CN106546111A - 一种管壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明属于换热器领域，公开了一种管壳式换热器，包括管箱以及与管箱连接的壳体，所述壳体内设有若干组U形换热管，所述U形换热管的弯管部分处设置有弯管支撑件，且弯曲半径最小的一组U形换热管倾斜布置。本发明通过在U形换热管的弯管部分处设置弯管支撑件，能够有效减小各U形换热管之间由于流体冲击而产生的振动和碰撞，避免了换热管的泄漏损坏，延长了换热器的使用寿命。通过将弯曲半径最小的一组U形换热管倾斜设置，在不改变换热器壳体直径的基础上，增加了布管数量，提高了换热效率。

Description

一种管壳式换热器

技术领域

本发明涉及一种换热器，尤其涉及一种管壳式换热器。

背景技术

芳烃是有机化工的重要原料，是作为衡量一个国家石化工业生产能力的标志之一。脱庚烷塔再沸器作为一种芳烃生产的重要部件之一，其功能的好坏对芳烃生产具有重大的影响。

现有的脱庚烷塔再沸器通常为U形管壳式换热器，在现有使用过程中，上述脱庚烷塔再沸器存在着以下几种问题：1、壳程出口下方的换热管，由于介质被充分加热，汽化程度增加，介质流速增大，导致该区域的换热管外壁被冲刷减薄至泄漏。2、通过对介质的流动状态分析，管束中段的上几层换热管处于介质的滞留区，易形成类似于缝隙腐蚀的自催化腐蚀环境，加快了该区域换热管外壁的腐蚀速率。3、在运行过程中，管束存在振动，导致换热管在折流板管孔处的端面摩擦减薄，导致换热管泄漏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管壳式换热器，以解决换热管损坏泄漏的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种管壳式换热器，包括管箱以及与管箱连接的壳体，所述壳体内设有若干组U形换热管，所述U形换热管的弯管部分处设置有弯管支撑件，且弯曲半径最小的一组U形换热管倾斜布置。

作为优选，所述弯管支撑件包括置于每组相邻两个U形换热管之间的扁钢，固接在扁钢一端的中间固定板，以及固接在扁钢另一端的防振圆弧板，所述中间固定板固接在壳体内。

作为优选，所述弯管支撑件包括若干钢板条，每个钢板条上均设有若干半圆形孔，相邻两个钢板条上相对的半圆形孔共同形成通孔，所述U形换热管的弯管部分穿过所述通孔设置，相邻两个钢板条之间固定连接。

作为优选，所述壳体内远离管箱的一端设有尾部支撑板，所述U形换热管穿过尾部支撑板设置，中间固定板固接在尾部支撑板上。

作为优选，所述壳体上设有壳程进口以及壳程出口，所述壳体内对应壳程进口的位置设有壳程进口支撑板，对应壳程出口的位置设有壳程出口支撑板。

作为优选，所述壳体内设有若干双弓形折流板，所述U形换热管穿过双弓形折流板设置。

作为优选，所述双弓形折流板包括沿指向U形换热管的弯管部分的方向依次交替设置的第一双弓形折流板和第二双弓形折流板。

作为优选，所述第二双弓形折流板指向壳程进口的一端开设有排液孔，指向壳程出口的一端开设有排气孔。

作为优选，所述壳体内设有滑道，所述滑道穿设于所述弓形折流板、壳程进口支撑板、壳程出口支撑板以及尾部支撑板上。

作为优选，所述第一双弓形折流板和第二双弓形折流板、壳程进口支撑板、壳程出口支撑板以及尾部支撑板上均设有滑道孔，所述滑道置于所述滑道孔内。

本发明的有益效果：

1、通过在U形换热管的弯管部分处设置有弯管支撑件，能够有效减小各U形换热管之间由于流体冲击而产生的振动和碰撞，避免了换热管的泄漏损坏，延长了换热器的使用寿命。

2、通过将弯曲半径最小的一组U形换热管倾斜设置，在不改变换热器壳体直径的基础上，增加了布管数量，提高了换热效率。

3、通过设置尾部支撑板，增加了整个管束的稳定性；通过设置壳程进口支撑板以及壳程出口支撑板，能够减小进料和出料时换热管的振动频率，从而减小管束的振动，避免换热管损坏泄漏。

4、通过设置双弓形折流板，不仅降低了壳程介质的流速，减小了壳程介质对U形换热管的冲刷腐蚀，延长了U形换热管的使用寿命，还降低壳程的横流速度，防止了管束的振动。

附图说明

图1是本发明管壳式换热器的整体结构示意图；

图2是本发明管壳式换热器的壳程进口支撑板的结构示意图；

图3是本发明管壳式换热器的壳程出口支撑板的结构示意图；

图4是本发明管壳式换热器的布管示意图；

图5是本发明管壳式换热器的尾部支撑板的结构示意图；

图6是本发明管壳式换热器的U形换热管弯管部分的支撑设计示意图；

图7是本发明管壳式换热器的弯管支撑件的结构示意图；

图8是本发明图7的A向结构示意图；

图9是本发明管壳式换热器的第一弓形折流板的结构示意图；

图10是本发明管壳式换热器的第二弓形折流板的结构示意图；

图11是本发明实施例2的管壳式换热器的弯管支撑件的结构示意图；

图12是本发明图11的A-A向剖视图。

图中：

1、管箱；2、壳体；3、U形换热管；4、弯管支撑件；5、尾部支撑板；6、壳程进口支撑板；7、壳程出口支撑板；8、双弓形折流板；9、滑道；10、滑道孔；21、壳程进口；22、壳程出口；41、扁钢；42、中间固定板；43、防振圆弧板；4a、钢板条；81、第一双弓形折流板；82、第二双弓形折流板；821、排液孔；822、排气孔。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

