一种换热壳体及反应器的制作方法

本实用新型涉及反应装置技术领域，具体而言，涉及一种换热壳体及反应器。

背景技术：

反应器是一种实现反应过程的设备，在进行化学反应的过程中，反应装置的换热效果对于控制化学反应具有很强的影响。例如对于一些强放热的化学反应，如果产生的热量不能及时被带走，则很可能会导致反应失控甚至爆炸等后果。而现有的反应器换热效率低，换热效果差，无法满足反应时的换热需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的包括，例如，提供了一种换热壳体，其能够提高换热效果，满足反应时的换热需求。

本实用新型的目的还包括，提供了一种反应器，其具有上述的换热壳体，换热效果好，能够满足反应时的换热需求。

本实用新型的实施例可以这样实现：

本实用新型的实施例提供了一种换热壳体，其包括、外筒体、内筒体以及换热管；内筒体设置在外筒体内，内筒体具有反应腔；内筒体与外筒体之间形成换热腔，换热管的至少部分设置在反应腔内，且换热管的两端均与换热腔连通；换热腔包括至少两个腔室；外筒体设置有对应与两个不同的腔室分别连通的进口和出口，以使换热介质经由进口以及换热管后从出口流出。

可选的，上述换热壳体还包括至少两个第一分隔板，至少两个第一分隔板沿外筒体的周向间隔设置在换热腔内，用于将换热腔分隔成至少两个沿外筒体的周向分布的腔室；

优选的，第一分隔板的数量为四个，四个第一分隔板沿外筒体的周向间隔设置在换热腔内，以将换热腔分隔成四个沿外筒体的周向分布的腔室。

可选的，上述换热管的一端与其中一个腔室连通，换热管的另一端与另一个腔室连通；

优选的，沿外筒体的周向，相邻两个腔室通过换热管连通。

可选的，上述腔室包括进入腔、排出腔和至少一个中间腔；进入腔与进口连通，排出腔与出口连通，所述进入腔、所述中间腔和所述排出腔依次连通；

优选的，进入腔和排出腔相对位于换热腔的两端，中间腔的数量为至少两个，进入腔的两端分别通过至少一个中间腔与排出腔连通；

优选的，中间腔的数量为两个，进入腔的两端分别通过一个中间腔与排出腔连通。

可选的，上述进入腔与中间腔之间通过换热管连通；排出腔与中间腔之间通过换热管连通。

可选的，上述内筒体的截面为多边形，所述换热管的流入端和流出端所在的腔室的两个侧壁之间具有一定的角度；

优选的，内筒体的截面为八边形。

可选的，上述换热壳体还包括沿外筒体的轴向设置的第二分隔板，第二分隔板用于将换热腔分隔成沿外筒体的轴向设置的至少两个区域；每个区域包括至少两个沿所述外筒体的周向分布的所述腔室；

优选的，进口与其中一个区域连通，出口与另一个区域连通；

优选的，每个区域包括一个进入腔和一个排出腔；相邻两个区域分别为第一区域和第二区域，第一区域中的进入腔与第二区域中的排出腔连通；

优选的，每个区域相互独立，每个区域中的一个腔室与进口连通，每个区域中的另一个腔室与出口连通。

可选的，上述换热壳体包括多组换热管，所述多组换热管沿所述外筒体的轴向间隔设置。

本实用新型的实施例还提供了一种反应器。该反应器包括搅拌轴和上述任意一种换热壳体。搅拌轴可转动地设置在换热壳体的反应腔内。

可选的，上述反应器上还设置有多个进料管，多个进料管与换热壳体的反应腔连通，且沿换热壳体的轴向均匀分布。

本实用新型实施例的换热壳体及反应器的有益效果包括，例如：

本实用新型的实施例提供了一种换热壳体，其包括外筒体、内筒体以及换热管。内筒体具有反应腔且设置在外筒体内，内筒体与外筒体之间形成换热腔。换热管的至少部分设置在反应腔中，且换热管的两端均与换热腔连通。换热腔包括至少两个腔室。外筒上设置有对应与两个不同的腔室分别连通的进口和出口，以使换热介质经由进口和换热管内后从出口流出。该换热壳体能够从反应腔内部和外部同步进行换热，换热效率高、换热效果好，进一步满足反应物料的换热需求。

