一種換熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種換熱器，包括U形管殼式換熱部和汽包，所述的汽包設(shè)置在所述的U形管殼式換熱部的上方，所述的汽包上設(shè)有蒸汽出口和液相入口，所述的U形管殼式換熱部包括U形外管和套設(shè)于所述的U形外管內(nèi)的U形換熱管，所述的汽包通過(guò)上升管和下降管與所述的U形外管分別連通。本發(fā)明的換熱器具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、制造成本低、換熱效率高和抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種換熱器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種換熱器，特別是涉及一種殼體呈U形的管殼式換熱器。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]換熱器是一種廣泛應(yīng)用于化工、石油化工、能源動(dòng)力、醫(yī)藥、冶金、制冷、輕工等行業(yè)的通用設(shè)備。管殼式換熱器作為一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備在許多工業(yè)部門中被廣泛使用，尤其是在化工、石油、能源、電力等行業(yè)中使用更為廣泛，具有制造容易，生產(chǎn)成本低，選材范圍廣，清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。然而，對(duì)于傳熱溫差較大的工況，特別傳統(tǒng)的U形管式換熱器，由于管板同時(shí)與進(jìn)出口流體接觸，造成管板同一側(cè)一部分與高溫介質(zhì)接觸，一部分與低溫介質(zhì)接觸，管板應(yīng)力較大，管板設(shè)計(jì)復(fù)雜。
[0004]傳統(tǒng)的換熱器采用釜式結(jié)構(gòu)，液體一般從殼體底端液相入口進(jìn)入殼程，從殼體頂端蒸汽出口流出，由于液體在殼側(cè)蒸發(fā)，液體蒸發(fā)需要較大的空間，因此殼體往往設(shè)計(jì)為容積較大的筒體，這樣造成換熱器體積大，耗材多，并且由于空間較大，液相在殼程的流速較慢，造成換熱效果較差，一定程度上增加材料成本，造成資源浪費(fèi)等問(wèn)題。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種換熱器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中上述缺陷。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種換熱器，包括U形管殼式換熱部和汽包，所述的汽包設(shè)置在所述的U形管殼式換熱部的上方，所述的汽包上設(shè)有蒸汽出口和液相入口，所述的U形管殼式換熱部包括U形外管和套設(shè)于所述的U形外管內(nèi)的U形換熱管，所述的汽包通過(guò)上升管和下降管與所述的U形外管分別連通。
[0008]作為本發(fā)明所述的一種換熱器的改進(jìn)，所述的蒸汽出口的高度高于所述的液相入口的高度。
[0009]作為本發(fā)明所述的一種換熱器的改進(jìn)，所述的U形外管包括第一直殼程筒體、第二直殼程筒體、U形殼程筒體，所述的U形殼程筒體的兩端分別與所述的第一直殼程筒體的一端和第二直殼程筒體的一端固定連接。
[0010]作為本發(fā)明所述的一種換熱器的改進(jìn)，所述的U形管殼式換熱部還包括第一管板、第二管板，所述的第一直殼程筒體的另一端與所述的第一管板的一端固定連接，所述的第二直殼程筒體的另一端與所述的第二管板的一端固定連接，所述的U形換熱管通過(guò)所述的第一管板和第二管板與外界連通。
[0011]作為本發(fā)明所述的一種換熱器的改進(jìn)，所述的U形管殼式換熱部還包括第一管箱和第二管箱，所述的第一管板的另一端與所述的第一管箱的一端固定連接，所述的第一管箱的另一端為管程介質(zhì)入口；所述的第二管板的另一端與所述的第二管箱的一端固定連接，所述的第二管箱的另一端為管程介質(zhì)出口，所述的第一管箱和第二管箱與所述的U形換熱管連通。
[0012]作為本發(fā)明所述的一種換熱器的改進(jìn)，所述的第一管箱的另一端和第二管箱的另一端還分別設(shè)置有第一管箱法蘭和第二管箱法蘭，所述的第一管箱法蘭的中心和第二管箱法蘭的中心為通孔，所述的第一管箱和第二管箱通過(guò)所述的通孔與外界連通。
[0013]作為本發(fā)明所述的一種換熱器的改進(jìn)，所述的汽包上還設(shè)有安全閥。
[0014]作為本發(fā)明所述的一種換熱器的改進(jìn)，所述的上升管的一端連接于所述汽包的側(cè)面，所述的上升管的另一端連接于所述的U形外管的上面。
