CN106091756A

CN106091756A - 一种新型集成低振一体化冷却装置

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Publication number: CN106091756A
Application number: CN201610421705.XA
Authority: CN
Inventors: 李斌; 蔡标华; 俞健; 谢江辉; 张德满; 尚进; 李伟; 白亚鹤; 秦子明; 陈国锋; 严智远; 唐昉; 石兆存
Original assignee: 719th Research Institute of CSIC
Current assignee: 719th Research Institute of CSIC
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2016-06-13
Publication date: 2016-11-09

Abstract

本发明公开了一种新型集成低振一体化冷却装置，包括筒体、法兰盖板、冷却板片、高温流体管路及与之配合的高温介质管路法兰、低温流体管路及与之配合的低温介质管路法兰，所述筒体与法兰盖板通过螺母、螺柱和垫片连接，所述高温流体管路上设有冷却板片，该高温流体管路设置在筒体内并固定在法兰盖板上，所述高温流体管路两端分别与设置在法兰盖板一侧的两个高温介质管路法兰连接，高温管路连接法兰、高温流体管路、冷却板片和法兰盖板为一体式，所述低温介质管路法兰对称的设置在筒体底部的外侧。该冷却装置耐高压、高效、结构紧凑体积小，重量轻，抗腐蚀性高，能轻松的完成清洗和检修。

Description

一种新型集成低振一体化冷却装置

技术领域

本发明属于换热领域，尤其涉及一种新型集成低振一体化冷却装置。

背景技术

冷却装置是换热系统中的关键设备，广泛应用于化工、石油、动力、制冷、核电、船舶系统中。其主要功能是通过热交换，用低温流体冷却高温流体。目前，技术较为成熟的冷却装置型式主要有管式冷却装置和板式冷却装置，前者承压性能好但体积大、冷却性能较差，后者冷却性能较强、体积小但承压性能较差，一般不超过1.0MPa。根据冷却装置的发展要求，需解决冷却装置换热效率低、容易堵塞、清洗检修困难的问题，急需发展体积小、换热效率高、可靠性好、检修方便的换热部件。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种新型集成低振一体化冷却装置，该冷却装置耐高压、高效、结构紧凑体积小，重量轻，抗腐蚀性高，能轻松的完成清洗和检修。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种新型集成低振一体化冷却装置，包括筒体、法兰盖板、冷却板片、高温流体管路及与之配合的高温介质管路法兰、低温流体管路及与之配合的低温介质管路法兰，所述筒体与法兰盖板通过螺母、螺柱和垫片连接，所述高温流体管路上设有冷却板片，该高温流体管路设置在筒体内并固定在法兰盖板上，所述高温流体管路两端分别与设置在法兰盖板一侧的两个高温介质管路法兰连接，高温管路连接法兰、高温流体管路、冷却板片和法兰盖板为一体式，所述低温介质管路法兰对称的设置在筒体底部的外侧，所述筒体、法兰盖板、高温介质管路法兰的材质为Ti-2-B1钛合金，冷却板片的材质为Ti-1-B1钛合金，所述Ti-1-B1钛合金各成分重量百分比如下：

Fe 0～0.06％，

C 0～0.03％，

O 0～0.055％，

N 0～0.01％，

H 0～0.012％，

Ti 95～99.99％，

其它杂质总量 0～0.30％，

所述Ti-2-B1钛合金各成分重量百分比如下：

Fe 0～0.30％，

C 0～0.10％，

O 0～0.25％，

N 0～0.05％，

H 0～0.015％，

Ti 95～99.99％，

其它杂质总量 0～0.40％。

在上述技术方案中，所述筒体包括依次焊接的后端盖板、壳体和设备法兰，所述设备法兰与法兰盖板连接，且设备法兰与法兰盖板之间设有密封垫。

在上述技术方案中，所述螺母、螺柱的材质为30CrMo，所述螺柱外设有电绝缘套筒，所述垫片为聚四氟乙烯包覆的绝缘垫片。

在上述技术方案中，所述冷却板片为波纹式冷却板片，所述波纹式冷却板片上设有与其一体的支撑筋。

在上述技术方案中，所述波纹式冷却板片为人字形波纹板片，两个人字形波纹板片通过孔焊接形成板对，板对通过周边外圆焊接形成板束，该波纹式冷却板片采用整体落料一次压制成形，采用覆膜软加工，所述人字形波纹板片相互叠压形成蜂窝多孔流道。

在上述技术方案中，所述波纹式冷却板片的厚度为0.8—1.2mm。

在上述技术方案中，所述人字形波纹板片板对之间的间隙为2.5—3.5mm。

在上述技术方案中，所述高温介质管路法兰为松套法兰。

在上述技术方案中，所述波纹式冷却板片对采用护罩全充氩保护激光焊接，壳体与后端盖板、设备法兰采用铜护罩保护氩弧焊焊接，高温介质管路法兰与法兰盖板采用铜护罩保护氩弧焊焊接。

