CN109115012B - 一种可调节换热器及其耐压试验控制方法 - Google Patents

一种可调节换热器及其耐压试验控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可调节换热器及其耐压试验控制方法，本发明结构简单，解决了现有折流板普遍存在滞留死区，液体的流向不能改变的问题；通过第一折流组实现壳程流体的流动状态的不断变化，利用推杆的推拉，改变第一折流板与第二折流板之间的距离，调节壳程流体通过的缺口大小，强化壳程流体的湍流程度，避免污垢沉积，提高了换热器的换热效率；通过第一折流组、第二折流组的配合使用，产生了复杂的交错折流，提高了紊流状态，有利于热量的传递，提高强化传热效果；通过PLC控制系统、第一膜式压力传感器等完成耐压试验，可以实现多台换热器同时进行试验，提高了工作效率，确保试压过程与压力曲线保持一致，降低错误概率。

Description

一种可调节换热器及其耐压试验控制方法
技术领域
本发明涉及热交换技术领域，具体涉及一种可调节换热器及其耐压试验控制方法。
背景技术
随着我国工业化和城镇化进程的加快，，以及全球发展中国家经济的增长，国内市场和出口市场对换热器的需求量将会保持增长。换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备，在生产中占有重要地位，在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。换热器是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用，管壳式换热器是目前应用最为广泛的换热设备，它的特点是结构坚固、可靠高、适应性广，管壳式换热器是由一个壳体和包含许多管子的管束所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热的换热器，折流板是换热器中的重要部件之一，一方面起到支撑换热管，减少换热管挠度，另一方面在折流板上开切口使壳程内的流体流通，有效提高了换热器的换热功能，但是现在的折流板普遍存在滞留死区，折流板控制液体的流向不能改变，在水压不变的情况下，流速一般也较为稳定，在这种情况下极易沉积污垢，降低换热器的换热效率。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种可调节换热器及其耐压试验控制方法，具有减缓污垢沉积、换热系数高的特点。
本发明解决上述问题的技术方案为：一种可调节换热器及其耐压试验控制方法，包括壳体、第一端盖、第二端盖；
壳体包括第一壳体、第二壳体，第一壳体与第二壳体之间通过膨胀节相连；第一壳体远离第二壳体的一端设有第一端盖，第一端盖与第一壳体之间设有第一管板，第二壳体远离第一壳体的一端设有第二端盖，第二端盖与第二壳体之间设有第二管板；第一端盖上设有热介质入口，第二端盖上设有热介质出口，第二壳体上设有冷介质入口，第一壳体上设有冷介质出口；
第一管板、第二管板、第一壳体、第二壳体之间形成换热室，换热室内设有管束、管束支撑块、定距管、拉杆，管束包括多个加热管、折流组件，加热管一端固定在第一管板，另一端穿过折流组件固定在第二管板上，加热管两端分别与第一端盖、第二端盖连通，加热管直径为D1；定距管穿于拉杆上，定距管中心轴线与拉杆中心轴线重合，拉杆一端固定在第一管板上，另一端穿过折流组件；
折流组件包括第一折流组、第二折流组，第一折流组包括推杆、主定位环；推杆一端伸出第一端盖外，推杆与第一端盖之间滑动相连，推杆中心轴线与壳体中心轴线重合，推杆上设有多个副定位环，副定位环沿推杆中心轴线方向均匀分布；主定位环沿壳体中心轴线均匀分布，每个主定位环上设有多个第一折流板，第一折流板为扇形结构，第一折流板围绕壳体中心轴线均匀分布，第一折流板包括直线段、第一曲线段，第二曲线段，直线段设有弧形缺口，第一曲线段与主定位环之间转动相连，第二曲线段与副定位环之间转动相连；第一折流板上设有多个第一管孔，第一管孔直径为D2，D2>D1；
第二折流组包括多个第二折流板，第二折流板沿壳体中心轴线均匀分布，第二折流板位于相邻两个第一折流板之间，第二折流板为圆环状，第二折流板上设有主缺口、副缺口、挡板，主缺口、副缺口均为弓形结构，主缺口与副缺口关于第二折流板中垂面对称；挡板位于主缺口与副缺口之间，挡板向远离第二折流板中心轴线方向倾斜，挡板与第二折流板之间的夹角为85-89°；第二折流板上设有多个第二管孔。