本实用新型的实施例还提供了一种反应器，其包括上述的换热壳体，因此也具有换热效率高、换热效果好，能够进一步满足反应物料的换热需求的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的实施例1提供的换热壳体在第一视角下的剖面结构示意图；

图2为本实用新型的实施例1提供的换热壳体在第二视角下的剖面结构示意图；

图3为本实用新型的实施例1提供的第二种换热壳体的剖面结构示意图；

图4为本实用新型的实施例1提供的换热壳体中换热管的剖面结构示意图；

图5为本实用新型的实施例1提供的第三种换热壳体的剖面结构示意图；

图6为本实用新型的实施例1提供的换热壳体中板件的结构示意图；

图7为本实用新型的实施例1提供的反应器在第一视角下的结构示意图；

图8为本实用新型的实施例1提供的反应器在第二视角下的结构示意图；

图9为本实用新型的实施例2提供的换热壳体的结构示意图；

图10为图9中×-×处的剖面结构示意图；

图11为图9中ⅺ-ⅺ处的剖面结构示意图。

图标：100-换热壳体；110-外筒体；111-换热腔；112-进入腔；113-第一中间腔；114-第二中间腔；115-排出腔；116-中间腔；120-内筒体；121-反应腔；131-第一安装法兰；132-第二安装法兰；140-换热管；141-直线段；142-圆弧段；143-第一换热管；144-第二换热管；145-第三换热管；146-第四换热管；151-第一分隔板；152-板件；161-进口；162-出口；171-第一腔室；172-第二腔室；173-第三腔室；174-第四腔室；175-第五腔室；176-第六腔室；177-第七腔室；178-第八腔室；179-第九腔室；180-第十腔室；181-第十一腔室；200-反应器；210-搅拌轴；211-搅拌叶片；220-进料管。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

实施例1

图1为本实施例提供的换热壳体100在第一视角下的剖面结构示意图，

图2为本实施例提供的换热壳体100在第二视角下的剖面结构示意图。请结合参考图1和图2，本实施例提供了一种换热壳体100，其包括外筒体110、内筒体120以及换热管140。内筒体120具有反应腔121且设置在外筒体110内，内筒体120与外筒体110之间形成换热腔111。换热管140的至少部分设置在反应腔121中，且换热管140的两端均与换热腔111连通。分隔件设置在换热腔111中，且用于将换热腔111分隔成至少两个腔室。外筒上设置有对应与两个不同的腔室分别连通的进口161和出口162，以使换热介质经由进口161和换热管140内从出口162流出。

下面对本实施例提供的换热壳体100进行进一步说明：

请继续结合参照图1和图2，在本实施例中，内筒体120为管状件，外筒体110为径向尺寸大于内筒体120的圆管状件，内筒体120设置在外筒体110内，且与外筒体110同轴设置，从而在内筒体120与外筒体110之间形成环状的换热腔111。内筒体120内具有反应腔121，反应腔121沿内筒体120轴线的两端均开口设置。可选的，换热壳体100还包括两个安装法兰，分别为第一安装法兰131和第二安装法兰132，内筒体120沿自身轴线的两端分别与第一安装法兰131和第二安装法兰132固定连接，外筒体110沿自身轴线的两端分别与第一安装法兰131和第二安装法兰132固定连接，从而使内筒体120和外筒体110连接成一体。可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求具体设置内筒体120与外筒体110的连接方式，例如在外筒体110上设置连接部，内筒体120固定连接在连接部上等。

在本实施例中，换热腔111内设置有分隔件，从而将换热腔111分隔成至少两个腔室。进一步的，分隔件包括至少两个第一分隔板151，至少两个第一分隔板151沿外筒体110的周向间隔设置在换热腔111内，用于将换热腔111分隔成至少两个沿外筒体110的周向分布的腔室。第一分隔板151为长条形板状件，其径向内端与内筒体120的外表面固定连接，径向外端与外筒体110的内周面固定连接，同时沿外筒体110轴线的两端分别与第一安装法兰131和第二安装法兰132固定连接，从而使形成的腔室中的任意两个相互独立。

