CN110207506B - 一种适用于多耐压壳体水下装备的换热器及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于多耐压壳体水下装备的换热器及其使用方法，一种适用于多耐压壳体水下装备的换热器，包括上下间隔平行布置的管箱圆筒，两个管箱圆筒均横向布局，两个管箱圆筒之间通过多个框架支撑安装，两个管箱圆筒之间通过换热管束连通，所述框架的外部包围有左右贯穿的壳体，所述壳体的左右两端为开口，所述开口处安装有端盖，所述壳体的顶面设置有多个淡水出口，壳体的底面设置有多个与淡水出口对应的淡水进口。直接放置于海水中即可方便的实现换热工作，大口径的海水入口和海水出口，避免了现有技术中的海水由海水泵输送至舱内换热器的麻烦操作，其安装方便快捷，换热效率高。

Description

一种适用于多耐压壳体水下装备的换热器及其使用方法
技术领域
本发明涉及水下舷间换热设备技术领域，尤其是一种适用于多耐压壳体水下装备的换热器及其使用方法。
背景技术
目前，应用于水下装备的换热器按类型可分为板式换热器和管壳式换热器。
板式换热器主要由隔板、翅片、封条等组成，将波形翅片夹在两层隔板之间，两侧用封条密封即构成板式换热器的基本换热单元。其中波形翅片可以是矩形、三角形、波纹型等形式，将许多此种单元重叠起来就构成了板式换热器。相邻单元，即隔板两侧，流过不同温度的流体，通过两侧带有翅片的平板传递热量。虽然板式换热器换热效率高，但其隔板之间采用橡胶密封条，其密封长度大，所以承压低。
管壳式换热器由许多根平行管组成的管束插入一圆形壳体内，管端装在管板上，管板连至壳体上，使管内侧空间与管外侧空间隔开。一种流体从管内流过，另一种流体在壳内从管外流过。壳体内还布置着许多横向折流板，以确保壳内流体横向流过管外。管壳式换热器虽然结构简单，但其传热能力相对较差、体积及重量较大。
板式换热器和管壳式换热器一般置于舱内，海水经由海水泵输送至舱内进行热交换之后流回舷外，此种布置形式虽然维修简便，但是占用本来就紧凑的舱内空间。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种适用于多耐压壳体水下装备的换热器及其使用方法，从而可以直接放置于舷外高压海水中，具有耐高压、节省舱内空间、换热效率高、结构紧凑等特点。
本发明所采用的技术方案如下：
一种适用于多耐压壳体水下装备的换热器，包括上下间隔平行布置的管箱圆筒，两个管箱圆筒均横向布局，两个管箱圆筒之间通过多个框架支撑安装，两个管箱圆筒之间通过换热管束连通，所述框架的外部包围有左右贯穿的壳体，所述壳体的左右两端为开口，所述开口处安装有端盖，所述壳体的顶面设置有多个淡水出口，壳体的底面设置有多个与淡水出口对应的淡水进口。
其进一步技术方案在于：
单个管箱圆筒为长圆形圆柱筒体结构，内部安装有与其轴线方向相同的小内层圆筒，小内层圆筒的外部同轴安装有大内层圆筒，小内层圆筒和大内层圆筒的筒壁上均开有圆形管孔，小内层圆筒和大内层圆筒的轴线方向均匀间隔安装有多块分程隔板，将其隔离出多个管程，在小内层圆筒和大内层圆筒两端头同样安装有分程隔板，此处的分程隔板与管箱圆筒的内壁面焊接；与小内层圆筒和大内层圆筒轴线方向垂直的管壁上设置有接管，所述接管与淡水出口或者淡水进口对应；每块分程隔板之间通过拉杆连接。
每块分程隔板上均开有拉杆孔，拉杆依次穿过拉杆孔，拉杆的两端头通过紧固件锁紧在两端的分程隔板上。
所述分程隔板的侧面开有与小内层圆筒和大内层圆筒对应的沟槽。
所述壳体两端的开口为长圆形结构。
所述换热管束为多次U形折弯结构或者蛇形结构。
一种适用于多耐压壳体水下装备的换热器的使用方法，包括如下操作步骤：
第一步：在陆地上组装换热器；
第二步：在陆地上，将第一步中组装好的换热器的每一个淡水进口与多耐压壳体水下装备中的多个发热设备的热出口进行连接，淡水出口与多耐压壳体水下装备中的多个发热设备的冷进口连接；