所述冷介质为合成气，热介质为锅炉水。
所述管束支撑块起支撑管束的作用。
所述定距管、拉杆起到支撑折流组件的作用。
所述相邻两个第一折流板之间转动10°重合。
所述相邻两个第二折流板之间转动20°重合。
所述相邻两个主定位环之间的距离为L1，相邻两个副定位环之间的距离为L2，L1＝L2。
所述用于上述换热器的耐压试验控制方法，包括试压泵、PLC控制系统、第一膜式压力传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、试压环、第二膜式压力传感器；壳体上设有多个第一膜式压力传感器，第一膜式压力传感器与PLC控制系统之间电连接；第一端盖、第二端盖上均设有多个第二膜式压力传感器，第二膜式压力传感器与PLC控制系统之间电连接；冷介质入口、冷介质出口上分别设有第一电磁阀、第二电磁阀，第一电磁阀、第二电磁阀分别与PLC控制系统之间电连接，冷介质入口设有试压泵，试压泵与PLC控制系统之间电连接；预先向PLC控制系统输入耐压试验的压力曲线图，拆除第一端盖、第二端盖，在第一管板、第二管板处安装试压环，PLC控制系统控制试压泵工作，打开第一电磁阀、关闭第二电磁阀，试压过程中，第一膜式压力传感器将测得的压力数据传递给PLC控制系统，PLC控制系统根据预先输入的压力曲线图，调节第一电磁阀、第二电磁阀的开闭，完成第一次试压试验；将第一端盖、第二端盖安装好，PLC控制系统控制试压泵工作，打开第一电磁阀、关闭第二电磁阀，试压过程中，第一膜式压力传感器、第二膜式压力传感器将测得的压力数据传递给PLC控制系统，PLC控制系统根据预先输入的压力曲线图，调节第一电磁阀、第二电磁阀的开闭，完成第二次试压试验。
本发明具有有益效果：本发明结构简单，解决了现有折流板普遍存在滞留死区，液体的流向不能改变的问题；通过第一折流组实现壳程流体的流动状态的不断变化，利用推杆的推拉，改变第一折流板与第二折流板之间的距离，调节壳程流体通过的缺口大小，强化壳程流体的湍流程度，避免污垢沉积，提高了换热器的换热效率；通过第一折流组、第二折流组的配合使用，产生了复杂的交错折流，提高了紊流状态，有利于热量的传递，提高强化传热效果，利用挡板有效填补了第二折流板与壳体之间的空隙，相对增对换热面积，相邻两个第一折流板的夹角设计、相邻两个第二折流板之间的夹角设计，有效去除死区，减小壳程流动阻力，保证设备长周期运行；通过PLC控制系统、第一膜式压力传感器等完成耐压试验，可以实现多台换热器同时进行试验，大大提高了工作效率，确保试压过程与压力曲线保持一致，降低错误概率。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明未安装管束时的剖视图。
图3为图2中A部分的放大图。
图4为本发明安装管束后的剖视图。
图5为本发明推杆结构示意图。
图6为本发明第一折流组结构示意图。
图7为本发明第一折流板结构示意图。
图8为本发明第二折流板结构示意图。
图9为本发明耐压试验控制原理图。
图中：1-壳体，2-第一壳体，3-第二壳体，4-膨胀节，5-第一端盖，6-第二端盖，7-第一管板，8-第二管板，9-热介质入口，10-热介质出口，11-冷介质入口，12-冷介质出口，13-换热室，14-管束支撑块，15-加热管，16-折流组件，17-定距管，18-拉杆，19-第一折流组，20-第二折流组，21-推杆，22-主定位环，23-副定位环，24-第一折流板，25-直线段，26-第一曲线段，27-第二曲线段，28-弧形缺口，29-第一管孔，30-第二折流板，31-主缺口，32-副缺口，33-挡板，34-第二管孔，101-第一膜式压力传感器，102-第二膜式压力传感器，103-试压泵，104-PLC控制系统，105-第一电磁阀，106-第二电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的说明。
一种可调节换热器及其耐压试验控制方法，包括壳体1、第一端盖5、第二端盖6；
壳体1包括第一壳体21、第二壳体31，第一壳体21与第二壳体31之间通过膨胀节4相连；第一壳体21远离第二壳体31的一端设有第一端盖5，第一端盖5与第一壳体21之间设有第一管板7，第二壳体31远离第一壳体21的一端设有第二端盖6，第二端盖6与第二壳体31之间设有第二管板8；第一端盖5上设有热介质入口9，第二端盖6上设有热介质出口10，第二壳体31上设有冷介质入口11，第一壳体21上设有冷介质出口12；