[0015]作為本發(fā)明所述的一種換熱器的改進(jìn)，所述的上升管的數(shù)量至少一根。
[0016]作為本發(fā)明所述的一種換熱器的改進(jìn)，所述的下降管的一端連接于所述的汽包的底面，所述的下降管的另一端連接于所述的U形外管的底面。
[0017]作為本發(fā)明所述的一種換熱器的改進(jìn)，所述的下降管的數(shù)量至少一根。
[0018]作為本發(fā)明所述的一種換熱器的改進(jìn)，所述的U形換熱管的直臂段內(nèi)設(shè)置有定距桿，所述的定距桿上設(shè)置有支撐板。
[0019]作為本發(fā)明所述的一種換熱器的改進(jìn)，所述的U形管殼式換熱部和所述的汽包之間還設(shè)置有支撐件，用于支撐汽包。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
第一.本發(fā)明的一種換熱器與傳統(tǒng)釜式換熱器的換熱部相比，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、材料消耗少、制造難度低、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)；
第二.本發(fā)明的一種換熱器通過(guò)在U形管殼式換熱部的上方設(shè)置汽包，用于容納U形管殼式換熱部產(chǎn)生的蒸汽，從而使U形管殼式換熱部的蒸汽發(fā)生側(cè)不再需要設(shè)置較大的空間，降低了換熱部的制造難度，并降低了制造成本；
第三.本發(fā)明的一種換熱器的U形管殼式換熱部的空間較小，液相流體在U形管殼式換熱部中可以保證較快的流速。因此，當(dāng)需要調(diào)節(jié)換熱器的負(fù)荷時(shí)，能夠?qū)Υ诉M(jìn)行快速響應(yīng)。
[0021]當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。
[0022]
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明的一種換熱器的俯視圖；
圖2為本發(fā)明的一種換熱器的左視圖；
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)該理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。在實(shí)際應(yīng)用中本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明做出的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025]下方結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0026]如圖1所示，一種換熱器，包括U形管殼式換熱部(圖中未標(biāo)示)和汽包8，所述的汽包8設(shè)置在所述的U形管殼式換熱部的上方，所述的汽包8上設(shè)有蒸汽出口 7和液相入口 14，所述的U形管殼式換熱部包括U形外管(圖中未標(biāo)示)和套設(shè)于所述的U形外管內(nèi)的U形換熱管10，所述的汽包8通過(guò)上升管12和下降管13與所述的U形外管分別連通。
[0027]所述的蒸汽出口7的高度高于所述的液相入口 14的高度，在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述的蒸汽出口7設(shè)置在所述的汽包8上面，所述的液相入口 14設(shè)置在所述的汽包8側(cè)面，所述的蒸汽出口7即為工質(zhì)出口，所述的液相入口 14即為工質(zhì)入口。在換熱器工作時(shí)，工質(zhì)自工質(zhì)入口進(jìn)入汽包8后，液態(tài)的工質(zhì)通過(guò)自身重力由下降管13進(jìn)入U(xiǎn)形管殼式換熱部，之后，液態(tài)的工質(zhì)在U形管殼式換熱部中吸收熱量后轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的工質(zhì)，并通過(guò)上升管12進(jìn)入汽包8中。采用這種設(shè)計(jì)，可形成一個(gè)自然循環(huán)，避免不必要地使用工質(zhì)驅(qū)動(dòng)裝置，無(wú)需消耗不必要的能量。
[0028]所述的U形外管包括第一直殼程筒體15、第二直殼程筒體6、U形殼程筒體9，所述的U形殼程筒體9的兩端分別與所述的第一直殼程筒體15的一端和第二直殼程筒體6的一端固定連接。
[0029]所述的U形管殼式換熱部還包括第一管板16、第二管板4，所述的第一直殼程筒體15的另一端與所述的第一管板16的一端固定連接，所述的第二直殼程筒體6的另一端與所述的第二管板4的一端固定連接，所述的U形換熱管10通過(guò)所述的第一管板16和第二管板4與外界連通。
