质出口的右侧面。

优选的，所述导流装置还包括圆形的挡流板；

所述挡流板的中部套设于多条的所述换热管的外壁，所述挡流板的朝向四周的圆周边的边沿与靠近的所述外筒体的内壁之间设有间隙，所述挡流板设于所述左导流板和右导流板之间。

具体可选的，所述导流口的两条直边的边沿之间的夹角A为30°±5°，所述导流片的扇形斜面与所述隔水板的右侧面所在的平面之间的夹角B为120°±5°。

优选的，所述导流片和所述导流口的形状大小相同，并且一一对应相邻而设；所述导流片的扇形面为平面或者弧形曲面。

另一种可实施的方式，所述导流片设于所述隔水板的远离所述介质出口的左侧面。

优选的，所述左导流筒和所述右导流筒的形状大小相同，所述左导流筒和所述右导流筒左右对称地分别设置于所述换热腔体的左右两端；所述左导流筒的中轴线、所述右导流筒中轴线和所述外筒体的中轴线重叠为同一直线。

本发明的有益效果为：本发明所述的具有除水功能的列管式换热器，包括导流装置，所述导流装置包括右导流筒、左导流筒和疏水阀；通过所述右导流筒和左导流筒的引流，使换热介质在所述列管式换热器内部的分布更为均匀，提高了换热介质在换热腔体内尤其是换热腔体角部的分布均匀性，提高了所述列管式换热器的换热效率；换热介质含有的水汽在排出换热腔体前通过隔水板减速和凝聚，并及时排出于所述换热腔体之外，从而减少了所述列管式换热器被积水侵蚀的损害，提高了所述列管式换热器的使用寿命。故此，本发明的所述列管式换热器，换热介质分布均匀且具有除水功能。

本发明解决了现有技术的列管式换热器，采用含有水汽的气体作为换热介质时，换热介质分布不均，换热效率差，因积水锈蚀严重影响换热器的使用和寿命的技术问题。

附图说明

图1是本发明一个实施例的包括导流装置的所述列管式换热器的结构示意图；

图2为图1中的所述列管式换热器的换热介质的流动路径示意图，其中的隔水板部分为结构透视图；

图3为图1中的所述列管式换热器的待处理物料的流动路径示意图，其中的隔水板部分为结构透视图；

图4为图1中的隔水板的结构示意图；

图5为图4中的隔水板的正视图；

图6为图1中的所述列管式换热器不含左右端盖部分的零件爆炸图；

其中：介质入口1；介质出口2；左导流筒3；右导流筒4；隔水板5；挡流板6；疏水阀7；换热腔体10；右端盖11；右挡板12；外筒体13；换热管14；左挡板15；左端盖16；右导流板31；右导流环32；左导流板41；左导流环42；导流口51；导流片52；右导流孔311和左导流孔411。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图1-6及具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。

一种具有除水功能的列管式换热器，使用含有水汽的气体作为换热介质，包括右挡板12、外筒体13、换热管14和左挡板15；

水平放置的所述外筒体13的外壁的左右两端的上方开设有介质出口2和介质入口1；所述右挡板12的右侧面、外筒体13的内壁和左挡板15的左侧面共同围闭形成圆柱形的热交换腔10；多条的所述换热管14由左至右贯穿于所述热交换腔10内，所述换热管14的左右两端分别插装于所述左挡板15和右挡板12设有的安装孔内；

还包括导流装置，所述导流装置包括右导流筒3、左导流筒4和疏水阀7；

所述左导流筒4和所述右导流筒3结构相同，所述右导流筒3包括右导流板31，所述左导流筒4包括左导流板41；

所述右导流板31和左导流板41的中部分别套设于多条的所述换热管14的外壁，所述右导流板31和左导流板41的朝向四周的外边沿分别抵于所述外筒体13内壁；所述右导流板31的外边沿与所述外筒体13内壁的相抵处位于所述介质入口1的左侧方，所述左导流板41的外边沿与所述外筒体13内壁的相抵处位于所述介质出口2的右侧方；

