CN101377390B - 一种固定管板式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固定管板式换热器，它包括壳体、鞍式支座、接管，壳体连接管板，管板的外侧连接前后端管箱，在管板的外侧与前后端管箱之间设有介质流动空间，在管板之间连接有换热管，换热管在壳体内，在前后端管箱上设有介质进口接管和介质出口接管。本发明能使前后端管箱厚度较薄，能节省大量的制造材料及焊接、无损检测等工艺过程，并使得本发明的制造成本较低。本发明可使得进入管箱内的介质流体均匀分布，且流速相对较小，大幅提高了换热效果；本发明还使得管程在工作过程中产生的介质流体能全部流出。本发明的这种径向密封结构使得其在工作压力较高的场合使用时密封性较好，可靠性较高，其工作压力可达到五十兆帕。

Description

一种固定管板式换热器

技术领域：

本发明涉及一种换热设备，尤其是一种固定管板式换热器。

背景技术：

在工业化超临界流体萃取过程中，常常要用到固定管板换热器。现有的固定管板换热器是按照我国GB151标准设计的，它包括前端管箱、管板、壳程、管程、后端管箱及介质进出口接管。其结构的前后端管箱均由法兰、筒节、封头锻焊而成，其与管板之间的密封采用金属平垫密封，在工作压力较高的场合使用时，此结构需要体积较大、壁较厚的前后端管箱，使得其制造成本较高，而且其密封问题难以解决，在其使用时可靠性较差。到目前为止，解决高压场合换热问题大多是采用套管换热器，而套管换热器存在体积较大，制造成本较高，换热效率较差的缺陷。

发明内容：

本发明的目的是：提供一种制造成本较低、密封性较好、使用时可靠性较高、换热效率较高，并能配套使用于工业化超临界流体萃取过程中、保证流体介质相变过程能量平衡的固定管板式换热器，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：它包括壳体1和用于支撑壳体1并连接于其外部的鞍式支座2，在壳体1上设有可与其内部连通的接管3，在壳体1的左右端部通过拉杆4连接有管板5，在两个管板5的外侧分别通过螺栓6连接有前端管箱7和后端管箱8，并且在管板5的外侧与前端管箱7和后端管箱8之间设有介质流动空间9，在两个管板5之间分别连接有与其外侧的介质流动空间9相通的换热管10，并且换热管10设在壳体1内；在前端管箱7和后端管箱8上分别设有可与介质流动空间9相通的介质进口接管11和介质出口接管12。

上述的固定管板式换热器中，在前端管箱7处于介质流动空间9的一侧开有锥形凹槽13，介质进口接管11设在锥形凹槽13的锥形顶端，在后端管箱8处于介质流动空间9的一侧开有平底式凹槽14，介质出口接管12设在平底式凹槽14下底端的边沿上。

前述的固定管板式换热器中，连接在两个管板5之间的换热管10均匀排布成正三棱柱形。

前述的固定管板式换热器中，在管板5的外端面上开有环形的密封槽15，在密封槽15内设有形成径向密封的O型密封圈16。

前述的固定管板式换热器中，前端管箱7和后端管箱8的两端面均为平盖平底式封头，并且前端管箱7和后端管箱8的直径与管板5的直径相同。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明在管板的外侧与前端管箱和后端管箱之间设有介质流动空间，并且将前后端管箱均制作成平盖和平底的封头，将前后端管箱直径制作成与管板直径相同的整体结构，这样前后端管箱与管板之间不需要法兰就能通过螺栓直接连接，也不需要另行设置筒节，并且前后端管箱厚度较薄，这样不仅大大减小了整个换热器的尺寸，而且还节省了大量的制造材料及焊接、无损检测等工艺过程，使得本发明的制造成本较低。另外，本发明在前端管箱处于介质流动空间的一侧开有锥形凹槽，并将介质进口接管的出口设在锥形凹槽的锥形顶端，并将换热管均匀排布成正三棱柱形，这样可使得进入管箱内的介质流体均匀分布，且流速相对较小，大幅提高了换热效果；本发明在后端管箱处于介质流动空间的一侧开有平底式凹槽，并将介质出口接管的入口设在平底式凹槽下底端的边沿上，使得管程在工作过程中产生的介质流体能全部流出。再就是，经过多次试验证明，本发明在管板上所设的环形的密封槽和在密封槽内放置可形成径向密封的O型密封圈，这种径向密封结构使得本发明在工作压力较高的场合使用时密封性更好，可靠性更高；经过测试，本发明的工作压力可达到五十兆帕。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的外部结构示意图；