具体的，第一分隔板151的数量为四个，四个第一分隔板151沿外筒体110的周向间隔设置，从而将换热腔111分隔成沿外筒体110的周向分布的四个腔室，其中一个腔室与进口161连通为进入腔112，其中另一个腔室与出口162连通为排出腔115，剩余两个为中间腔，两个中间腔分别为第一中间腔113和第二中间腔114。

需要说明的，此处并不对第一分隔板151的具体数量进行限制，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求具体设置第一分隔板151的数量，例如三个、五个等。当第一分隔件151的数量设置为三个时，从而沿外筒体110的周向形成三个腔室，分别为进入腔112、排出腔115和中间腔116，进入腔112、中间腔116和排出腔115通过换热管依次连通(如图3所示)。

可选的，四个腔室沿外筒体110的周向均匀分布，进入腔112和排出腔115相对设置，且进入腔112位于内筒体120的下侧，排出腔115位于内筒体120的上侧。第一中间腔113和第二中间腔114相对设置，从而当换热介质从进口161流入进入腔112后，分为两路，一路通过第一中间腔113流入排出腔115，另一路通过第二中间腔114流入排出腔115，最后通过出口162流出。通过将进入腔112和排出腔115相对设置在换热腔111沿径向的两端，使得换热介质在从进入腔112通过中间腔向排出腔115流动的过程中，为反应腔121内的反应物料提供更加均匀的换热。

图4为本实施例提供的换热壳体100中换热管140的剖面结构示意图。请结合参照图2和图4，在本实施例中，换热壳体100还包括换热管140，换热管140的至少部分位于反应腔121内，且换热管140的两端均与换热腔111连通，从而换热介质能够从换热腔111中流入换热管140，通过换热管140在反应腔121内部与反应物料进行换热。进一步的，换热管140的一端与其中一个腔室连通，换热管140的另一端与另一个腔室连通，通过换热管140实现两个腔室的连通，从而保证换热介质在流动过程中流经换热管140，保证换热管140的换热效率。

进一步的，沿外筒体110的周向，相邻两个腔室通过换热管140连通。具体的，换热管140包括沿外筒体110的周向设置的第一换热管143、第二换热管144、第三换热管145和第四换热管146。进入腔112与第一中间腔113通过第一换热管143连通，第一中间腔113与排出腔115通过第二换热管144连通，从进口161流入进入腔112的换热介质的一部分沿第一换热管143、第一中间腔113、第二换热管144、排出腔115以及出口162的顺序流动换热并最终流出换热壳体100；进入腔112与第二中间腔114通过第三换热管145连通，第二中间腔114与排出腔115通过第四换热管146连通，从进口161流入进入腔112的换热介质的另一部分沿第三换热管145、第二中间腔114、第四换热管146、排出腔115以及出口162的顺序流动换热并最终流出换热壳体100。换热管140包括圆弧段142以及位于圆弧段142的周向两端的直线段141，两个直线段141分别与用于构成相邻两个腔室的内筒体120固定连接，其中一个直线段141作为换热管140的流入端，另一个直线段141作为换热管140的流出端。通过将换热管140设置为将沿外筒体110的周向的相邻两个腔室进行连通，从而能够在反应腔121的中心位置留出足够的空间，在使用时，可通过在该空间内设置搅拌轴进行搅拌，提高反应物料的混合均匀度，并且有助于提高换热效果。

进一步，内筒体120的外表面的截面为多边形，换热管140的流入端和流出端所在的腔室的两个侧壁之间具有一定的角度。具体的，内筒体120的外表面的截面为八边形，其具有四条斜边和四条直边，四个第一分隔板151分别固定连接在四条斜边上，相邻两个第一分隔板151之间具有一条直边。因此在如图2所示的剖面图中，每一腔室分别与一根换热管140的流入端以及另一根换热管140的流出端连通，该流入端和该流出端分别固定连接在内筒体的两个侧壁上，且该两个侧壁之间具有一定的角度。