第一管板7、第二管板8、第一壳体21、第二壳体31之间形成换热室13，换热室13内设有管束、管束支撑块14、定距管17、拉杆18，管束包括多个加热管15、折流组件16，加热管15一端固定在第一管板7，另一端穿过折流组件16固定在第二管板8上，加热管15两端分别与第一端盖5、第二端盖6连通，加热管15直径为D1；定距管17穿于拉杆18上，定距管17中心轴线与拉杆18中心轴线重合，拉杆18一端固定在第一管板7上，另一端穿过折流组件16；
折流组件16包括第一折流组19、第二折流组20，第一折流组19包括推杆21、主定位环22；推杆21一端伸出第一端盖5外，推杆21与第一端盖5之间滑动相连，推杆21中心轴线与壳体1中心轴线重合，推杆21上设有多个副定位环23，副定位环23沿推杆21中心轴线方向均匀分布；主定位环22沿壳体1中心轴线均匀分布，每个主定位环22上设有多个第一折流板24，第一折流板24为扇形结构，第一折流板24围绕壳体1中心轴线均匀分布，第一折流板24包括直线段25、第一曲线段26，第二曲线段27，直线段25设有弧形缺口28，第一曲线段26与主定位环22之间转动相连，第二曲线段27与副定位环23之间转动相连；第一折流板24上设有多个第一管孔29，第一管孔29直径为D2，D2>D1；
第二折流组20包括多个第二折流板30，第二折流板30沿壳体1中心轴线均匀分布，第二折流板30位于相邻两个第一折流板24之间，第二折流板30为圆环状，第二折流板30上设有主缺口31、副缺口32、挡板33，主缺口31、副缺口32均为弓形结构，主缺口31与副缺口32关于第二折流板30中垂面对称；挡板33位于主缺口31与副缺口32之间，挡板33向远离第二折流板30中心轴线方向倾斜，挡板33与第二折流板30之间的夹角为85-89°；第二折流板30上设有多个第二管孔34。
所述冷介质为合成气，热介质为锅炉水。
所述管束支撑块14起支撑管束的作用。
所述定距管17、拉杆18起到支撑折流组件16的作用。
所述相邻两个第一折流板24之间转动10°重合。
所述相邻两个第二折流板30之间转动20°重合。
所述相邻两个主定位环22之间的距离为L1，相邻两个副定位环23之间的距离为L2，L1＝L2。
所述用于上述换热器的耐压试验控制方法，包括试压泵103、PLC控制系统104、第一膜式压力传感器101、第一电磁阀105、第二电磁阀106、试压环、第二膜式压力传感器102；壳体上设有多个第一膜式压力传感器101，第一膜式压力传感器101与PLC控制系统104之间电连接；第一端盖5、第二端盖6上均设有多个第二膜式压力传感器102，第二膜式压力传感器102与PLC控制系统104之间电连接；冷介质入口11、冷介质出口12上分别设有第一电磁阀105、第二电磁阀106，第一电磁阀105、第二电磁阀106分别与PLC控制系统104之间电连接，冷介质入口11设有试压泵103，试压泵103与PLC控制系统104之间电连接；预先向PLC控制系统104输入耐压试验的压力曲线图，拆除第一端盖5、第二端盖6，在第一管板7、第二管板8处安装试压环，PLC控制系统104控制试压泵103工作，打开第一电磁阀105、关闭第二电磁阀106，试压过程中，第一膜式压力传感器101将测得的压力数据传递给PLC控制系统104，PLC控制系统104根据预先输入的压力曲线图，调节第一电磁阀105、第二电磁阀106的开闭，完成第一次试压试验；将第一端盖5、第二端盖6安装好，PLC控制系统104控制试压泵103工作，打开第一电磁阀105、关闭第二电磁阀106，试压过程中，第一膜式压力传感器101、第二膜式压力传感器102将测得的压力数据传递给PLC控制系统104，PLC控制系统104根据预先输入的压力曲线图，调节第一电磁阀105、第二电磁阀106的开闭，完成第二次试压试验。