在上述技术方案中，该新型集成低振一体化冷却装置外表面设有用于电绝缘的陶瓷喷涂层。

本法明的有益效果是：

1、该装置采用钛合金材料制备，具有重量轻、无磁性、抗压和奶海水及其他介质腐蚀的优点，可靠性和安全性有显著提高。高温管路连接法兰、高温流体管路、冷却板片和法兰盖板为一体式可抽出设计，方便清洗和检修；

2、筒体采用后端盖板、壳体和设备法兰三段式连接，筒体和法兰盖板通过螺母、螺柱和垫片连接，使得该冷却装置形成压力容器，抗压能力强；

3、冷却板片采用人字形波纹式冷却板片，从多板间触点增加抗压力和抗冲击力，冷却板片相互叠压形成蜂窝多孔流道，符合消声原理，有效降低由于流体扰动引发的设备振动噪声；

4. 人字形波纹板片板对之间的间隙为2.5—3.5mm，进一步降低流体噪声，同时增加该冷却装置的抗污性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中单片冷却板片的结构示意图。

其中：1.后端盖板，2.壳体，3.设备法兰，4.密封垫，5.法兰盖板，6.螺母，7.螺柱，8.高温介质管路法兰，9.垫片，10.电绝缘套筒，11.冷却板片，12.支撑筋，13.低温介质管路法兰。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示的一种新型集成低振一体化冷却装置，包括筒体、法兰盖板5、冷却板片11、高温流体管路及与之配合的高温介质管路法兰8、低温流体管路及与之配合的低温介质管路法兰13，所述筒体与法兰盖板5通过螺母6、螺柱7和垫片9连接，所述高温流体管路上设有冷却板片11，该高温流体管路设置在筒体内并固定在法兰盖板5上，所述高温流体管路两端分别与设置在法兰盖板一侧的两个高温介质管路法兰8连接，高温管路连接法兰8、高温流体管路、冷却板片11和法兰盖板5为一体式，所述低温介质管路法兰13对称的设置在筒体底部的外侧，所述筒体、法兰盖板5、高温介质管路法兰8的材质为Ti-2-B1钛合金，冷却板片的材质为Ti-1-B1钛合金，所述Ti-1-B1钛合金各成分重量百分比如下：

Fe 0～0.06％，

C 0～0.03％，

O 0～0.055％，

N 0～0.01％，

H 0～0.012％，

Ti 95～99.99％，

其它杂质总量 0～0.30％，

所述Ti-2-B1钛合金各成分重量百分比如下：

Fe 0～0.30％，

C 0～0.10％，

O 0～0.25％，

N 0～0.05％，

H 0～0.015％，

Ti 95～99.99％，

其它杂质总量 0～0.40％。

在上述技术方案中，所述筒体包括依次焊接的后端盖板1、壳体2和设备法兰3，所述设备法兰3与法兰盖板5连接，且设备法兰3与法兰盖板5之间设有密封垫4。筒体采用三段式结构，可以采用焊接的形式连接，降低加工难度。

在上述技术方案中，所述螺母6、螺柱7的材质为30CrMo，所述螺柱7外设有电绝缘套筒10，所述垫片9为聚四氟乙烯包覆的绝缘垫片。增加电绝缘套筒10和垫片9，实现不同电位间的金属隔离，防止该冷却装置被腐蚀。

在上述技术方案中，所述冷却板片11为波纹式冷却板片，所述波纹式冷却板片上设有与其一体的支撑筋12。设置支撑筋12能极大程度的提高波纹式冷却板片的板束间可靠性和稳定性。

在上述技术方案中，所述波纹式冷却板片为人字形波纹板片，两个人字形波纹板片通过孔焊接形成板对，板对通过周边外圆焊接形成板束，从多板间触点增加抗压力和抗冲击力，该波纹式冷却板片采用整体落料一次压制成形，采用覆膜软加工，所述人字形波纹板片相互叠压形成蜂窝多孔流道，符合消声原理，流体流过时可起到消声作用，流体通过角孔分配到各个板间通道中，整体流道中分布均匀，可有效降低由于流体流动引发设备的振动噪声，单片板片需要进行100%渗透检测。

在上述技术方案中，所述波纹式冷却板片的厚度为0.8—1.2mm。该波纹式冷却板片太厚则换热效率太低，太薄则强度降低太多。

在上述技术方案中，所述人字形波纹板片板对之间的间隙为2.5—3.5mm。适当增大板对间间隙能降低介质流速，减小流噪声，同时增加冷却装置的抗污性能，板对间隙过大则会影响换热效率。