[0030]所述的U形管殼式換熱部還包括第一管箱17和第二管箱3，所述的第一管板16的另一端與所述的第一管箱17的一端固定連接，所述的第一管箱17的另一端為管程介質(zhì)入口 I;所述的第二管板4的另一端與所述的第二管箱3的一端固定連接，所述的第二管箱3的另一端為管程介質(zhì)出口 2，所述的第一管箱17和第二管箱3與所述的U形換熱管10連通。在換熱器工作時(shí)，第一管箱17和第二管箱3用于貯存流體，流體經(jīng)第一管箱17均勻地流入到U形換熱管1，在流體完成熱交換后，再經(jīng)第二管箱3均勻地從U形換熱管1流出。
[0031]所述的第一管箱17的另一端和第二管箱3的另一端還分別設(shè)置有第一管箱法蘭21和第二管箱法蘭20，所述的第一管箱法蘭21的中心和第二管箱法蘭20的中心為通孔(圖中未標(biāo)示)，所述的第一管箱17和第二管箱3通過(guò)所述的通孔與外界連通。
[0032]所述的汽包8上還設(shè)有安全閥5，通過(guò)設(shè)置安全閥5，可以有效消除因汽包8內(nèi)壓力過(guò)大而存在的安全隱患。
[0033]所述的上升管12的一端連接于所述汽包8的側(cè)面，所述的上升管12的另一端連接于所述的U形外管的上面，所述的上升管12的數(shù)量為至少一根。
[0034]所述的下降管13的一端連接于所述汽包8的底面，所述的下降管13的另一端與第一直殼程筒體15和第二直殼程筒體6的底面連接出的管道分別連接，所述的下降管13的數(shù)量為至少一根。
[0035]所述的U形換熱管10的直臂段內(nèi)設(shè)置有定距桿(或拉桿)11，所述的定距桿上設(shè)置有支撐板(圖中未標(biāo)示)，所述的支撐板用于支撐換熱管，避免換熱管由于間距較小和長(zhǎng)度較長(zhǎng)而產(chǎn)生碰撞等情況，所述的定距桿用于固定所述的支撐板和保證每個(gè)所述的支撐板的間隙。
[0036]所述的U形管殼式換熱部和所述的汽包8之間還設(shè)置有支撐件(圖中未標(biāo)示)，用于支撐汽包，所述的支撐件也可以稱為加固件、連接件等名稱，但只要是能夠用來(lái)加強(qiáng)U形管殼式換熱部和所述的汽包8之間牢固的部件都屬于本發(fā)明申請(qǐng)的支撐件的范圍。
[0037]如圖2所示，一種換熱器，在所的第一管箱17和第二管箱3上還分別設(shè)置有第三法蘭19和第四法蘭18，其作用是為了與第一管箱法蘭21和第二管箱法蘭20配套裝配，實(shí)現(xiàn)管程介質(zhì)入口 I和管程介質(zhì)出口2分別與第一管箱17和第二管箱3的連通。
[0038]在換熱器工作時(shí)，液相流體自液相入口14流入汽包8內(nèi)，在重力的作用下，沿著下降管13向下流動(dòng)，并分成兩股液相流體，一股液相流體流向第一直殼程筒體15，另一股液相流體流向第二直殼程筒體6，液相流體在U型外管匯合，并通過(guò)間壁熱交換的方式，與U形換熱管10內(nèi)流動(dòng)的另一種液相流體發(fā)生熱交換，U型外管內(nèi)的液相流體吸收熱量后，發(fā)生相變，由液相變?yōu)闅庀?，蒸汽通過(guò)上升管12，從側(cè)面進(jìn)入汽包8，并在汽包8內(nèi)匯集，最終從蒸汽出口7流出。在重力的作用下，流體在汽包8、下降管13、上升管12和殼程筒體內(nèi)的自然循環(huán)較為強(qiáng)烈，并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)汽包8的高度，來(lái)調(diào)整自然對(duì)流循環(huán)的速度，從而能夠顯著的提高換熱器殼程的對(duì)流換熱效率。
[0039]為了更好地理解U形管殼式換熱器，下面以熔鹽和水的熱交換來(lái)舉例說(shuō)明U形管殼式換熱器的使用原理，但是本發(fā)明并不局限于熔鹽和水這兩種液相流體的換熱應(yīng)用。
[0040]熔鹽和水的熱交換，即利用高溫的熔鹽將飽和水熱交換為飽和蒸汽，水涉及相變，因此水走U形外管，恪鹽走U形換熱管10。高溫的恪鹽從管程介質(zhì)入口 I進(jìn)入第一管箱17，并在第一管箱17內(nèi)聚集，再均勻地流入到U形換熱管10，高溫的熔鹽流經(jīng)U形換熱管10與U形外管中的水發(fā)生熱交換后，在第二管箱3匯集，最后經(jīng)管程介質(zhì)出口 2流出。水從液相進(jìn)口 14進(jìn)入汽包8，在汽包8內(nèi)匯集，經(jīng)自身的重力作用下，水沿著下降管13向下流動(dòng)，然后到達(dá)下降管13底端后，分為兩股，一股流向第一直殼程筒體15，另一股流向第二直殼程筒體6。隨著通入水量的增多，水在U形外管內(nèi)匯集，并沒過(guò)U形換熱管10，最后通過(guò)與流經(jīng)U形換熱管的高溫熔鹽發(fā)生間壁熱交換，水吸收來(lái)自高溫熔鹽的熱量，變?yōu)檎羝?，蒸汽沿著上升?2上升，并在汽包8內(nèi)匯集，最終由汽包8上的蒸汽出口 7流出。