所述右导流板31和左导流板41的中心部位分别设有用于引流换热介质通过的右导流孔311和左导流孔411；

所述疏水阀7安装于所述外筒体13外壁的左下方，所述换热腔体10内的左下方设有排水口，所述排水口与所述疏水阀7相连通。

本发明所述的具有除水功能的列管式换热器，包括导流装置，所述导流装置包括右导流筒3、左导流筒4和疏水阀7；所述右导流板31和左导流板41的外边沿分别向四周延伸抵于所述外筒体13内壁，抵于所述外筒体13内壁的所述右导流板31的外边沿位于所述介质入口1的左侧方，抵于所述外筒体13内壁的所述左导流板41的外边沿位于所述介质出口2的右侧方，因而所述右导流板31和左导流板41通过封闭切断了换热介质由所述介质入口1的左侧方到所述介质出口2的右侧方穿过所述换热腔体10的捷径，避免了换热介质以最短的路径快速通过所述换热腔体10停留时间短的现象，从而减少了所述列管式换热器的换热效率的损失；通过所述右导流板31和左导流板41的导向，以及所述右导流孔311和左导流孔411的引流，进而使所述换热介质改变流动路径提高所述换热介质填充所述换热腔体10的尤其是角部的分布均匀度，使所述换热腔体10的角部比现有技术的列管式换热器具有更高的换热介质填充密度。

本发明所述的具有除水功能的列管式换热器中的换热介质的流动路径如下：

如图1和2所示，含有水汽的换热介质从所述介质入口1进入，经过所述右导流筒3，通过所述右导流孔31填充于所述换热管14外壁和所述外筒体13的内壁之间，并通过所述左导流孔41进入所述左导流筒4，再由所述介质出口2排出所述外筒体13的外部。

所述换热介质通过所述右导流板31和左导流板41的阻隔和所述右导流孔311和左导流孔411的引流均匀分布于热交换腔10内，由于流动过程中的摩擦损耗所述换热介质在从所述介质出口2排出前的流速已有所降低，所述换热介质含有的水汽凝结于进入所述左导流筒4后接触的各个部件的表面，凝结的水汽聚集形成水珠向下流动汇集于所述排水口，再通过所述疏水阀7排放于所述列管式换热器之外。

本发明所述列管式换热器，通过所述右导流筒3和左导流筒4的引流，使换热介质在所述列管式换热器内部的分布更为均匀，提高了换热介质在换热腔体内尤其是换热腔体角部的分布均匀性，提高了所述列管式换热器的换热效率；换热介质含有的水汽在排出换热腔体10前凝聚并及时排出，从而减少了所述列管式换热器被水汽侵蚀的损害，提高了所述列管式换热器的使用寿命。

有关本发明的列管式换热器不包括导流装置部分的安装结构说明如下：

如图3和6所示，本发明的列管式换热器包括右端盖11、右挡板12、外筒体13、换热管14、左挡板15和左端盖16，所述右端盖11和右挡板12相抵安装于所述外筒体13的右端，左挡板15和左端盖16相抵安装于所述外筒体13的左端；所述右挡板12和左挡板15均开设有多个安装孔；

多条的所述换热管14安装于所述外筒体13内，所述换热管架的左右两端分别插装设于所述右挡板12和左挡板15设有的安装孔内；所述外筒体13的外壁的上方设有介质入口1和介质出口2。

本发明的列管式换热器的热交换原理如下：

如图1-3和6所示，含有水汽的换热介质从外筒体13的右上方的所述介质入口1进入换热腔体10，经过并填满右导流筒3包围的换热腔体10右端区域再从右导流孔311进入换热腔体10的中部，并填满所述外筒体13和所述换热管14之间的间隙，然后再通过左导流孔411进入并填满左导流筒4包围的换热腔体10的左端区域，最后从换热腔体10左上方的介质出口2排出；

待处理物料从所述右端盖11设有的物料入口进入所述右端盖11和右挡板12之间的右空腔，在进入多条的所述换热管14的管内并流至所述左端盖16和左挡板之间的左空腔，并从所述左端盖16设有的物料出口排出；

待处理物料和换热介质分别与换热管14的内外壁接触，并通过所述换热管14的管壁传导进行热交换，从而达到调整所述待处理物料的温度的目的。

进一步地，所述右导流筒3还包括右导流环32，所述右导流环32为中空的圆环体；

圆环体的所述右导流环32的内侧面包围于多条所述换热管14的四周，所述右导流环32的外侧面覆盖所述介质入口1的下方，所述右导流环32的外侧面与所述外筒体13的内壁之间设有间隙；所述右导流环32的右侧边沿与所述右挡板12之间设有间隙；所述右导流环32的左侧边沿抵于所述右导流板31的右侧面。

