缠绕管式换热器
技术领域
本实用新型涉及换热器技术领域，具体涉及缠绕管式换热器。
背景技术
缠绕管式换热器(Spiral Wounded Heat Exchanger)是一种高效换热器，通常包括壳体、中心筒和设于壳体和中心筒之间的缠绕管束，缠绕管束通常包括多根缠绕管，缠绕管束在壳体和内筒之间的空间内按螺旋线形状交替缠绕而成，相邻两层螺旋状缠绕管的螺旋方向相反，并采用一定形状的定距件使之保持一定的间距，缠绕管式换热器相对于普通的列管式换热器具有温度范围广、适应热冲击、热应力自身消除、紧凑度高等优点，尤其特别的，通过设置多股管程(壳程单股)，能够在一台设备内满足多股流体的同时换热。缠绕管可以采用单根绕制，也可采用两根或多根组焊后一起绕制，管内可以通过一种，也可分别通过几种不同的管程介质，缠绕管式换热器特别适用于同时处理多种介质、在小温差下需要传递较大热量且管程介质操作压力较高的场合，在化工行业中得到了越来越多的应用。
缠绕管式换热器其高效的换热除了得益于其内部特殊的反向缠绕结构之外，介质(壳程介质和管程介质)进入换热器内部的分布状态，特别是壳程介质，对整个缠绕管式换热器的换热性能起着非常关键的作用。如图1所示，传统的缠绕管式换热器的缠绕管束4、壳程进口12和壳程出口13的设置方式会使得壳程11中存在较大的流动死区和流动缓慢区，尤其当壳程介质流量较小时，更为明显，此时就会严重影响换热器的换热性能；同时，流动死区的存在，也增加了结垢及垢下腐蚀的风险，对换热器的使用寿命也会造成影响。
实用新型内容
对于现有技术中所存在的问题，本实用新型提供的缠绕管式换热器，可以保证壳程介质在壳程内快速均匀的分布，减少了壳程内的流动死区，不易形成污垢，降低了结垢及垢下腐蚀的风险。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提供了一种缠绕管式换热器，包括:
壳体，至少部分所述壳体的内部空间形成密封的壳程，所述壳体的上端设有壳程进口，所述壳体的下端设有壳程出口，所述壳程分别与所述壳程进口和所述壳程出口连通；
缠绕管束，所述缠绕管束设于所述壳程内，所述壳体上分别设有与所述缠绕管束的两端连通的管程进口和管程出口；
所述壳程内、位于所述缠绕管束的上方的位置处设有与所述壳程进口连通的分布器，至少部分所述分布器的周面和/或底面上设有若干喷射孔，每个所述喷射孔的喷射方向设为沿该所述喷射孔的轴线、从所述分布器的内部向所述分布器的外部的方向，所述喷射孔的所述喷射方向设为倾斜向下或竖直向下。
作为一种优选的技术方案，所述喷射孔的喷射角度设为该所述喷射孔的喷射方向与竖直向下方向的夹角，位于同一高度的所述喷射孔的所述喷射角度均相同，沿竖直向下的方向上、所述喷射孔的所述喷射角度逐渐减小。
作为一种优选的技术方案，所述分布器包括管体，所述管体的上端与所述壳程进口连通，所述管体的下端设有下端盖。
作为一种优选的技术方案，所述管体和/或所述下端盖上设有所述喷射孔，位于所述管体上的所述喷射孔的喷射方向均设为倾斜向下，位于所述下端盖的所述喷射孔的喷射方向设为倾斜向下和/或竖直向下。
作为一种优选的技术方案，所述壳程的底部设有与所述壳程出口连通的收集器，所述收集器的周面上设有若干收集口。
作为一种优选的技术方案，所述收集口的轴线均为水平设置，所述收集口与所述壳程的下端形成液封。
作为一种优选的技术方案，所述缠绕管束的中心处设有中心筒，所述中心筒与所述分布器之间和/或所述中心筒与所述收集器之间设有热膨胀组件。
作为一种优选的技术方案，所述热膨胀组件包括筒状的大筒和部分从上方伸入到所述大筒内的筒状的小筒。
作为一种优选的技术方案，所述大筒和所述小筒同轴设置，所述大筒和所述小筒之间的环隙不大于2mm。
本实用新型的有益效果表现在：
1、本实用新型通过分布器上的喷射孔在高度和喷射角度上的合理设置，使得壳程介质从喷射孔喷出后可以快速的均匀分布在缠绕管束上，提高了壳程传热系数，减少了壳程内的流动死区，不易形成污垢，降低了结垢及垢下腐蚀的风险，延长了维护周期。
2、本实用新型通过中心筒分别与分布器和收集器之间的热膨胀组件，可以使得分布器、中心筒和收集器都可以自由的在轴向上伸缩，消除了热应力。
附图说明
图1为传统的缠绕管式换热器的结构示意图；
图2为本实用新型一种实施例的整体结构示意图；
图3为本实用新型一种实施例中分布器的结构示意图；
图4为图3中A区域的放大图；
图5为本实用新型一种实施例的俯视图。
图中：1-壳体、11-壳程、12-壳程进口、13-壳程出口、14-上管板、15-下管板、2-缠绕管束、21-管程进口、22-管程出口、3-分布器、31-喷射孔、32-管体、33-下端盖、34-喷射孔的轴线、4-中心筒、5-热膨胀组件、51-小筒、52-大筒、6-收集器。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
