專利名稱：一種螺旋狀管中管式熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用在苛性鈉或苛性鉀溶液蒸發(fā)裝置中的螺旋狀管中管式熱交換器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，苛性鈉或苛性鉀溶液可以通過離子膜電解法以30%_33%水溶液的形式得到。眾所周知，該溶液將在蒸發(fā)裝置中，水被蒸發(fā)，進(jìn)而被濃縮成濃度為50%的溶液?？列遭c或苛性鉀溶液的三效蒸發(fā)裝置包括3個(gè)降膜蒸發(fā)器。為蒸發(fā)裝置設(shè)計(jì)全熱回收系統(tǒng)的做法非常普遍，例如使用板式熱交換器或管殼式熱交換器來實(shí)現(xiàn)。然而，常用的板式熱交換器通常使用EPDM材料的密封墊片，這種材料的耐熱性較差(工作溫度不能超過160°C)。對(duì)于管殼式熱交換器來說，換熱管通常是先漲再焊到管板上。因此，管殼式熱交換器的管與管板之間存在應(yīng)力腐蝕，使用壽命往往有限。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實(shí)用新型提供了一種螺旋狀管中管式熱交換器，包括熱交換管，該熱交換管包括一個(gè)外熱交換管和設(shè)置在所述外熱交換管內(nèi)的一個(gè)內(nèi)熱交換管，并且所述內(nèi)熱交換管的直徑小于所述外熱交換管，以致所述內(nèi)熱交換管和外熱交換管之間具有間隙通道；所述內(nèi)熱交換管具有第一入口和第一出口，所述間隙通道具有第二入口和第二出口 ；其特征在于:所述熱交換管呈螺旋狀設(shè)置。本實(shí)用新型的熱交換器將熱交換管繞成螺旋狀，一方面可以有效利用空間，在換熱器占用空間不變的情況下，完成充分的熱交換；另一方面，可以使熱交換介質(zhì)的湍流更大，換熱能力更強(qiáng)并且耐熱性好，工作溫度高達(dá)250°C。這種管中管的結(jié)構(gòu)設(shè)置，一方面使得整個(gè)熱交換器不需要內(nèi)部密封墊片，并且無死角，具有徹底排空能力，無需專人進(jìn)行維護(hù)；另一方面，無需設(shè)置膨脹節(jié)或熱膨脹補(bǔ)償裝置，可以使熱交換管的應(yīng)力腐蝕最小化，從而延長(zhǎng)使用壽命。具體而言,所述外熱交換管內(nèi)僅僅同心地設(shè)置有一個(gè)所述內(nèi)熱交換管。優(yōu)選地，所述內(nèi)熱交換管和所述外熱交換管分別配有入口和出口，所述外熱交換管的兩端，通過兩個(gè)套在內(nèi)熱交換管入口和出口附近的管套,與內(nèi)熱交換管連接。優(yōu)選地，所述內(nèi)熱交換管的兩端分別與套在其外部的所述管套通過焊接而密封連接，所述管套的外表面與所述外熱交換管的對(duì)應(yīng)端部通過焊接而密封連接。進(jìn)一步地，所述第一入口和所述第一出口設(shè)置在所述內(nèi)熱交換管的兩端；所述第二入口和所述第二出口設(shè)置在所述間隙通道或外熱交換管的兩端。優(yōu)選地，所述第一入口和所述第一出口的開口方向與所述內(nèi)熱交換管對(duì)應(yīng)端部的軸向重疊設(shè)置。較佳地，所述第二入口和所述第二出口設(shè)置在所述外熱交換管上，其開口方向?yàn)榕c所述第二入口和所述第二出口設(shè)置位置處所處的外熱交換管的軸線相垂直的徑向方向。優(yōu)選地，所述內(nèi)熱交換管的內(nèi)徑為15毫米到80毫米，所述外熱交換管的內(nèi)徑為25暈米到150暈米。優(yōu)選地，所述內(nèi)熱交換管和所述外熱交換管的長(zhǎng)度均小于150米。特別地，在所述內(nèi)熱交換管和所述外熱交換管上沒有設(shè)置膨脹節(jié)或熱膨脹補(bǔ)償裝置。這種結(jié)構(gòu)可以使熱交換管的應(yīng)力腐蝕最小化,從而延長(zhǎng)使用壽命。

