CN105444604A - 一种板式换热器的壳体结构 - Google Patents

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CN105444604A CN201510904249.XA CN201510904249A CN105444604A CN 105444604 A CN105444604 A CN 105444604A CN 201510904249 A CN201510904249 A CN 201510904249A CN 105444604 A CN105444604 A CN 105444604A
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吴俐俊
单方坚
张晓君
鞠贵冬
苑昭阔
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall

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Abstract

本发明公开了一种板式换热器的壳体结构，包括芯体外壳、高温流体入口、高温流体出口、高温侧膨胀节、低温流体入口、低温流体出口、低温侧膨胀节、芯体端板、金属扰性结构，所述壳体结构是由芯体外壳依次连接高温流体入口、高温侧膨胀节、高温流体出口形成高温流体通道，并且依次连接低温流体入口、低温侧膨胀节、低温流体出口形成低温流体通道；所述壳体结构还设有热应力补偿结构，用于补偿板片内部温度差带来的热应力。本发明具有良好的补偿热应力的能力，大大增长了板式换热器的使用寿命；用于高温烟气余热回收利用中，连接方式全部采用焊接的形式，以保证设备的安全运行；在中低温环境下连接方式采用部分法兰连接，便于换热器拆卸清洗。

Description

一种板式换热器的壳体结构
技术领域
本发明属于余热回收节能设备技术领域，涉及一种板式换热器的壳体结构。
背景技术
随着焊接工艺的提高，在余热回收行业中全焊式板式换热器越来越受到重视。其结构紧凑、占地面积小，承压能力高、耐高温且运行可靠稳定，换热能力强，适用范围更广，融合了传统板式及管式换热器的优点。正是由于这些优点使得全焊式板式换热器能够在条件恶劣的环境中运行。
另一方面，现有技术中的全焊式板式换热器在高温运行上并没有热应力补偿结构。专利公开号为CN103759288A的发明专利提供了一种新型板式空气预热器，该发明由于进出口管路直接焊接在芯体外壳上，当产生热应力时，芯体内板束由于烟气温而将产生热应力对板束造成破坏，这对换热设备的运行及安全生产带来很大的隐患，同时使设备的使用寿命大大降低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有全焊式板式换热器在中高温介质运行中没有热应力补偿结构的缺点，提供一种新型的板式换热器的壳体结构。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种板式换热器的壳体结构，包括芯体外壳、高温流体入口、高温流体出口、高温侧膨胀节、低温流体入口、低温流体出口、低温侧膨胀节、芯体端板、金属扰性结构，所述壳体结构是由芯体外壳依次连接高温流体入口、高温侧膨胀节、高温流体出口形成高温流体通道，并且依次连接低温流体入口、低温侧膨胀节、低温流体出口形成低温流体通道；所述壳体结构还设有热应力补偿结构，用于补偿板片内部温度差带来的热应力。
进一步，所述热应力补偿结构包括设置于芯体外壳高温流体入口的高温侧膨胀节和设置于芯体外壳低温流体出口的低温侧膨胀节。
高温膨胀节安装于芯体内部：其一端与芯体外壳连接，另一端与芯体端板及高温流体入口连接；低温膨胀节安装于芯体外部，一端与芯体连接，一端与低温流体出口连接。
所述高温侧膨胀节、低温侧膨胀节为方形金属膨胀节。
所述的方形金属膨胀节内部设有金属波纹扰性结构。
所述金属波纹扰性结构是满足高温及低温条件使用的金属波纹管或是有补偿应力能力的金属弹性结构。
所述的金属波纹扰性结构的长度为10-100mm。
当用于高温烟气或者对密封圈有腐蚀的介质时，芯体外壳与高温流体入口、高温侧膨胀节、高温流体出口、低温流体入口、低温侧膨胀节、低温流体出口之间全部通过焊接连接。
当用于高温烟气或者对密封圈有腐蚀的介质时，为了设备安全运行考虑，连接方式全部采用焊接。当用于中低温换热时，连接方式可以采用部分法兰连接；当用于中低温换热时，并且换热介质对密封圈没有腐蚀的时候，两侧流体温度较高的一侧可以采用法兰连接，方便换热器拆卸清洗。
所述中低温的范围是0-300℃。
高温、低温两流体只有温度较高的一侧设有高温、低温膨胀节用于补偿热应力，而两流体冷端侧直接连接在芯体外壳上，不设有膨胀节。
由于采用上述技术方案，本发明提供的一种全焊式板式换热器的新型壳体具有以下有益效果：
