[發(fā)明專利]一種帶溫度補償?shù)母邷馗邏簱Q熱器及其加工方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910969265.5
• 申請日: 2019-10-12
• 公開（公告）號: CN110849179A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王樹眾;張熠姝;徐海濤;宋文瀚;任萌萌;張潔
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F28D7/14
• 分類號: F28D7/14;F28F1/00;F28F9/013;F28F9/26;F28F9/00;F16L51/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發(fā)明公開了一種帶溫度補償?shù)母邷馗邏簱Q熱器及其加工方法，屬于化工、環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，包括若干個水平設(shè)置的換熱管道，每個換熱管道包括同軸套設(shè)的內(nèi)直管和外直管；若干個換熱管道通過水平彎管相連構(gòu)成水平管層，垂直方向相鄰的兩個水平管層通過垂直彎管相連，構(gòu)成先水平后垂直的換熱管道的盤繞結(jié)構(gòu)；該高溫高壓換熱器通過水平彎管和垂直彎管實現(xiàn)溫度補償。本發(fā)明公開的加工方法，包括分段焊接法和切片焊接法，包括將內(nèi)、外彎管分段安裝、焊接和將外管切片安裝、焊接的步驟。本發(fā)明解決了高溫高壓換熱器受熱膨脹、變形的問題，填補了傳統(tǒng)套管式換熱器在超高溫高壓溫度補償結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工領(lǐng)域的空白，促進(jìn)了高溫高壓設(shè)備和工藝系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工、環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶溫度補償?shù)母邷馗邏簱Q熱器及其加工方法。

背景技術(shù)

在能源、化工、環(huán)保等領(lǐng)域中，很多生產(chǎn)過程是在高溫、高壓下進(jìn)行的，換熱器是化工領(lǐng)域中重要的設(shè)備之一，例如超臨界水氧化處理廢水的系統(tǒng)中回?zé)崞鞯墓ぷ鳒囟瘸３８哌_(dá)600℃，壓力高達(dá)30MPa，隨著工藝裝置的大型化和高效率化，除了要求工作效率高、成本適宜，還對換熱器的安全性能提出了更高的要求。

對于兩側(cè)都是高溫、高壓的冷/熱換熱流體，對容器或管道的耐壓要求極高，因此宜選用套管式換熱器進(jìn)行高溫、高壓冷/熱流體之間的換熱。傳統(tǒng)套管式換熱器的外管由支管連接，每根外管的兩端則與內(nèi)管外壁面焊接。在高溫條件下，管道受熱膨脹，且主要發(fā)生在軸向。但由于內(nèi)、外管過流介質(zhì)的溫度不同，甚至差異巨大，造成內(nèi)管和外管的伸長量不同，但這兩者同時被管板剛性約束，無法通過自身達(dá)到平衡，容易形成管道拉裂、變形等破壞，需要進(jìn)行熱調(diào)節(jié)和熱補償進(jìn)而保證換熱器的正常工作。

為了保證換熱器的安全性運行，一般采用波紋節(jié)等補償器來吸收熱膨脹，減小熱應(yīng)力，從而消除管道的熱變形。然而，傳統(tǒng)的波紋節(jié)等補償方法存在以下三個問題：(1)最高只能用于16MPa的壓力，對于更高壓力條件下的換熱器則不適用；(2)高壓管道管徑小、管壁厚，波紋管加工成型難度大；(3)化工領(lǐng)域管道耐腐蝕要求高，選材等級高且不常用，波紋管加工成型難度大。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種帶溫度補償?shù)母邷馗邏簱Q熱器及其加工方法，在不同的內(nèi)、外管溫度差導(dǎo)致的不同變形量下，通過對傳統(tǒng)套管式換熱器連接方式的改進(jìn)，并設(shè)置相應(yīng)的補償結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)熱應(yīng)力的減小和熱變形的消除，從而保證換熱器的安全性同時降低設(shè)備的加工制造難度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種帶溫度補償?shù)母邷馗邏簱Q熱器，其特征在于，包括若干個水平設(shè)置的換熱管道，每個換熱管道包括同軸套設(shè)的內(nèi)直管和外直管；若干個換熱管道通過水平彎管相連構(gòu)成水平管層，垂直方向相鄰的兩個水平管層通過垂直彎管相連，構(gòu)成先水平后垂直的換熱管道的盤繞結(jié)構(gòu)；

該高溫高壓換熱器通過水平彎管和垂直彎管實現(xiàn)溫度補償。

優(yōu)選地，水平方向相鄰的兩個內(nèi)直管的兩端和內(nèi)水平彎管連接形成水平套管層，垂直方向相鄰的兩個內(nèi)直管的兩端與內(nèi)垂直彎管連接，垂直進(jìn)入另一水平套管層；水平方向相鄰的兩個外直管的一端與外水平彎管連接形成水平套管層，與垂直方向相鄰的外直管通過外垂直彎管連接，垂直進(jìn)入另一水平套管層，水平方向相鄰的兩個外直管的另一端通過外管連接管連接，實現(xiàn)單側(cè)溫度補償。

優(yōu)選地，水平方向相鄰的兩個內(nèi)直管的兩端和內(nèi)水平彎管連接形成水平套管層，垂直方向相鄰的兩個內(nèi)直管的兩端與內(nèi)垂直彎管連接，垂直進(jìn)入另一水平套管層；水平方向相鄰的兩個外直管的兩端與外水平彎管連接形成水平套管層，垂直方向相鄰的兩個外直管的兩端與外垂直彎管連接，垂直進(jìn)入另一水平套管層，實現(xiàn)雙側(cè)溫度補償。

優(yōu)選地，在內(nèi)水平彎管或內(nèi)垂直彎管的外壁上連接有環(huán)肋。