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施實(shí)例的螺旋狀管中管式熱交換器的剖面示意圖；圖2為圖1中螺旋狀管中管式熱交換器的俯視示意圖；圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施實(shí)例的螺旋狀管中管式熱交換器的熱交換管的一個(gè)端部的剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，從對(duì)本實(shí)用新型的詳細(xì)說明中，本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。根據(jù)圖1所示，是本實(shí)用新型的一種用在苛性鈉或苛性鉀溶液蒸發(fā)裝置中的螺旋狀管中管式熱交換器I的剖面示意圖。本實(shí)用新型的熱交換器適用于任何濃度為20%到70%的腐蝕性液體(如苛性鈉溶液或苛性鉀溶液)，工作溫度高達(dá)250°C。其中，熱交換器I包括熱交換管12。熱交換管12外部包有隔熱材料13。該隔熱材料13例如可以是礦物棉。熱交換器下方設(shè)有支撐架14。進(jìn)一步如圖3所示，熱交換管12包括內(nèi)熱交換管121和外熱交換管122。在一個(gè)可選實(shí)施例中，外熱交換管122內(nèi)僅設(shè)置有一個(gè)內(nèi)熱交換管121。在其他實(shí)施例中，外熱交換管122內(nèi)還可以設(shè)置有多個(gè)內(nèi)熱交換管。進(jìn)一步地，內(nèi)熱交換管121的兩端分別設(shè)有第一入口 NI和第一出口 N2。優(yōu)選地，第一入口 NI和第一出口 N2與內(nèi)熱交換管121對(duì)應(yīng)的端部的軸向重疊設(shè)置。特別地如圖1所示，在交換管的第一出口 N2附近，徑向設(shè)有與外熱交換管122連通的排氣管N5。如圖1-3所示，在內(nèi)熱交換管121和外熱交換管122之間形成間隙通道1221。夕卜熱交換管122的兩端分別設(shè)有與該間隙通道1221連通的第二入口 N3(即外熱交換管入口)和第二出口 N4 (即外熱交換管出口，如圖3所示)。優(yōu)選地，第二入口 N3和第二出口 N4沿外熱交換管122的軸線相垂直的徑向方向設(shè)置。多數(shù)情況下，所述的螺旋狀管中管式熱交換器采用逆流換熱。然而，通過對(duì)入口 NI和N3，出口 N2和N4的變動(dòng)，所述的螺旋狀管中管式熱交換器，也可以順流方式工作。如圖3的本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施實(shí)例的熱交換管的一個(gè)端部的剖面示意圖，管套124的使用使內(nèi)熱交換管121得以同心地設(shè)置在外熱交換管122之內(nèi)。管套124通過焊接與內(nèi)熱交換管121和外熱交換管122密封連接，并且在內(nèi)熱交換管121和外熱交換管122之間形成間隙通道1221。[0025]優(yōu)選地，所述內(nèi)熱交換管的內(nèi)徑為15毫米到80毫米，所述外熱交換管的內(nèi)徑為25毫米到150毫米。優(yōu)選地，所述熱交換管的長(zhǎng)度不大于150米。需要特別指出的是，在所述內(nèi)熱交換管和所述外熱交換管上沒有設(shè)置膨脹節(jié)或熱膨脹補(bǔ)償裝置。這種結(jié)構(gòu)可以使熱交的應(yīng)力腐蝕最小化，并延長(zhǎng)使用壽命。作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，本實(shí)用新型的螺旋狀管中管式熱交換器，可以由鎳材(內(nèi)熱交換管)/碳鋼(外熱交換管)配置，用于苛性鈉溶液或苛性鉀溶液與生蒸汽冷凝液的換熱；或者是鎳材/鎳材(即，內(nèi)熱交換管和外熱交換管均由鎳材制成)配置，用于苛性鈉溶液或苛性鉀溶液與另一溫度的苛性鈉溶液或苛性鉀溶液之間的換熱。內(nèi)熱交換管和外熱交換管的其它材質(zhì)組合，可適用用于其它的換熱介質(zhì)。本實(shí)用新型的熱交換器適用于任何濃度為20%到70%的苛性鈉溶液或苛性鉀溶液，工作溫度高達(dá)250°C。當(dāng)苛性鈉或苛性鉀溶液經(jīng)過本實(shí)用新型蒸發(fā)裝置中的螺旋狀管中管式熱交換器時(shí)，首先從第一入口 NI進(jìn)入內(nèi)熱交換管121,經(jīng)過螺旋狀的內(nèi)熱交換管路,從第一出口 N2排出。與此同時(shí)，熱交換介質(zhì)(例如生蒸汽冷凝液或另一溫度的苛性鈉溶液或苛性鉀溶液)從第二入口 N3進(jìn)入外熱交換管122，經(jīng)過螺旋狀的間隙通道，與內(nèi)熱交換管121中的介質(zhì)反向流動(dòng)并充分熱交換后，從第二出口 N4排出。兩種介質(zhì)也可同向流動(dòng)，進(jìn)行換熱。以上通過示例性實(shí)施實(shí)例的方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行示例性的說明，但本實(shí)用新型并不局限于此。應(yīng)該理解為，在不偏離本實(shí)用新型的構(gòu)思、工作原理的情況下，以上實(shí)施例中的元件的材料、形狀可通過本技術(shù)領(lǐng)域人員知悉的其它替換或等同元件、材料、適用的形狀來替換。
