[發明專利]具有凸形薄管板的立式換熱器

有效

• 申請號: 201410037281.8
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103776280A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 劉寶慶;王曼曼;金志江;鄭毅駿;張義堃
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F28D7/10
• 分類號: F28D7/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發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

換熱器作為一種典型的工藝設備，在化工、石油、動力、食品等工業部門得到了廣泛應用，在生產過程中占有重要地位，它的合理選型對產品質量、能量利用率以及生產經濟性、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雜的工作環境，傳統換熱器的局限日益凸顯，開發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。傳統的換熱器采用圓平板結構，當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：從降低溫差應力考慮，管板應適當減薄，從承受機械應力考慮，管板厚度增加為宜。實際化工生產中，厚平管板的應用較多，其在大溫差場合會產生較大的溫差應力，較大溫差應力一方面易引起換熱管與管板連接處的應力腐蝕與疲勞破壞，導致換熱管與管板連接處的泄漏失效；另一方面，過高的溫差應力可能導致管板熱疲勞加大并產生大的熱變形，進而降低設備的使用壽命和安全性。

發明內容

本發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。

本發明采用如下的技術方案來實現：

本發明包括由上管箱、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構和由上管板、管束和下管板組成的管程結構；上管箱固定安裝在異型法蘭上，異型法蘭下端為環形槽，上管板連接在異型法蘭下端環形槽的內環上，異型法蘭下端環形槽的外環經上部錐形過渡段與殼程筒體上端連接，殼程筒體下端經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，上部錐形過渡段側面安裝有殼程熱態介質出口管，管束連接在上管板和下管板之間，下管板底部中間設有集液管，集液管側面連接有殼程熱態介質入口管，下管箱底部中間設有管程冷態介質入口管；殼程筒體兩側均設有耳式支座，換熱器通過殼程筒體兩側的耳式支座支撐。

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，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，筒節固定連接在下管板上，下封頭和筒節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，避免較大溫差應力引起的熱疲勞破壞。此外，所設置的波形膨脹節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致的局部應力集中，結構更加安全合理；

3）設備耗材少，質量輕，加工方便。上下管板均采用薄壁管板結構，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，故該換熱器的結構更加緊湊，設備材料消耗更少；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）采用立式結構，占地面積小。

附圖說明

附圖是本發明的結構示意圖。

圖中：1、管程冷態介質入口管，2、下管箱，3、集液管，4、殼程筒體，5、殼程熱態介質出口管，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、殼程熱態介質入口管，2.1、下封頭，2.2、筒節，2.3、螺栓法蘭，4.1、下部圓筒，4.2、波形膨脹節，4.3、上部短圓筒。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明作進一步詳細說明。