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[發(fā)明專利]具有凸形薄管板的立式換熱器有效

專利信息
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
地址: 310058 浙江*** 國省代碼: 浙江;33
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 具有 凸形薄管板 立式 換熱器
【說明書】:

技術(shù)領(lǐng)域

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。

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說明:

1、專利原文基于中國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利說明書;

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3、專利數(shù)據(jù)每周兩次同步更新,支持Adobe PDF格式;

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