在上述技术方案中，所述高温介质管路法兰8为松套法兰。松套法兰可以方便管路连接。

在上述技术方案中，所述波纹式冷却板片对采用护罩全充氩保护激光焊接，壳体2与后端盖板1、设备法兰3采用铜护罩保护氩弧焊焊接，高温介质管路法兰8与法兰盖板5采用铜护罩保护氩弧焊焊接。所有焊接部位焊后均进行100%的液体渗透检测和超声波检测。

在上述技术方案中，该新型集成低振一体化冷却装置外表面设有用于电绝缘的陶瓷喷涂层。设置陶瓷喷涂层，能有效地防止该冷却装置外壳与其它设备产生电化学腐蚀。

本实施例中，取板对间隙为3mm，板片数量为70片，板束高度为280mm，人字形波纹式冷却板片的直径为300mm，高温介质经底部的高温介质管路法兰进入该冷却装置并流经人字形波纹散热板片后，从上部的高温介质管路法兰出来，低温介质经该冷却装置上部的低温介质法兰进入该冷却装置，并从下部的低温介质法兰流出，试验数据：

1)介质：淡水、海水、油；

2)换热面积：～5m²；

3)额定工作压力：4MPa；

4)外形尺寸：直径～500mm，长度～510mm；筒体壁厚为～10mm；

5)重量：～250kg（干重）；

6)接口方式：活套法兰连接；

7)压力损失：50kPa；

经测试，该新型集成低振一体化冷却装置的性能参数如下：

冷却介质流量：50t/h；

被冷却介质流量：50t/h；

波纹深度：3mm；

换热功率：200kW；

总传热系数：≥3000W/㎡.K；

污垢系数：0.00002;

空气噪声：68dB（50t/h，压降25kPa）。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种新型集成低振一体化冷却装置，其特征是：包括筒体、法兰盖板、冷却板片、高温流体管路及与之配合的高温介质管路法兰、低温流体管路及与之配合的低温介质管路法兰，所述筒体与法兰盖板通过螺母、螺柱和垫片连接，所述高温流体管路上设有冷却板片，该高温流体管路设置在筒体内并固定在法兰盖板上，所述高温流体管路两端分别与设置在法兰盖板一侧的两个高温介质管路法兰连接，高温管路连接法兰、高温流体管路、冷却板片和法兰盖板为一体式，所述低温介质管路法兰对称的设置在筒体底部的外侧，所述筒体、法兰盖板、高温介质管路法兰的材质为Ti-2-B1钛合金，冷却板片的材质为Ti-1-B1钛合金，所述Ti-1-B1钛合金各成分重量百分比如下：0～0.06％的Fe，0～0.03％的C，0～0.055％的O，0～0.01％的N，0～0.012％的H，95～99.99％的Ti，0～0.30％的其它杂质；所述Ti-2-B1钛合金各成分重量百分比如下：0～0.30％的Fe，0～0.10％的C，0～0.25％的O，0～0.05％的N，0～0.015％的H，95～99.99％的Ti ，0～0.40％的其它杂质。

2.根据权利要求1所述的一种新型集成低振一体化冷却装置，其特征是：所述筒体包括依次焊接的后端盖板、壳体和设备法兰，所述设备法兰与法兰盖板连接，且设备法兰与法兰盖板之间设有密封垫。

3.根据权利要求1所述的一种新型集成低振一体化冷却装置，其特征是：所述螺母、螺柱的材质为30CrMo，所述螺柱外设有电绝缘套筒，所述垫片为聚四氟乙烯包覆的绝缘垫片。

4.根据权利要求1所述的一种新型集成低振一体化冷却装置，其特征是：所述冷却板片为波纹式冷却板片，所述波纹式冷却板片上设有与其一体的支撑筋。

5.根据权利要求4所述的一种新型集成低振一体化冷却装置，其特征是：所述波纹式冷却板片为人字形波纹板片，两个人字形波纹板片通过孔焊接形成板对，板对通过周边外圆焊接形成板束，该波纹式冷却板片采用整体落料一次压制成形，采用覆膜软加工，所述人字形波纹板片相互叠加形成蜂窝多孔流道。

6.根据权利要求4所述的一种新型集成低振一体化冷却装置，其特征是：所述波纹式冷却板片的厚度为0.8—1.2mm。

7.根据权利要求4所述的一种新型集成低振一体化冷却装置，其特征是：所述人字形波纹板片板对之间的间隙为2.5—3.5mm。

8.根据权利要求1所述的一种新型集成低振一体化冷却装置，其特征是：所述高温截止介质管路法兰为松套法兰。

9.根据权利要求1所述的一种新型集成低振一体化冷却装置，其特征是：所述冷却板片对采用护罩全充氩保护激光焊接，壳体与后端盖板、设备法兰采用铜护罩保护氩弧焊焊接，高温截止介质管路法兰与法兰盖板采用铜护罩保护氩弧焊焊接。

10.根据权利要求1所述的一种新型集成低振一体化冷却装置，其特征是：该新型集成低振一体化冷却装置外表面设有用于电绝缘的陶瓷喷涂层。