需要说明的，此处并不对内筒体120的外表面的截面形状进行限定，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求，具体设置内筒体120的截面形状，例如设置为七边形(如图3所示)或者设置为六边形(如图5所示)等。

请参照图2，在本实施例中，内筒体120的内表面设置为多边形，从而使形成的反应腔121为非圆柱形，防止反应物料切向流的产生，便于反应物料的充分混合。可选的，内筒体120的内表面的截面形状为八边形，从而使内筒体120形成截面为八边形的壳体类工件。可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求，具体设置内筒体120的内表面的截面形状，例如设置为七边形(如图3所示)或者设置为六边形(如图5所示)等，从而使内筒体120形成截面为七边形或六边形的壳体类管状件。

图6为本实施例提供的换热壳体100中板件152的结构示意图。请结合参照图1和图6，在本实施例中，分隔件还包括至少一个第二分隔板，通过第二分隔板将换热腔111分隔成沿外筒体110的轴向分布的至少两个区域，每个区域包括至少两个沿外筒体110的周向分布的至少两个腔室。具体的，第二分隔板的数量为四个，四个第二分隔板沿内筒体120的轴向间隔设置在换热腔111内，从而形成沿内筒体120的轴向分布的五个区域，每个区域均包括四个腔室，分别为进入腔112、排出腔115和两个中间腔116。

需要说明的，此处并不对第二分隔板的数量进行限制，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求具体设置第二分隔板的数量，例如将第二分隔板的数量设置为三个、五个或六个等。

进一步的，通过第二分隔板分隔形成的五个区域相互独立，外筒体110上设置有与五个进口161和五个出口162，每个进口161与每个区域的进入腔112连通，每个出口162与每个区域的排出腔115连通，从而使每一区域均可进行独立设置换热温度，实现对反应物料的分段控温，控温更加精确。

由于换热壳体100包括沿外筒体110的周向间隔设置的多个第一分隔板151，且第一分隔板151沿外筒体110的轴向的两端分别与第一安装法兰131和第二安装法兰132固定连接，因此第二分隔板被设置为由四个板件152拼接形成的环形件，板件152大致为扇环形，每个板件152沿自身周向的两端分别与相邻两个第一分隔板151固定连接。

需要说明的，在本实施例中，第一分隔板151为沿外筒体110的轴向延伸的整体板，第二分隔板被设置为由四个板件152拼接而成，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求，将第二分隔板设置为整体式的环状件，将第一分隔板151设置为由多个板状件拼接而成，板状件的两端分别与相邻两个第二分隔板固定连接。

根据本实施例提供的一种换热壳体100，换热壳体100的工作原理是：

换热壳体100内通过设置第二分隔板将换热腔111沿内筒体120的轴向分隔成多个换热区域，每一换热区域能够独立控制换热介质的温度，从而实现对反应物料温度的精确控制。沿外筒体110的周向间隔设置有多个第一分隔板151，从而通过第一分隔板151将每一换热区域分隔成沿外筒体110的周向分布的进入腔112、排出腔115、第一中间腔113和第二中间腔114，流入进入腔112的换热介质分别进入第一中间腔113和第二中间腔114后汇集到排出腔115中，并从出口162流出换热壳体100。换热壳体100还包括设置在反应腔121中的换热管140，沿外筒体110的周向，相邻的两个腔室通过换热管140连通，由于换热管140设置在反应腔121中，在换热介质通过换热管140流向下一腔室时，换热介质能够从反应腔121内部对反应物料进行换热，进而提高换热效率，保证换热效果。

本实施例提供的一种换热壳体100至少具有以下优点：

本实用新型的实施例提供了一种换热壳体100，其能够在反应腔121的内部和外部同步进行换热，从而提高换热效率、保证换热效果。设置第一分隔板151将换热腔111分隔成沿外筒体110的周向分布的多个腔室，多个腔室通过换热管140依次连通，有助于提高换热效率。设置第二分隔板将换热腔111分隔成沿内筒体120的轴线分布的多个腔室，每一腔室均独立设置，从而实现了对反应腔121的分段控温，温度控制更加精确，满足反应物料在不同位置处的温度需求。内筒体120的横截面被设置为多变形，不仅能够防止反应物料切向流的产生、促进反应物料充分混合，而且易于钻孔、折弯、穿管、焊接等工艺过程，方便加工制造。