如图1-3所示，所述右导流环32将多条所述换热管14的四周与所述外筒体13的内壁之间的间隙分隔，所述右导流环32的外侧面覆盖所述介质入口1的下方，通过所述右导流环32的外侧面的引导，刚进入所述换热腔体10的换热介质通过所述右导流环32的外侧面流至所述右挡板12的附近，使所述换热介质填满所述换热腔体10右侧的角部，所述换热介质再通过所述右导流环32的内部并从所述右导流孔411进入所述换热腔体10的中部，进一步提高了换热介质在所述换热腔体10右侧角部的分布均匀性，提高了所述列管式换热器的换热效率。

具体而可实施的，所述左导流筒4还包括左导流环42，所述左导流环42为圆环体；

圆环体的所述左导流环42的内侧面包围于多条所述换热管14的四周，所述左导流环42的外侧面覆盖所述介质出口2的下方，所述左导流环42的外侧面与所述外筒体13的内壁之间设有间隙；所述左导流环42的左侧边沿与所述左挡板15之间设有间隙；所述左导流环42的右侧边沿抵于所述左导流板41的左侧面。

如图1-3所示，所述左导流环42将多条所述换热管14的四周与所述外筒体13的内壁之间的间隙分隔，所述左导流环42的外侧面覆盖所述介质出口2的下方，通过所述左导流环42的外侧面的引导，从所述换热腔体10中部由所述左导流孔311进入的换热介质流至所述左挡板15的附近，使所述换热介质填满所述换热腔体10左侧的角部，所述换热介质再通过所述左导流环42的外侧面与所述外筒体13的内壁之间的间隙从所述介质出口2排出，进一步提高了换热介质在所述换热腔体10左侧角部的分布均匀性，提高了所述列管式换热器的换热效率。

优选的，所述导流装置还包括圆环形的隔水板5；

所述隔水板5安装于所述左导流筒4的外侧面和所述外筒体13的内壁之间，位于所述介质出口2的左侧方；

所述隔水板5的朝向四周的外边沿抵于所述外筒体13的内壁，所述隔水板5的朝向中心的内边沿抵于所述左导流筒4的外侧面；所述隔水板5的左右两个侧面均覆盖所述外筒体13的内壁与所述左导流筒4的外侧面之间的间隙；

所述隔水板5开设有多个扇形的导流口51，所述导流口51位于所述隔水板5抵于所述外筒体13的内壁的周边；所述换热介质从所述隔热板2的左侧面通过所述导流口514进入所述介质出口2。

如图1-3所示，在所述左导流筒4的外侧面和所述外筒体13的内壁之间设置所述隔水板5，并使所述隔水板5位于所述介质出口2的左侧方，如图4和5所示，所述隔水板5的左右两个侧面均覆盖所述外筒体13的内壁与所述左导流筒4的外侧面之间的间隙，换热介质必须通过所述隔水板5设有的导流口5才能进入介质出口2，可进一步减缓所述换热介质排出所述换热腔体10的速度，从而增加所述换热介质在换热腔体10内的停留的时间并填满换热腔体10左端的角部；进而提高所述列管式换热器的换热效率。减速的所述换热介质与所述隔水板5的充分接触还可以提高对所述换热介质的除水效率。

进一步的，所述隔水板5还设有多个扇形的导流片52；

扇形的所述导流片52的一条直边与所述导流口51的另一条直边连接为一体，所述导流片52的另一条直边的边沿为突出于所述隔水板5的右侧面的自由端；

所述导流片52的左侧的扇形面朝向所述导流口51倾斜；所述导流片52设于所述隔水板5的靠近所述介质出口2的右侧面。

如图4和5所示，增加所述导流片52，可以增加与所述换热介质接触的表面积，可以进一步提高对所述换热介质的除水效率。

一种可使换热介质具有分布均匀性的实施方式，所述导流装置还包括圆形的挡流板6；

所述挡流板6的中部套设于多条的所述换热管14的外壁，所述挡流板6的朝向四周的圆周边的边沿与靠近的所述外筒体13的内壁之间设有间隙，所述挡流板6设于所述左导流板41和右导流板31之间。