權(quán)利要求1.一種螺旋狀管中管式熱交換器，包括熱交換管，該熱交換管包括一個(gè)外熱交換管和設(shè)置在所述外熱交換管內(nèi)的一個(gè)內(nèi)熱交換管，并且所述內(nèi)熱交換管的直徑小于所述外熱交換管，以致所述內(nèi)熱交換管和外熱交換管之間具有間隙通道；所述內(nèi)熱交換管具有第一入口和第一出口，所述間隙通道具有第二入口和第二出口 ；其特征在于:所述熱交換管呈螺旋狀設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述外熱交換管內(nèi)僅僅同心地設(shè)置有一個(gè)所述內(nèi)熱交換管。
3.如權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于，所述內(nèi)熱交換管和所述外熱交換管分別配有入口和出口，所述外熱交換管的兩端，通過兩個(gè)套在內(nèi)熱交換管入口和出口附近的管套，與內(nèi)熱交換管連接。
4.如權(quán)利要求3所述的熱交換器，其特征在于，所述內(nèi)熱交換管的兩端分別與套在其外部的所述管套通過焊接而密封連接，所述管套的外表面與所述外熱交換管的對(duì)應(yīng)端部通過焊接而密封連接。
5.如權(quán)利要求3所述的熱交換器，其特征在于，所述第一入口和所述第一出口設(shè)置在所述內(nèi)熱交換管的兩端；所述第二入口和所述第二出口設(shè)置在所述間隙通道的兩端或所述外熱交換管的兩端。
6.如權(quán)利要求5所述的熱交換器，其特征在于，所述第一入口和所述第一出口的開口方向與所述內(nèi)熱交換管對(duì)應(yīng)端部的軸向重疊。
7.如權(quán)利要求5所述的熱交換器，其特征在于，所述第二入口和所述第二出口設(shè)置在所述外熱交換管上，其開口方向?yàn)榕c所述第二入口和所述第二出口設(shè)置位置處所述外熱交換管的軸線相垂直的徑向方向。
8.如權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于，所述內(nèi)熱交換管的內(nèi)徑為15毫米到80暈米，所述外熱交換管的內(nèi)徑為25暈米到150暈米。
9.如權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于，所述內(nèi)熱交換管和所述外熱交換管的長(zhǎng)度均小于150米。
10.如權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于，在所述內(nèi)熱交換管和所述外熱交換管上沒有設(shè)置膨脹節(jié)或熱膨脹補(bǔ)償裝 置。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種螺旋狀管中管式熱交換器，包括熱交換管，該熱交換管包括一個(gè)外熱交換管和設(shè)置在所述外熱交換管內(nèi)的一個(gè)內(nèi)熱交換管，并且所述內(nèi)熱交換管的直徑小于所述外熱交換管，以致所述內(nèi)熱交換管和外熱交換管之間具有間隙通道；所述內(nèi)熱交換管具有第一入口和第一出口，所述間隙通道具有第二入口和第二出口；其特征在于所述熱交換管呈螺旋狀設(shè)置。本實(shí)用新型的熱交換器將熱交換管繞成螺旋狀，可以有效利用空間，使熱交換更加充分，換熱能力更強(qiáng)；而這種管中管的結(jié)構(gòu)設(shè)置，一方面使得整個(gè)熱交換器無死角，具有徹底排空能力；另一方面，無需設(shè)置膨脹節(jié)或熱膨脹補(bǔ)償裝置，可使熱交換管的應(yīng)力腐蝕最小化，從而延長(zhǎng)使用壽命。
文檔編號(hào)F28D7/14GK203083403SQ20132003188
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者維爾納·法斯勒 申請(qǐng)人:博特瑞姆斯化工技術(shù)(北京)有限公司