请参照图2-5，本实用新型提供的缠绕管式换热器，包括：壳体1，至少部分壳体1的内部空间形成密封的壳程11，壳体1的上端设有壳程进口12，壳体1的下端设有壳程出口13，壳程11分别与壳程进口12和壳程出口13连通；缠绕管束2，缠绕管束2设于壳程11内，壳体1上分别设有与缠绕管束2的两端连通的管程进口21和管程出口22；壳程11内、位于缠绕管束2的上方的位置处设有与壳程进口12连通的分布器3，至少部分分布器3的周面和/或底面上设有若干喷射孔31，每个喷射孔31的喷射方向设为沿该喷射孔的轴线34、从分布器3的内部向分布器3的外部的方向，喷射孔31的喷射方向设为倾斜向下或竖直向下。
需要说明的，壳程11形成的空间用于壳程介质流动，缠绕管束2内为管程，管程形成的空间用于管程介质流动，壳程介质与管程介质在相对流动时进行热量交换；缠绕管束2通常包括多根或者多层缠绕管；喷射孔31在分布器3的竖直方向上分布，可以使壳程介质从不同的高度喷出，可以均匀的分布在缠绕管束2的上方，提高壳程11的传热系数；图2中，从分布器3的喷射孔31中延伸的箭头为壳程介质从喷射孔31喷出后的运动方向。
在上述实施例的基础上，请参照图2和图4，喷射孔31的喷射角度设为该喷射孔31的喷射方向与竖直向下方向的夹角，位于同一高度的喷射孔31的喷射角度均相同，沿竖直向下的方向上、喷射孔31的喷射角度逐渐减小，可以保证同一高度的喷射孔31喷出的壳程介质可以以分布器3的轴线为圆心均匀的分布开来，同时，随着喷射孔31的高度的降低，从喷射孔31喷出的壳程介质可以更加靠近缠绕管束2的中心区域，使得从自上而下的喷射孔31喷出的壳程介质可以分别对应分布从外到内的缠绕管束2上，保证换热效果。更优的，分布器3位于缠绕管束2的正上方，以分布器3和缠绕管束2轴线为中心，将壳程介质均匀的分布到缠绕管束2上。
在本实用新型的一种实施例中，请参照图2和图3，分布器3包括管体32，管体32的上端与壳程进口12连通，管体32的下端设有下端盖33。具体的，管体32和/或下端盖33上设有喷射孔31，位于管体32上的喷射孔31的喷射方向均设为倾斜向下，位于下端盖33的喷射孔31的喷射方向设为倾斜向下和/或竖直向下。在下端盖33处设置喷射孔31可以使壳程介质分布到位于分布器3正下方的缠绕管束2上。
在本实用新型的一种实施例中，请参照图2，壳程11的底部设有与壳程出口13连通的收集器6，收集器6的周面上设有若干收集口。进一步的，收集口的轴线均水平设置，收集口的高度根据冷凝后的液面高度设置，使收集口与壳程11下端形成液封，保证壳程11为密封环境，只允许壳程介质流动。具体的，收集器6可以设置为上端封口的筒体，筒体的下端与壳程出口13连通，收集口均匀的分布于筒体的周面上，可以保证壳程介质在壳程11的底部汇聚后可以通过收集器6上收集口从壳程出口13排出。在实际使用中，收集口在收集器6的周面上均匀分布，收集口的高度均应低于壳程介质在壳程11的底部的液面高度。
在本实用新型的一种实施例中，请参照图2，缠绕管束2的中心处设有中心筒4，中心筒4与分布器3之间和/或中心筒4与收集器6之间设有热膨胀组件5。具体的，热膨胀组件5包括筒状的大筒52和部分从上方伸入到大筒52内的筒状的小筒51，在本实施例中，中心筒4与分布器3之间的热膨胀组件5的大筒52固定在中心筒4的顶部，小筒51固定在分布器3的底部，通过大筒52和小筒51嵌套的方式，可以保证中心筒4与分布器3在轴向上可以有一定幅度的伸缩，可以消除热应力；同理的，中心筒4与收集器6之间的热膨胀组件5的大筒52固定在收集器6的顶部，小筒51固定在中心筒4的底部。进一步的，大筒52和小筒51之间的环隙不大于2mm，在保证在分布器3、中心筒4和收集器6在轴向上可以伸缩的同时，也可以限位分布器3与中心筒4之间以及中心筒4与收集器6之间在其他方向发生偏移。
需要说明的，请参照图2，壳体1内可以设置上管板14和下管板15，上管板14、下管板15以及上管板14与下管板15之间的壳体1的内壁共同形成密封的壳程11。进一步的，上管板14和下管板15上均应设有壳程孔和管孔，具体的，上管板14上的壳程孔与壳程进口12连通，上管板14上的管孔与缠绕管束2的上端口连通，下管板15上的壳程孔与壳程出口13连通，下管板15上的管孔与缠绕管束2的下端口连通，从而形成密封并相互隔离的壳程11和管程。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
