[發(fā)明專利]具有凸形薄管板的立式換熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410037281.8
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103776280A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉寶慶;王曼曼;金志江;鄭毅駿;張義堃
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: F28D7/10
• 分類號: F28D7/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種立式換熱器，具體地說是涉及一種具有凸形薄管板的立式換熱器。

背景技術(shù)

換熱器作為一種典型的工藝設(shè)備，在化工、石油、動力、食品等工業(yè)部門得到了廣泛應(yīng)用，在生產(chǎn)過程中占有重要地位，它的合理選型對產(chǎn)品質(zhì)量、能量利用率以及生產(chǎn)經(jīng)濟性、安全性有著非常重要的意義。面對越來越嚴格化的工藝要求和復(fù)雜的工作環(huán)境，傳統(tǒng)換熱器的局限日益凸顯，開發(fā)新型高效換熱器是目前換熱器研究的一個重要方向。

管板是換熱器的主要部件之一，起支撐換熱管的作用。傳統(tǒng)的換熱器采用圓平板結(jié)構(gòu)，當(dāng)換熱器承受高溫高壓且冷熱流體溫差較大時，其對平管板的要求是矛盾的：從降低溫差應(yīng)力考慮，管板應(yīng)適當(dāng)減薄，從承受機械應(yīng)力考慮，管板厚度增加為宜。實際化工生產(chǎn)中，厚平管板的應(yīng)用較多，其在大溫差場合會產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，較大溫差應(yīng)力一方面易引起換熱管與管板連接處的應(yīng)力腐蝕與疲勞破壞，導(dǎo)致?lián)Q熱管與管板連接處的泄漏失效；另一方面，過高的溫差應(yīng)力可能導(dǎo)致管板熱疲勞加大并產(chǎn)生大的熱變形，進而降低設(shè)備的使用壽命和安全性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有凸形薄管板的立式換熱器，能在高溫高壓且冷熱流體溫差較大的場合下使用的換熱器。

本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明包括由上管箱、上部錐形過渡段、殼程筒體、下部錐形過渡段和下管箱組成的殼程結(jié)構(gòu)和由上管板、管束和下管板組成的管程結(jié)構(gòu)；上管箱固定安裝在異型法蘭上，異型法蘭下端為環(huán)形槽，上管板連接在異型法蘭下端環(huán)形槽的內(nèi)環(huán)上，異型法蘭下端環(huán)形槽的外環(huán)經(jīng)上部錐形過渡段與殼程筒體上端連接，殼程筒體下端經(jīng)下部錐形過渡段與下管板連接，下管箱固定連接在下管板上；上管箱頂部居中安裝有管程氣體出口管，上部錐形過渡段側(cè)面安裝有殼程熱態(tài)介質(zhì)出口管，管束連接在上管板和下管板之間，下管板底部中間設(shè)有集液管，集液管側(cè)面連接有殼程熱態(tài)介質(zhì)入口管，下管箱底部中間設(shè)有管程冷態(tài)介質(zhì)入口管；殼程筒體兩側(cè)均設(shè)有耳式支座，換熱器通過殼程筒體兩側(cè)的耳式支座支撐。

所述的殼程筒體包括上部短圓筒、下部圓筒以及連接于上部短圓筒和下部圓筒之間的波形膨脹節(jié)，上部短圓筒與上部錐形過渡段連接，下部圓筒與下部錐形過渡段連接。

所述的下管箱包括下封頭和筒節(jié)，筒節(jié)固定連接在下管板上，下封頭和筒節(jié)之間通過螺栓法蘭連接。

所述的上部錐形過渡段大端與異型法蘭連接，上部錐形過渡段小端與殼程筒體連接。

所述的下部錐形過渡段大端與下管板連接，下部錐形過渡段小端與殼程筒體連接。

所述的上管板和下管板均為不帶法蘭的凸形管板。

本發(fā)明的有益效果是：

1）適用于高溫高壓且管殼程溫差較大場合。該換熱器上下兩端均采用撓性凸形管板，在相同操作載荷下，凸形管板的厚度比圓平管板要小得多，一方面，更小的厚度可有效降低溫差應(yīng)力，減小熱疲勞破壞；另一方面，薄壁殼的變形能力大于厚平管板，能夠有效補償由于管殼程溫差引起的較大熱變形，避免較大溫差應(yīng)力引起的熱疲勞破壞。此外，所設(shè)置的波形膨脹節(jié)也可有效緩沖管殼程較大溫差引起的熱變形。

2）連接可靠，設(shè)備使用壽命長。上管板與上部錐殼過渡段通過異型法蘭對接，避免了管板與錐形過渡段直接角連接導(dǎo)致的局部應(yīng)力集中，結(jié)構(gòu)更加安全合理；

3）設(shè)備耗材少，質(zhì)量輕，加工方便。上下管板均采用薄壁管板結(jié)構(gòu)，在相同操作負荷下，凸形管板的厚度僅為圓平管板厚度的一半左右，故該換熱器的結(jié)構(gòu)更加緊湊，設(shè)備材料消耗更少；且薄壁凸形管板鉆孔比厚平管板容易，制作過程更加簡單。

4）上下管箱可拆，便于清理。該換熱器上下管箱的筒節(jié)分別通過異形法蘭和螺栓法蘭連接到上下封頭上，故上下封頭均可拆卸，為管道清洗提供了便利；

5）采用立式結(jié)構(gòu)，占地面積小。

附圖說明

附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、管程冷態(tài)介質(zhì)入口管，2、下管箱，3、集液管，4、殼程筒體，5、殼程熱態(tài)介質(zhì)出口管，6、管束，7、異型法蘭，8、管程氣體出口管，9、上管箱，10、上管板，11、上部錐形過渡段，12、耳式支座，13、下部錐形過渡段，14、下管板，15、殼程熱態(tài)介質(zhì)入口管，2.1、下封頭，2.2、筒節(jié)，2.3、螺栓法蘭，4.1、下部圓筒，4.2、波形膨脹節(jié)，4.3、上部短圓筒。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。