本实施例提供一种管壳式换热器，如图1所示，该管壳式换热器包括管箱1、与管箱1连接的壳体2以及位于壳体2内的若干组U形换热管3，上述若干组U形换热管3构成管束，在壳体2内还设有弯管支撑件4、尾部支撑板5、壳程进口支撑板6、壳程出口支撑板7、双弓形折流板8以及滑道9，其中上述U形换热管3穿设于弯管支撑件4、尾部支撑板5、壳程进口支撑板6、壳程出口支撑板7、双弓形折流板8上。

在壳体2的一侧设有壳程进口21，另一侧设有两个壳程出口22，在壳体2内对应壳程进口21的位置设有上述壳程进口支撑板6，在对应壳程出口22的位置设有壳程出口支撑板7。具体的该壳程进口支撑板6为全支撑板结构，如图2所示，在该壳程进口支撑板6上端对称设有两个滑道孔10，用于搭设滑道9；上述壳程出口支撑板7为异形板结构，如图3所示，其具体为近似T形结构，在其下端对称设有两个搭设滑道9的滑道孔10。通过设置壳程进口支撑板6和壳程出口支撑板7，能够减小进料和出料时U形换热管损3的振动频率，从而减小管束的振动，避免U形换热管3损坏泄漏。

上述若干组U形换热管3的弯管部分位于壳体2远离管箱1的一端，且该弯管部分的弯曲半径由小到大设置，即位于外侧的一组U形换热管3包裹位于内侧的那组U形换热管3，其中如图4所示，弯曲半径最小的一组U形换热管3倾斜设置，倾斜角度根据实际需要设置，本实施例中优选的设置为15°-30°。将弯曲半径最小的一组U形换热管3倾斜设置，在不改变换热器壳体直径的基础上，增加了布管数量，可有效地提高换热效率。

尾部支撑板5设置在壳体2远离管箱1的一端内，具体是设置在上述若干组U形换热管3设有弯管部分的一端，通过该尾部支撑板5增加了整个管束的稳定性，具体的，如图5所示，该尾部支撑板5中间设有矩形方孔51，其用于满足介质的流通即可。在其上下两端分别对称设有两个滑道孔10，用于搭设滑道9。

本实施例中，GB151-1999《管壳式换热器》以及GB/T151-2014《热交换器》中对U形换热管弯管部分的支撑提出了要求，即：如图6所示，U形换热管3的尾部靠近弯管部分起支撑作用的折流板，其结构尺寸A+B+C之和应不大于上述国家标准中的最大无支撑跨距。因此本实施例在U形换热管3的弯管部分处设置了上述弯管支撑件4，通过该弯管支撑件4实现对U形换热管3的弯管部分的支撑。

具体的，如图7以及图8所示，弯管支撑件4包括若干扁钢41、中间固定板42以及防振圆弧板43，其中扁钢41置于每组相邻两个U形换热管3之间，上述中间固定板42以及防振圆弧板43均垂直于扁钢41设置，具体是扁钢41的一端开槽与中间固定板42连接并焊牢，另一端开槽与防振圆弧板43连接并焊牢，形成稳固的弯管支撑件4。中间固定板42固接在尾部支撑板5上。在组装上述弯管支撑件4时，其组装过程为：在穿设U形换热管3前，中间固定板42先与尾部支撑板5焊牢，两边最外侧的扁钢41与中间固定板42采用连续焊焊牢，其余中间的扁钢41等间距点焊于中间固定板42上，在穿设U形换热管3完成后，安装防振圆弧板43，并与所有扁钢41焊牢。

通过设置上述弯管支撑件4，能够有效减小各U形换热管3之间由于流体冲击而产生的振动和碰撞，避免了U形换热管3的泄漏损坏，延长了换热器的使用寿命。

本实施例中，双弓形折流板8设置为多个，通过设置上述双弓形折流板8，不仅降低了壳程介质的流速，减小了壳程介质对U形换热管3的冲刷腐蚀，延长了U形换热管3的使用寿命，还降低壳程的横流速度，防止了管束的振动。