图3是本发明A部分的放大示意图；

附图的标记为：1-壳体，2-鞍式支座，3-接管，4-拉杆，5-管板，6-螺栓，7-前端管箱，8-后端管箱，9-介质流动空间，10-换热管，11-介质进口接管，12-介质出口接管，13-锥形凹槽，14-平底式凹槽，15-密封槽，16-O型密封圈。

具体实施方式：

本发明的实施例：本发明的结构如图1所示，它包括现有固定管板式换热器构造的壳体1和用于支撑壳体1并连接于其外部的鞍式支座2(如图2所示)，在壳体1的上壁和下壁各安装一根可与其内部连通的接管3，可供介质流体进出壳体1内部，且为了使壳体1内的介质流体能与管程内的介质流体充分换热，将接管3分别安装在壳体1上壁的左端和壳体1下壁的右端，在壳体1的左右端部通过拉杆4各连接一块管板5，在两个管板5的外侧分别通过螺栓6连接上前端管箱7和后端管箱8，并且在管板5的外侧与前端管箱7和后端管箱8之间各设置一个介质流动空间9，在两个管板5之间分别连接上换热管10，使得换热管10与两个管板5外侧的介质流动空间9相通，并且是将换热管10安装在壳体1内，为了便于壳程内的介质流体的均匀分布，可将连接在两个管板5之间的换热管10均匀排布成正三棱柱形；在前端管箱7和后端管箱8上分别安装上可与介质流动空间9相通的介质进口接管11和介质出口接管12，为了使管程内的介质流体的流速不至于过快，可以在前端管箱7处于介质流动空间9的一侧开一个锥形凹槽13，并将介质进口接管11安装在锥形凹槽13的锥形顶端，为了使管程内的介质流体能通过介质出口接管12全部流出，在后端管箱8处于介质流动空间9的一侧开有平底式凹槽14，并将介质出口接管12安装在平底式凹槽14下底端的边沿上；为了使本发明在工作压力较高的场合使用时密封性较好，可以在管板5的外端面上各开一道环形的密封槽15(如图3所示)，在每道密封槽15内放置一条O型密封圈16，使得在前端管箱7和管板5之间、后端管箱8和管板5之间均形成径向密封，为了前端管箱7和后端管箱8与管板5之间不需要法兰就能通过螺栓6直接连接，可以将前端管箱7和后端管箱8的两个端面均制作成平盖平底式封头，并且使前端管箱7和后端管箱8的直径与管板5的直径相同。

本发明在使用时，A介质流体从安装在壳体1下壁的接管3流入壳体内，与壳体1内部的换热管10外壁充分接触后，从安装在壳体1上壁的接管3流出；B介质流体从安装在前端管箱7内的介质进口接管11流入，经过换热管10内部后，从安装在后端管箱8内的介质出口接管12流出。如果A介质流体的温度高于B介质流体，热量便通过换热管10的管壁由A介质流体传递给B介质流体；反之，热量则通过换热管10的管壁由B介质流体传递给A介质流体。

Claims (4)

1.一种固定管板式换热器，它包括壳体(1)和用于支撑壳体(1)并连接于其外部的鞍式支座(2)，在壳体(1)上设有可与其内部连通的接管(3)，其特征在于：在壳体(1)的左右端部通过拉杆(4)连接有管板(5)，在两个所述管板(5)的外侧分别通过螺栓(6)连接有前端管箱(7)和后端管箱(8)，并且在管板(5)的外侧与前端管箱(7)和后端管箱(8)之间设有介质流动空间(9)，在两个所述管板(5)之间分别连接有与其外侧的介质流动空间(9)相通的换热管(10)，并且换热管(10)设在壳体(1)内；在前端管箱(7)和后端管箱(8)上分别设有可与介质流动空间(9)相通的介质进口接管(11)和介质出口接管(12)；在前端管箱(7)处于介质流动空间(9)的一侧开有锥形凹槽(13)，介质进口接管(11)设在锥形凹槽(13)的锥形顶端，在后端管箱(8)处于介质流动空间(9)的一侧开有平底式凹槽(14)，介质出口接管(12)设在平底式凹槽(14)下底端的边沿上。

2.根据权利要求1所述的固定管板式换热器，其特征在于：连接在两个所述管板(5)之间的换热管(10)均匀排布成正三棱柱形。

3.根据权利要求1所述的固定管板式换热器，其特征在于：在管板(5)的外端面上开有环形的密封槽(15)，在密封槽(15)内设有形成径向密封的O型密封圈(16)。

4.根据权利要求1所述的固定管板式换热器，其特征在于：前端管箱(7)和后端管箱(8)的两端面均为平盖平底式封头，并且前端管箱(7)和后端管箱(8)的直径与管板(5)的直径相同。

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