图7为本实施例提供的反应器在第一视角下的剖面结构示意图，图8为本实施例提供的反应器在第二视角下的剖面结构示意图。请结合参照图7和图8，本实施例还提供了一种反应器200，反应器200包括上述的换热壳体100，因此也具有能够在反应腔121内外进行换热，换热效果好、换热效率高，而且能够实现分段控温，使温度控制更加精确的有益效果。同时，反应器200还包括设置在反应腔121内的搅拌轴210，搅拌轴210上设置有多个搅拌叶片211。换热壳体100上的换热管140形成沿内筒体120的轴向间隔设置的多组换热管140，相邻两组换热管140之间的距离大于搅拌叶片211的厚度，从而在搅拌轴210转动时，搅拌叶片211与换热管之间不发生干涉。同时，在每组换热管140中，沿外筒体110的周向，相邻两条换热管140之间的距离大于搅拌叶片211的宽度，保证换热壳体100与搅拌轴210拆装方便。

进一步的，反应器200上还设置有多个进料管220，多个进料管220穿过换热壳体100的内筒体120以及外筒体110后与反应腔121连通，从而能够通过进料管220向反应腔121中通入反应物料。多个进料管220沿换热壳体100的轴向均匀分布，实现均布进料。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种换热壳体100及反应器，其通过设置在反应腔121中设置与换热腔111连通的换热管140，实现了反应腔121内外兼顾换热，换热效果好、换热效率高。通过设置第二分隔板将换热腔111分隔成沿内筒体120的轴向分布的多个腔室，实现了对反应物料的分段控温，温度控制更加精确。

实施例2

图9为本实施例提供的换热壳体100的结构示意图，图10为图9中×-×处的剖面结构示意图，图11为图9中ⅺ-ⅺ处的剖面结构示意图。请结合参照图9-图11，本实施例也提供了一种换热壳体100，其与实施例1提供的换热壳体100基本相同，相同之处不再重复描述，不同之处在于，第二分隔板的结构不同。

在本实施例中，外筒体110上仅设置一个供换热介质进入换热腔111的进口161，以及一个供换热介质离开换热腔111的出口162，进口161与位于外筒体110轴向左端的区域连通，出口162与位于外筒体110轴向右端的区域连通。每个区域均具有一个进入腔112和一个排出腔115，相邻的两个区域分别为第一区域和第二区域，第一区域的进入腔112和第二区域的排出腔115连通，如此使得沿外筒体110的周向，五个区域依次连通。具体的，第二分隔板包括三个板件152。三个板件152拼接形成具有开口的3/4圆弧状的环形件，从而使得相邻两个区域通过该开口连通。第一个区域的进入腔112为第一腔室171，第一个区域的两个中间腔116为第二腔室172，第一个区域的排出腔115与第二个区域的进入腔112连通形成第三腔室173，第二个区域的两个中间腔116为第四腔室174，第二个区域的排出腔115与第三个区域的进入腔112连通形成第五腔室175，第三个区域的两个中间腔116为第六腔室176，第三个区域的排出腔115与第四个区域的进入腔112连通形成第七腔室177，第四个区域的两个中间腔116为第八腔室178，第四个区域的排出腔115与第五个区域的进入腔112连通形成第九腔室179，第五个区域的两个中间腔116为第十腔室180，第五个区域的排出腔115为第十一腔室181。进口161与第一腔室171连通，出口162与第十一腔室181连通，从进口161进入第一腔室171的换热介质依次经过第一腔室171、第二腔室172、第三腔室173、第四腔室174、第五腔室175、第六腔室176、第七腔室177、第八腔室178、第九腔室179、第十腔室180以及第十一腔室181后，从出口162离开换热壳体100。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。