第三步：继续将第一步中组装好的换热器的其中一个端盖通过喇叭口连接海水入口，另一个端盖通过喇叭口连接海水出口；
第四步：将上述第一步-第三步中已经装配的好的整体设备放置于海水中；
第五步：淡水通过淡水进口进入到下部的管箱圆筒中，流至最内层圆筒后，经过圆筒上的圆形管孔层层节流及整流作用将淡水均匀的分配至换热管束中，再通过换热管束进入上部的管箱圆筒中；同时，从海水入口横向进入的海水，流经换热管束的外壁面，淡水在换热管束中和横掠换热管束的海水发生热交换之后，流经上部管箱圆筒的内层圆筒，从淡水出口流出，如此循环工作。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，直接放置于海水中即可方便的实现换热工作，大口径的海水入口和海水出口，避免了现有技术中的海水由海水泵输送至舱内换热器的麻烦操作，其安装方便快捷，换热效率高。
本发明可以直接放置于海水中，采用海水横掠换热管束的设计方式，所有的换热管束均浸泡于流动的海水之中，减少了流动死区的存在，提高了湍流度，继而提高了换热器的换热效率；因该换热器具有多管程，可轻松在一个换热器内实现多种介质的热交换，且此种结构形式可方便进行任意管程数设计。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的主视图(局部剖视)。
图3为本发明的主视图(省略壳体)。
图4为图3的侧视图。
图5为本发明管箱圆筒的内部结构示意图。
其中：1、端盖；2、管箱圆筒；3、淡水出口；4、壳体；5、淡水进口；6、框架；7、换热管束；8、分程隔板；9、大内层圆筒；10、小内层圆筒；11、拉杆。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例的适用于多耐压壳体水下装备的换热器，包括上下间隔平行布置的管箱圆筒2，两个管箱圆筒2均横向布局，两个管箱圆筒2之间通过多个框架6支撑安装，两个管箱圆筒2之间通过换热管束7连通，框架6的外部包围有左右贯穿的壳体4，壳体4的左右两端为开口，开口处安装有端盖1，壳体4的顶面设置有多个淡水出口3，壳体4的底面设置有多个与淡水出口3对应的淡水进口5。
单个管箱圆筒2为长圆形圆柱筒体结构，内部安装有与其轴线方向相同的小内层圆筒10，小内层圆筒10的外部同轴安装有大内层圆筒9，小内层圆筒10和大内层圆筒9的筒壁上均开有圆形管孔，小内层圆筒10和大内层圆筒9的轴线方向均匀间隔安装有多块分程隔板8，将其隔离出多个管程，在小内层圆筒10和大内层圆筒9两端头同样安装有分程隔板8，此处的分程隔板8与管箱圆筒2的内壁面焊接；与小内层圆筒10和大内层圆筒9轴线方向垂直的管壁上设置有接管，接管与淡水出口3或者淡水进口5对应；每块分程隔板8之间通过拉杆11连接。
每块分程隔板8上均开有拉杆孔，拉杆11依次穿过拉杆孔，拉杆11的两端头通过紧固件锁紧在两端的分程隔板8上。
分程隔板8的侧面开有与小内层圆筒10和大内层圆筒9对应的沟槽。
壳体4两端的开口为长圆形结构。
换热管束7为多次U形折弯结构或者蛇形结构。
本实施例的适用于多耐压壳体水下装备的换热器的使用方法，包括如下操作步骤：
第一步：在陆地上组装换热器；
第二步：在陆地上，将第一步中组装好的换热器的每一个淡水进口5与多耐压壳体水下装备中的多个发热设备的热出口进行连接，淡水出口3与多耐压壳体水下装备中的多个发热设备的冷进口连接；
第三步：继续将第一步中组装好的换热器的其中一个端盖1通过喇叭口连接海水入口，另一个端盖1通过喇叭口连接海水出口；
第四步：将上述第一步-第三步中已经装配的好的整体设备放置于海水中；
第五步：淡水通过淡水进口5进入到下部的管箱圆筒2中，流至最内层圆筒后，经过圆筒上的圆形管孔层层节流及整流作用将淡水均匀的分配至换热管束7中，再通过换热管束7进入上部的管箱圆筒2中；同时，从海水入口横向进入的海水，流经换热管束7的外壁面，淡水在换热管束7中和横掠换热管束7的海水发生热交换之后，流经上部管箱圆筒2的内层圆筒，从淡水出口3流出，如此循环工作。
