[發(fā)明專利]一種具備熱應(yīng)力自補(bǔ)償功能的傳熱結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010346309.1
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN112212721A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃志強(qiáng);蔣勵(lì);梁宏;張?zhí)觳?/a>
• 申請（專利權(quán)）人: 上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號: F28D7/16
• 分類號: F28D7/16;F28F9/02;F28F11/00;F28F21/00
• 代理公司: 上海容慧專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31287
• 代理人: 于曉菁

本發(fā)明公開了一種具備熱應(yīng)力自補(bǔ)償功能的傳熱結(jié)構(gòu)，包括一對相互平行設(shè)置在換熱器筒體兩端處的換熱設(shè)備管板，在一對換熱設(shè)備管板之間水平分布有多根相互平行的換熱管，在其中一換熱設(shè)備管板與換熱管之間設(shè)有一用于消除換熱器中的熱應(yīng)力的應(yīng)力吸收管。本發(fā)明不但能夠安全消除換熱管的熱應(yīng)力，并且還能夠提高換熱器的換熱效率，同時(shí)還提高了設(shè)備的安全性能，以滿足安全級別高的設(shè)備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及換熱器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種具備熱應(yīng)力自補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的管殼式換熱領(lǐng)域。

背景技術(shù)

固定式管殼換熱器設(shè)計(jì)過程中，如果筒體金屬壁溫與換熱管壁溫相差比較大，類似于ASME規(guī)定的兩者溫差超過50℃，則一定要采取措施以消除熱應(yīng)力。現(xiàn)有技術(shù)為了消除這種熱應(yīng)力，通常的解決方案是在外筒上增加波紋管膨脹節(jié)10，如圖1所示；或者選擇調(diào)整換熱器傳熱計(jì)算設(shè)計(jì)以滿足換熱管的金屬壁溫和外筒壁溫溫差＜50℃從而避開熱應(yīng)力帶來的破壞隱患。采用上述兩種方式均有其固有的局限性。

若采用第一種方式：使用波紋管膨脹節(jié)對換熱器的筒體直徑大小和設(shè)計(jì)壓力上限有一定的限制，此外波紋管膨脹節(jié)在實(shí)際使用過程中存在震動(dòng)條件下易疲勞損壞的工程實(shí)例，設(shè)計(jì)計(jì)算中發(fā)現(xiàn)該類設(shè)備對地震載荷的徑向加速度造成的剪切力承受能力差，因而導(dǎo)致?lián)Q熱器出現(xiàn)嚴(yán)重的安全問題；另外，工質(zhì)在排空的過程中，波紋管膨脹節(jié)底部有大量積液無法排空，停機(jī)后易受到低溫結(jié)冰破壞。

若采用第二中方式：通過調(diào)整換熱器的整體傳熱計(jì)算設(shè)計(jì)的方式往往是通過減小換熱管的金屬壁溫和外筒壁溫溫差的方式來消除換熱器設(shè)備的熱應(yīng)力，但是減小換熱管的金屬壁溫和外筒壁溫溫差的方式可能導(dǎo)致?lián)Q熱器無法選擇最佳的換熱效率。

現(xiàn)有技術(shù)也有部分雙程管殼式換熱器有采用“U”型管設(shè)計(jì)，雖然也具備自補(bǔ)償能力，或浮頭式換熱器利用外筒的密封結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)熱膨脹補(bǔ)償，但實(shí)際應(yīng)用中占有相當(dāng)大的比例的結(jié)構(gòu)都是單程的，無法采用“U”型管設(shè)計(jì)；而采用浮頭式吸收熱膨脹的單程管殼式換熱器的適用范圍局限，無法完全解決所有單程換熱設(shè)備的熱應(yīng)力問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明目的提供了一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、不但能夠安全消除換熱管的熱應(yīng)力，并且還能夠提高換熱器的換熱效率，同時(shí)還提高了設(shè)備的安全性能，以滿足安全級別高的設(shè)備的具備熱應(yīng)力自補(bǔ)償功能的傳熱結(jié)構(gòu)。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種具備熱應(yīng)力自補(bǔ)償功能的傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一對相互平行設(shè)置在換熱器筒體兩端處的換熱設(shè)備管板，在一對換熱設(shè)備管板之間水平分布有多根相互平行的換熱管，在其中一換熱設(shè)備管板與換熱管之間設(shè)有一用于消除換熱器中的熱應(yīng)力的應(yīng)力吸收管。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述應(yīng)力吸收管與換熱管之間為分體式結(jié)構(gòu)或一體式結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述應(yīng)力吸收管與換熱管之間為分體式結(jié)構(gòu)，所述應(yīng)力吸收管的一端設(shè)置在其中一塊換熱設(shè)備管板上，所述應(yīng)力吸收管的另一端滑動(dòng)套接在換熱管的一端內(nèi)，所述換熱管的另一端設(shè)置在其中另一塊換熱設(shè)備管板上；

在所述應(yīng)力吸收管與換熱管滑動(dòng)配合的一端上設(shè)有凹槽，在所述凹槽內(nèi)設(shè)有用于提高應(yīng)力吸收管與換熱管之間的密封性能的密封介質(zhì)。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述應(yīng)力吸收管與換熱管之間為一體式結(jié)構(gòu)，在所述應(yīng)力吸收管上設(shè)有一用于消除換熱器中的熱應(yīng)力的應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)由至少一沿應(yīng)力吸收管軸向分布的波紋管圈所組成，所述波紋管圈沿應(yīng)力吸收管的徑向均勻凸起。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述應(yīng)力吸收結(jié)構(gòu)整體為或S型或L型的彎曲管結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述應(yīng)力吸收管的直徑大于或等于換熱管的直徑。