一種具有凸形薄管板的立式換熱器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有凸形薄管板的立式換熱器。上管箱安裝在異型法蘭上，異型法蘭下端為環(huán)形槽，上管板連接在異型法蘭上，異型法蘭經(jīng)上部錐形過渡段與殼程筒體連接，殼程筒體經(jīng)下部錐形過渡段與下管板連接，下管箱固接在下管板上；上管箱頂部裝有管程氣體出口管，上部錐形過渡段側(cè)面裝有殼程熱態(tài)介質(zhì)出口管，管束連接在上管板和下管板之間，下管板底部設(shè)有集液管，集液管側(cè)面有殼程熱態(tài)介質(zhì)入口管，下管箱底部裝有管程冷態(tài)介質(zhì)入口管；換熱器通過殼程筒體兩側(cè)的耳式支座支撐。本實(shí)用新型適用于高溫高壓且管殼程溫差較大場合；連接可靠，設(shè)備使用壽命長；設(shè)備耗材少，質(zhì)量輕，加工方便；上下管箱可拆，便于清理；采用立式結(jié)構(gòu)，占地面積小。
【專利說明】一種具有凸形薄管板的立式換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型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)】
[0002]換熱器作為一種典型的工藝設(shè)備，在化工、石油、動(dòng)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(jì)性、安全性有著非常重要的意義。面對越來越嚴(yán)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(gè)重要方向。
[0003]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(shí)，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(jī)械應(yīng)力考慮，管板厚度增加為宜。實(shí)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(jìn)而降低設(shè)備的使用壽命和安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型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。
[0005]本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]本實(shí)用新型包括由上管箱、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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]所述的上管板和下管板均為不帶法蘭的凸形管板。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]I)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(bǔ)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。
[0014]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；
[0015]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(fù)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。
[0016]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；
[0017]5)采用立式結(jié)構(gòu)，占地面積小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]附圖是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]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(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]如附圖所示，本實(shí)用新型包括由上管箱9、上部錐形過渡段11、殼程筒體4、下部錐形過渡段13和下管箱2組成的殼程結(jié)構(gòu)和由上管板10、管束6和下管板14組成的管程結(jié)構(gòu)；上管箱9固定安裝在異型法蘭7上，異型法蘭7下端為環(huán)形槽，上管板10連接在異型法蘭7下端環(huán)形槽的內(nèi)環(huán)上，異型法蘭7下端環(huán)形槽的外環(huán)經(jīng)上部錐形過渡段11與殼程筒體4上端密封連接，殼程筒體4下端經(jīng)下部錐形過渡段13與下管板14密封連接，下管箱2固定連接在下管板14上；上管箱9頂部居中安裝有管程氣體出口管8，上部錐形過渡段11側(cè)面安裝有殼程熱態(tài)介質(zhì)出口管5，管束6連接在上管板10和下管板14之間，管束6中的換熱管的數(shù)目與排列方式以及與管板的連接方式由具體的工藝條件決定，下管板14底部中間設(shè)有集液管3，集液管3側(cè)面連接有殼程熱態(tài)介質(zhì)入口管15，下管箱2底部中間設(shè)有管程冷態(tài)介質(zhì)入口管I ;殼程筒體4兩側(cè)均設(shè)有耳式支座12，換熱器通過殼程筒體4兩側(cè)的耳式支座12支撐；