使用时，通过第一折流组19实现壳程流体的流动状态的不断变化，利用推杆21的推拉，改变第一折流板24与第二折流板30之间的距离，调节壳程流体通过的缺口大小，强化壳程流体的湍流程度，避免污垢沉积，提高了换热器的换热效率；通过第一折流组19、第二折流组20的配合使用，产生了复杂的交错折流，提高了紊流状态，有利于热量的传递，提高强化传热效果，利用挡板有效填补了第二折流板30与壳体之间的空隙，相对增对换热面积，相邻两个第一折流板24的夹角设计、相邻两个第二折流板30之间的夹角设计，有效去除死区，减小壳程流动阻力，保证设备长周期运行；通过PLC控制系统104、第一膜式压力传感器101等完成耐压试验，可以实现多台换热器同时进行试验，大大提高了工作效率，确保试压过程与压力曲线保持一致，降低错误概率。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (4)

1.一种可调节换热器，其特征在于，包括壳体、第一端盖、第二端盖；
壳体包括第一壳体、第二壳体，第一壳体与第二壳体之间通过膨胀节相连；第一壳体远离第二壳体的一端设有第一端盖，第一端盖与第一壳体之间设有第一管板，第二壳体远离第一壳体的一端设有第二端盖，第二端盖与第二壳体之间设有第二管板；第一端盖上设有热介质入口，第二端盖上设有热介质出口，第二壳体上设有冷介质入口，第一壳体上设有冷介质出口；
第一管板、第二管板、第一壳体、第二壳体之间形成换热室，换热室内设有管束、管束支撑块、定距管、拉杆，管束包括多个加热管、折流组件，加热管一端固定在第一管板，另一端穿过折流组件固定在第二管板上，加热管两端分别与第一端盖、第二端盖连通，加热管直径为D1；定距管穿于拉杆上，定距管中心轴线与拉杆中心轴线重合，拉杆一端固定在第一管板上，另一端穿过折流组件；
折流组件包括第一折流组、第二折流组，第一折流组包括推杆、主定位环；推杆一端伸出第一端盖外，推杆与第一端盖之间滑动相连，推杆中心轴线与壳体中心轴线重合，推杆上设有多个副定位环，副定位环沿推杆中心轴线方向均匀分布；主定位环沿壳体中心轴线均匀分布，每个主定位环上设有多个第一折流板，第一折流板为扇形结构，第一折流板围绕壳体中心轴线均匀分布，第一折流板包括直线段、第一曲线段，第二曲线段，直线段设有弧形缺口，第一曲线段与主定位环之间转动相连，第二曲线段与副定位环之间转动相连；第一折流板上设有多个第一管孔，第一管孔直径为D2，D2>D1；
第二折流组包括多个第二折流板，第二折流板沿壳体中心轴线均匀分布，第二折流板位于相邻两个第一折流板之间，第二折流板为圆环状，第二折流板上设有主缺口、副缺口、挡板，主缺口、副缺口均为弓形结构，主缺口与副缺口关于第二折流板中垂面对称；挡板位于主缺口与副缺口之间，挡板向远离第二折流板中心轴线方向倾斜，挡板与第二折流板之间的夹角为85-89°；第二折流板上设有多个第二管孔；
所述冷介质为合成气，热介质为锅炉水；
所述相邻两个第一折流板之间转动10°重合，所述相邻两个第二折流板之间转动20°重合。
2.如权利要求1所述的一种可调节换热器，其特征在于，所述管束支撑块起支撑管束的作用，所述定距管、拉杆起到支撑折流组件的作用。
3.如权利要求1所述的一种可调节换热器，其特征在于，所述相邻两个主定位环之间的距离为L1，相邻两个副定位环之间的距离为L2，L1＝L2。
4.一种耐压试验控制方法，用于权利要求1所述的一种可调节换热器，其特征在于，包括试压泵、PLC控制系统、第一膜式压力传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、试压环、第二膜式压力传感器；壳体上设有多个第一膜式压力传感器，第一膜式压力传感器与PLC控制系统之间电连接；第一端盖、第二端盖上均设有多个第二膜式压力传感器，第二膜式压力传感器与PLC控制系统之间电连接；冷介质入口、冷介质出口上分别设有第一电磁阀、第二电磁阀，第一电磁阀、第二电磁阀分别与PLC控制系统之间电连接，冷介质入口设有试压泵，试压泵与PLC控制系统之间电连接；预先向PLC控制系统输入耐压试验的压力曲线图，拆除第一端盖、第二端盖，在第一管板、第二管板处安装试压环，PLC控制系统控制试压泵工作，打开第一电磁阀、关闭第二电磁阀，试压过程中，第一膜式压力传感器将测得的压力数据传递给PLC控制系统，PLC控制系统根据预先输入的压力曲线图，调节第一电磁阀、第二电磁阀的开闭，完成第一次试压试验；将第一端盖、第二端盖安装好，PLC控制系统控制试压泵工作，打开第一电磁阀、关闭第二电磁阀，试压过程中，第一膜式压力传感器、第二膜式压力传感器将测得的压力数据传递给PLC控制系统，PLC控制系统根据预先输入的压力曲线图，调节第一电磁阀、第二电磁阀的开闭，完成第二次试压试验。
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