上述双弓形折流板8包括沿指向U形换热管3的弯管部分的方向依次交替设置的第一双弓形折流板81和第二双弓形折流板82，如图9所示，该第一双弓形折流板81上下两端对称设有两个滑道孔10，用于搭设滑道9。如图10所示，第二双弓形折流板82同样在上下两端对称设有用于搭设滑道9的两个滑道孔10。且第二双弓形折流板82指向壳程进口21的一端开设有排液孔821，指向壳程出口22的一端开设有排气孔822，通过设置排液孔821以及排气孔822，能够使液体以及气体流通更加顺畅，而且排气孔822的设置有效地解决了现有的管束中段的上几层U形换热管处于介质的滞留区，易形成类似于缝隙腐蚀的自催化腐蚀环境，导致U形换热管腐蚀泄漏的问题，延长U形换热管3的使用寿命。

本实施例中，在壳程进口支撑板6、壳程出口支撑板7以及尾部支撑板5上根据需要设置有排液孔或者排气孔，用于液体或气体的流通。

本实施例中，滑道9设置为多个，其均布的设置在壳体2内，其分别穿设在弓形折流板8以及尾部支撑板5的滑道孔10上，通过设置滑道9，一方面能够有效的增加了管束的刚度，避免了管束在吊装过程中U形换热管3出现过度弯曲以及烧结层脱落的现象，另一方面也便于抽装管束。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于弯管支撑件4的结构不同，其余结构均与实施例1相同，因此，本实施例不再对其余结构加以赘述，仅对本实施例的弯管支撑件4的结构加以说明。

如图11以及图12所示，本实施例的弯管支撑件4包括若干钢板条4a，每个钢板条4a上均设有若干半圆形孔(图中未示出)，相邻两个钢板条4a上相对的半圆形孔共同形成通孔，U形换热管3的弯管部分穿过通孔设置，相邻两个钢板条4a之间固定连接。在进行该弯管支撑件4的安装时，首先可以先制作出一块支撑板，该支撑板上开设有孔，其开孔与双弓形折流板8的开孔一致，可以和双弓形折流板8配制加工，完成后需沿每组U形换热管3的中心线(图12中所示的1、2、3等等)切割成数块钢板条4a，切割时，需控制各钢板条4a之间的间隙不能太大,且对每块钢板条4a进行编号，便于安装时对应。组装管束时，由内向外，每安装一组U形换热管3时，就在其两侧放入一块钢板条4a，再将相邻两块钢板条4a在可焊处(除管桥)进行连续焊接，随后安装相邻组的U形换热管3，依此类推，直到最外层的U形换热管3和钢板条4安装完毕。通过该种弯管支撑件4的结构，其可适用各种布管型式。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管壳式换热器，包括管箱(1)以及与管箱(1)连接的壳体(2)，所述壳体(2)内设有若干组U形换热管(3)，其特征在于，所述U形换热管(3)的弯管部分处设置有弯管支撑件(4)，且弯曲半径最小的一组U形换热管(3)倾斜布置。

2.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，所述弯管支撑件(4)包括置于每组相邻两个U形换热管(3)之间的扁钢(41)，固接在扁钢(41)一端的中间固定板(42)，以及固接在扁钢(41)另一端的防振圆弧板(43)，所述中间固定板(42)固接在壳体(2)内。

3.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，所述弯管支撑件(4)包括若干钢板条(4a)，每个钢板条(4a)上均设有若干半圆形孔，相邻两个钢板条(4a)上相对的半圆形孔共同形成通孔，所述U形换热管(3)的弯管部分穿过所述通孔设置，相邻两个钢板条(4a)之间固定连接。

4.根据权利要求2所述的管壳式换热器，其特征在于，所述壳体(2)内远离管箱(1)的一端设有尾部支撑板(5)，所述U形换热管(3)穿过尾部支撑板(5)设置，中间固定板(42)固接在尾部支撑板(5)上。

5.根据权利要求4所述的管壳式换热器，其特征在于，所述壳体(2)上设有壳程进口(21)以及壳程出口(22)，所述壳体(2)内对应壳程进口(21)的位置设有壳程进口支撑板(6)，对应壳程出口(22)的位置设有壳程出口支撑板(7)。

6.根据权利要求5所述的管壳式换热器，其特征在于，所述壳体(2)内设有若干双弓形折流板(8)，所述U形换热管(3)穿过双弓形折流板(8)设置。

7.根据权利要求6所述的管壳式换热器，其特征在于，所述双弓形折流板(8)包括沿指向U形换热管(3)的弯管部分的方向依次交替设置的第一双弓形折流板(81)和第二双弓形折流板(82)。

8.根据权利要求7所述的管壳式换热器，其特征在于，所述第二双弓形折流板(82)指向壳程进口(21)的一端开设有排液孔(821)，指向壳程出口(22)的一端开设有排气孔(822)。

9.根据权利要求8所述的管壳式换热器，其特征在于，所述壳体(2)内设有滑道(9)，所述滑道(9)穿设于所述弓形折流板(8)、壳程进口支撑板(6)、壳程出口支撑板(7)以及尾部支撑板(5)上。

10.根据权利要求9所述的管壳式换热器，其特征在于，所述第一双弓形折流板(81)、第二双弓形折流板(82)、壳程进口支撑板(6)、壳程出口支撑板(7)以及尾部支撑板(5)上均设有滑道孔(10)，所述滑道(9)置于所述滑道孔(10)内。