[0022]殼程筒體4包括上部短圓筒4.3、下部圓筒4.1以及連接于上部短圓筒4.3和下部圓筒4.1之間的波形膨脹節(jié)4.2，上部短圓筒4.3與上部錐形過渡段11密封連接，下部圓筒4.1與下部錐形過渡段13密封連接，具體的波形膨脹節(jié)4.2節(jié)數(shù)的數(shù)目與尺寸由實(shí)際工藝條件決定。
[0023]下管箱2包括下封頭2.1和筒節(jié)2.2，筒節(jié)2.2固定連接在下管板14上，下封頭
2.1和筒節(jié)2.2之間通過螺栓法蘭2.3連接。
[0024]上部錐形過渡段11大端與異型法蘭7密封連接，上部錐形過渡段11小端與殼程筒體4密封連接。
[0025]下部錐形過渡段13大端與下管板14密封連接，下部錐形過渡段13小端與殼程筒體4密封連接。
[0026]上管板10和下管板14均為不帶法蘭的凸形管板，可采用半球形、橢圓形、碟形和球冠形結(jié)構(gòu)。上管板10和下管板14的凸形管板均為薄壁，相對于平管板，相同操作載荷下凸形管板厚度為平管板的一半左右。
[0027]本實(shí)用新型的換熱工作過程如下:
[0028]以工業(yè)中的高溫?zé)煔庥酂峄厥諡槔?，其殼程熱態(tài)介質(zhì)為高溫?zé)煔猓涔艹汤鋺B(tài)介質(zhì)可為水，工作狀態(tài)下，水通過自然循環(huán)或強(qiáng)制循環(huán)方式由冷態(tài)介質(zhì)入口管I進(jìn)入管束6參與管殼程換熱，換熱過程中水吸收熱量，升溫氣化，最終以蒸汽形式匯集到上管箱9，由上管箱9的管程氣體出口管8排出；高溫?zé)煔庥蓺こ虩釕B(tài)介質(zhì)入口管15分配到下管箱2后，進(jìn)入換熱器殼程參與管殼程換熱，換熱過程中高溫?zé)煔夥懦鰺崃浚瑴囟冉档?，最終由殼程熱態(tài)介質(zhì)出口管7排出。整個(gè)換熱過程中，設(shè)置的波形膨脹節(jié)4.2能有效補(bǔ)償由管殼程大溫差引起的聞溫差應(yīng)力。
[0029]上述【具體實(shí)施方式】用來解釋說明本實(shí)用新型，而不是對本實(shí)用新型進(jìn)行限制，在本實(shí)用新型的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本實(shí)用新型作出的任何修改和改變，都落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有凸形薄管板的立式換熱器，其特征在于:包括由上管箱(9)、上部錐形過渡段(11)、殼程筒體(4)、下部錐形過渡段(13)和下管箱(2)組成的殼程結(jié)構(gòu)和由上管板(10)、管束(6)和下管板(14)組成的管程結(jié)構(gòu)；上管箱(9)固定安裝在異型法蘭(7)上，異型法蘭(7)下端為環(huán)形槽，上管板(10)連接在異型法蘭(7)下端環(huán)形槽的內(nèi)環(huán)上，異型法蘭(7)下端環(huán)形槽的外環(huán)經(jīng)上部錐形過渡段(11)與殼程筒體(4)上端連接，殼程筒體(4)下端經(jīng)下部錐形過渡段(13)與下管板(14)連接，下管箱(2)固定連接在下管板(14)上；上管箱(9)頂部居中安裝有管程氣體出口管(8)，上部錐形過渡段(11)側(cè)面安裝有殼程熱態(tài)介質(zhì)出口管(5)，管束(6)連接在上管板(10)和下管板(14)之間，下管板(14)底部中間設(shè)有集液管(3)，集液管(3)側(cè)面連接有殼程熱態(tài)介質(zhì)入口管(15)，下管箱(2)底部中間設(shè)有管程冷態(tài)介質(zhì)入口管(I);殼程筒體(4)兩側(cè)設(shè)有耳式支座(12)，換熱器通過殼程筒體(4)兩側(cè)的耳式支座(12)支撐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有凸形薄管板的立式換熱器，其特征在于:所述的殼程筒體(4)包括上部短圓筒(4.3)、下部圓筒(4.1)以及連接于上部短圓筒(4.3)和下部圓筒(4.1)之間的波形膨脹節(jié)(4.2)，上部短圓筒(4.3)與上部錐形過渡段(11)連接，下部圓筒(4.1)與下部錐形過渡段(13)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有凸形薄管板的立式換熱器，其特征在于:所述的下管箱(2)包括下封頭(2.1)和筒節(jié)(2.2)，筒節(jié)(2.2)固定連接在下管板(14)上，下封頭(2.1)和筒節(jié)(2.2)之間通過螺栓法蘭(2.3)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有凸形薄管板的立式換熱器，其特征在于:所述的上部錐形過渡段(11)大端與異型法蘭(7 )連接，上部錐形過渡段(11)小端與殼程筒體(4)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有凸形薄管板的立式換熱器，其特征在于:所述的下部錐形過渡段(13)大端與下管板(14)連接，下部錐形過渡段(13)小端與殼程筒體(4)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有凸形薄管板的立式換熱器，其特征在于:所述的上管板(10)和下管板(14)均為不帶法蘭的凸形管板。
【文檔編號】F28D7/10GK203704731SQ201420050124
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】劉寶慶, 王曼曼, 金志江, 鄭毅駿, 張義堃 申請人:浙江大學(xué)