如图1-3和6所示，在换热腔体10的中部，所述左导流板41和右导流板31之间设置所述挡流板6，可以改变换热介质在所述左导流板41和右导流板31之间的流动路径，使换热介质从右导流孔311到左导流孔411的流动路径形成波浪状，进一步提高换热介质在换热腔体10的中部的分布均匀性，从而提高所述列管式换热器的换热效率。

优选的，所述导流口51的两条直边的边沿之间的夹角A为30°±5°，所述导流片52的扇形斜面与所述隔水板5的右侧面所在的平面之间的夹角B为120°±5°。

如图4和5所示，设定夹角A为30°±5°、夹角B为120°±5°，既可以获得较好的除水效果，又不会让所述换热介质的流速降低过多，从而使所述换热介质流动速度和除水效果获得更好的平衡。

优先的，所述导流片52和所述导流口51的形状大小相同，并且一一对应相邻而设；所述导流片52的扇形面为平面或者弧形曲面。

如图4和5所示，这样可以便于所述隔水板5一次性整体成型，节约制造成本。所述导流片52的扇形斜面可以是平面或者弧形曲面，弧形曲面的所述导流片52可以具有更好的除水效果。

另一种实施方式，所述导流片52设于所述隔水板5的远离所述介质出口2的左侧面。

所述导流片52既可以设置在所述隔水板5的右侧面，也可以设置在所述隔水板5的左侧面，设置在所述隔水板5的左侧面可使所述导流片52的左右两个侧面均与所述换热介质接触，具有更好的除水效果，但同时也增加了所述换热介质的流速的减缓作用，可以根据实际需要选择和调整。

优选的，所述左导流筒4和所述右导流筒3的形状大小相同，所述左导流筒4和所述右导流筒3左右对称地分别设置于所述换热腔体10的左右两端；所述左导流筒4的中轴线、所述右导流筒3中轴线和所述外筒体13的中轴线重叠为同一直线。

如图1-3和6所示，可以使所述列管式换热器的结构更加对称，既便于生产加工又可以使所述换热腔体内的换热介质的分布更为对称均匀，进而获得更好的换热效率和除水效果。综上所述，本发明的列管式换热器包括右端盖11、右挡板12、外筒体13、换热管14、左挡板15和左端盖16，还包括导流装置，所述导流装置包括左导流筒3、右导流筒4、隔水板5；挡流板6和疏水阀7；

所述左导流筒3包括右导流板31和左导流板41；所述右导流筒4包括右导流环32和左导流环42；可以提高所述换热介质在所述换热腔体10左右两侧角部的分布均匀性，提高了所述列管式换热器的换热效率。

所述隔水板5设有多个扇形的导流口51和导流片52；设有导流口51的所述隔水板5，所述隔水板5的左右两个侧面均覆盖所述外筒体13的内壁与所述左导流筒4的外侧面之间的间隙，换热介质必须通过所述隔水板5设有的导流口5才能进入介质出口2，可进一步减缓所述换热介质排出所述换热腔体10的速度，从而增加所述换热介质停留的时间；进而提高所述列管式换热器的换热效率。减速的所述换热介质与所述隔水板5的充分接触还可以提高对所述换热介质的除水效率；所述导流片52，可以增加与所述换热介质接触的表面积，可以进一步提高对所述换热介质的除水效率。提高了换热介质在所述换热腔体10右侧角部的分布均匀性，提高了所述列管式换热器的换热效率。

所述导流片52既可以设置在所述隔水板5的右侧面，也可以设置在所述隔水板5的左侧面，设置在所述隔水板5的左侧面可使所述导流片52的左右两个侧面均与所述换热介质接触，具有更好的除水效果，但同时也增加了所述换热介质的流速的减缓作用，可以根据实际需要选择和调整。

所述挡流板6，可以改变换热介质在所述左导流板41和右导流板31之间的流动路径，使换热介质从右导流孔311到左导流孔411的流动路径形成波浪状，进一步提高换热介质在换热腔体10的中部的分布均匀性，从而提高所述列管式换热器的换热效率。

故此，本发明的所述列管式换热器，换热腔体10内的换热介质从左至右均具有良好的分布均匀性，且除水功能效果良好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理；而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释；本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式；这些方式都将落入本发明的保护范围之内。