本发明提供的一种板式换热器的新型壳体，其具有抵抗热应力造成板束破坏形变的能力，避免了传热过程中由于介质温度大幅变化产生较大热应力对板束造成形变破坏，大大延长了板式换热器的使用寿命。该新型壳体具有制造成本低，加工方便，制作简单等优点；用于高温烟气余热回收利用中，以及用于含硫等介质换热时，连接方式全部采用焊接的形式，以保证设备的安全运行；在中低温环境下连接方式采用部分法兰连接，便于换热器拆卸清洗。并且在低温流体通道及高温流体通道均设置了膨胀节，以便消除温度场不均匀造成的不同方向上的热应力。
附图说明
图1为本发明实施例中全焊式板式换热器新型壳体的结构示意图。
图2为本发明实施例安装结构示意图。
图3为本发明实施例膨胀节结构示意图。
附图标注：
1芯体外壳，2高温流体入口，
3高温流体出口，4高温侧膨胀节，
5低温流体入口，6低温流体出口，
7低温侧膨胀节，8芯体端板，
9金属扰性结构。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种板式换热器的新型壳体，包括了芯体外壳1、高温流体入口2、高温流体出口3、高温侧膨胀节4、低温流体入口5、低温流体出口6、低温侧膨胀节7、芯体端板8、金属扰性结构9。所述全焊式板式换热器新型壳体是由芯体外壳1依次焊接或者采用法兰连接高温流入口2、高温侧膨胀节4、高温流体出口3形成高温流体通道，并且依次焊接或者采用法兰连接低温流体入口5、低温侧膨胀节4、低温流体出口6形成低温流体通道。
参考图1、2，高温、低温两流体只有温度较高的一侧高温流体入口2、低温流体出口6分别设有高温膨胀节4、低温膨胀节7用于补偿热应力，而两流体冷端高温流体出口3、低温流体入口5则直接焊接在芯体外壳1上，不设有膨胀节。
参考图2，高温膨胀节4一端与芯体外壳1连接，另一端与芯体端板8及高温流体入口2连接，即高温膨胀节4安装于芯体外壳1内部。低温膨胀节7安装于芯体外壳1外部，一端与芯体外壳1连接，一端与低温流体出口6连接。这样使得该壳体具有补偿不同方向上热应力的能力。
参考图3，高温膨胀节4、低温膨胀节7为方形金属膨胀节，其方形法兰盘10尺寸视壳体而定，内部设有10-100mm长度的金属波纹扰性结构9，其中金属波纹扰性结构是可以满足高温及低温条件使用的金属波纹管或是有一定补偿应力能力的金属弹性结构，膨胀节及内部扰性结构采用材料即可，此不赘述。
本发明通过上述结构补偿温度差带来的热应力，使换热器具有自动补偿热应力的能力。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种板式换热器的壳体结构，其特征在于：包括芯体外壳(1)、高温流体入口(2)、高温流体出口(3)、高温侧膨胀节(4)、低温流体入口(5)、低温流体出口(6)、低温侧膨胀节(7)、芯体端板(8)、金属扰性结构(9)，所述壳体结构是由芯体外壳(1)依次连接高温流体入口(2)、高温侧膨胀节(4)、高温流体出口(3)形成高温流体通道，并且依次连接低温流体入口(5)、低温侧膨胀节(4)、低温流体出口(6)形成低温流体通道；所述壳体结构还设有热应力补偿结构。
2.根据权利要求1所述的板式换热器的壳体结构，其特征在于：所述热应力补偿结构包括设置于芯体外壳(1)高温流体入口(2)的高温侧膨胀节(4)和设置于芯体外壳(1)低温流体出口(6)的低温侧膨胀节(7)。
3.根据权利要求2所述的板式换热器的壳体结构，其特征在于：高温膨胀节(4)安装于芯体内部：其一端与芯体外壳(1)连接，另一端与芯体端板(8)及高温流体入口(2)连接；低温膨胀节(7)安装于芯体外部，一端与芯体(1)连接，一端与低温流体出口(6)连接。
4.根据权利要求2所述的板式换热器的壳体结构，其特征在于：所述高温侧膨胀节(4)、低温侧膨胀节(7)为方形金属膨胀节。
5.根据权利要求4所述的板式换热器的壳体结构，其特征在于：所述的方形金属膨胀节内部设有金属波纹扰性结构(9)。
6.根据权利要求5所述的板式换热器的壳体结构，其特征在于：所述金属波纹扰性结构(9)是满足高温及低温条件使用的金属波纹管或是有补偿应力能力的金属弹性结构。
7.根据权利要求5所述的板式换热器的壳体结构，其特征在于：所述的金属波纹扰性结构(9)的长度为10-100mm。
8.根据权利要求1所述的板式换热器的壳体结构，其特征在于：
当用于高温烟气或者对密封圈有腐蚀的介质时，芯体外壳(1)与高温流体入口(2)、高温侧膨胀节(4)、高温流体出口(3)、低温流体入口(5)、低温侧膨胀节(4)、低温流体出口(6)之间全部通过焊接连接。
9.根据权利要求1所述的板式换热器的壳体结构，其特征在于：
当用于中低温换热时，芯体外壳(1)与高温流体入口(2)、高温侧膨胀节(4)、高温流体出口(3)、低温流体入口(5)、低温侧膨胀节(4)、低温流体出口(6)之间采用部分法兰连接。
10.根据权利要求9所述的板式换热器的壳体结构，其特征在于：所述中低温的范围是0-300℃。
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