[0041 ]通過(guò)合理設(shè)計(jì)汽包8的高度，可以控制水在汽包8和殼程筒體內(nèi)循環(huán)的速度，顯著提高U形外管內(nèi)水的流動(dòng)速度，從而提高U形管殼式換熱部的換熱效率。
[0042]此外，由于U形管殼式換熱部的殼層空間較小，流速較快，因此具有較高的換熱效率。同時(shí)，由于在U形管殼式換熱部上方設(shè)置有汽包，能夠保證換熱系統(tǒng)在調(diào)節(jié)負(fù)荷時(shí)的抗干擾能力。
[0043]
以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的【具體實(shí)施方式】。顯然，根據(jù)本說(shuō)明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種換熱器，其特征在于，包括U形管殼式換熱部和汽包，所述的汽包設(shè)置在所述的U形管殼式換熱部的上方，所述的汽包上設(shè)有蒸汽出口和液相入口，所述的U形管殼式換熱部包括U形外管和套設(shè)于所述的U形外管內(nèi)的U形換熱管，所述的汽包通過(guò)上升管和下降管與所述的U形外管分別連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱器，其特征在于，所述的蒸汽出口的高度高于所述的液相入口的高度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱器，其特征在于，所述的U形外管包括第一直殼程筒體、第二直殼程筒體、U形殼程筒體，所述的U形殼程筒體的兩端分別與所述的第一直殼程筒體的一端和第二直殼程筒體的一端固定連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種換熱器，其特征在于，所述的U形管殼式換熱部還包括第一管板、第二管板，所述的第一直殼程筒體的另一端與所述的第一管板的一端固定連接，所述的第二直殼程筒體的另一端與所述的第二管板的一端固定連接，所述的U形換熱管通過(guò)所述的第一管板和第二管板與外界連通。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種換熱器，其特征在于，所述的U形管殼式換熱部還包括第一管箱和第二管箱，所述的第一管板的另一端與所述的第一管箱的一端固定連接，所述的第一管箱的另一端為管程介質(zhì)入口；所述的第二管板的另一端與所述的第二管箱的一端固定連接，所述的第二管箱的另一端為管程介質(zhì)出口，所述的第一管箱和第二管箱與所述的U形換熱管連通。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種換熱器，其特征在于，所述的第一管箱的另一端和第二管箱的另一端還分別設(shè)置有第一管箱法蘭和第二管箱法蘭，所述的第一管箱法蘭的中心和第二管箱法蘭的中心為通孔，所述的第一管箱和第二管箱通過(guò)所述的通孔與外界連通。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱器，其特征在于，所述的汽包上還設(shè)有安全閥。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱器，其特征在于，所述的上升管的一端連接于所述汽包的側(cè)面，所述的上升管的另一端連接于所述的U形外管的上面。9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的一種換熱器，其特征在于，所述的上升管的數(shù)量至少一根。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱器，其特征在于，所述的下降管的一端連接于所述的汽包的底面，所述的下降管的另一端連接于所述的U形外管的底面。11.根據(jù)權(quán)利要求1或10所述的一種換熱器，其特征在于，所述的下降管的數(shù)量至少一根。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱器，其特征在于，所述的U形換熱管的直臂段內(nèi)設(shè)置有定距桿，所述的定距桿上設(shè)置有支撐板。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱器，其特征在于，所述的U形管殼式換熱部和所述的汽包之間還設(shè)置有支撐件，用于支撐汽包。
【文檔編號(hào)】F28D7/06GK105823350SQ201610177416
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月25日
【發(fā)明人】余志勇, 李心, 陳明強(qiáng), 唐亞平, 胡中, 孫峰, 王伊娜
【申請(qǐng)人】青海中控太陽(yáng)能發(fā)電有限公司