本发明的具体结构和功能如下：
本发明主要包括管箱圆筒2、淡水出口3、淡水进口5、分程隔板8、换热管束7、壳体4、端盖1等。
管箱圆筒2内装有两层内层圆筒，分别为大内层圆筒9和小内层圆筒10，管箱圆筒2的圆周面上设有接管，接管连接至最内层的圆筒(小内层圆筒10)，淡水经由接管流至最内层圆筒后，经圆筒上均匀开设的圆形管孔层层节流及整流作用将淡水均匀的分配至换热管束7中，换热管束7为多次U形折弯结构或者蛇形结构，淡水在换热管束7中和横掠换热管的海水发生热交换之后，流入另一个管箱圆筒2，而后流出换热器。
管箱圆筒2内设有圆形结构的分程隔板8，将其分成不同的管程，不同管程的换热器内流体流通情况是一致的。
换热管束7及管箱圆筒2承受着海水外压，需要进行耐外压设计。端盖1和海水管路通过螺栓连接，为降低流阻海水管路和换热器外形需进行共形设计。
每个管箱圆筒2由分程隔板8隔离出四个管程，分程隔板8上设置有沟槽，两层内层圆筒的两端由分程隔板8上的沟槽进行限位及密封。位于两端部的分程隔板8焊接于管箱圆筒2内壁上，分程隔板8上均开有拉杆孔，拉杆11依次穿过拉杆孔后两端通过紧固件锁紧在两端的分程隔板上。非焊接的分程隔板8借助于加装的软边与管箱圆筒2内壁形成密封式接触。其加工方便，工作可靠，换热效率高。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (4)

1.一种适用于多耐压壳体水下装备的换热器，其特征在于：包括上下间隔平行布置的管箱圆筒(2)，两个管箱圆筒(2)均横向布局，两个管箱圆筒(2)之间通过多个框架(6)支撑安装，两个管箱圆筒(2)之间通过换热管束(7)连通，所述框架(6)的外部包围有左右贯穿的壳体(4)，所述壳体(4)的左右两端为开口，所述开口处安装有端盖(1)，所述壳体(4)的顶面设置有多个淡水出口(3)，壳体(4)的底面设置有多个与淡水出口(3)对应的淡水进口(5)；单个管箱圆筒(2)为长圆形圆柱筒体结构，内部安装有与其轴线方向相同的小内层圆筒(10)，小内层圆筒(10)的外部同轴安装有大内层圆筒(9)，小内层圆筒(10)和大内层圆筒(9)的筒壁上均开有圆形管孔，小内层圆筒(10)和大内层圆筒(9)的轴线方向均匀间隔安装有多块分程隔板(8)，将其隔离出多个管程，在小内层圆筒(10)和大内层圆筒(9)两端头同样安装有分程隔板(8)，此处的分程隔板(8)与管箱圆筒(2)的内壁面焊接；与小内层圆筒(10)和大内层圆筒(9)轴线方向垂直的管壁上设置有接管，所述接管与淡水出口(3)或者淡水进口(5)对应；每块分程隔板(8)之间通过拉杆(11)连接；每块分程隔板(8)上均开有拉杆孔，拉杆(11)依次穿过拉杆孔，拉杆(11)的两端头通过紧固件锁紧在两端的分程隔板(8)上；所述分程隔板(8)的侧面开有与小内层圆筒(10)和大内层圆筒(9)对应的沟槽。
2.如权利要求1所述的一种适用于多耐压壳体水下装备的换热器，其特征在于：所述壳体(4)两端的开口为长圆形结构。
3.如权利要求1所述的一种适用于多耐压壳体水下装备的换热器，其特征在于：所述换热管束(7)为多次U形折弯结构或者蛇形结构。
4.一种利用权利要求1所述的适用于多耐压壳体水下装备的换热器的使用方法，其特征在于：包括如下操作步骤：
第一步：在陆地上组装换热器；
第二步：在陆地上，将第一步中组装好的换热器的每一个淡水进口(5)与多耐压壳体水下装备中的多个发热设备的热出口进行连接，淡水出口(3)与多耐压壳体水下装备中的多个发热设备的冷进口连接；
第三步：继续将第一步中组装好的换热器的其中一个端盖(1)通过喇叭口连接海水入口，另一个端盖(1)通过喇叭口连接海水出口；
第四步：将上述第一步-第三步中已经装配的好的整体设备放置于海水中；
第五步：淡水通过淡水进口(5)进入到下部的管箱圆筒(2)中，流至最内层圆筒后，经过圆筒上的圆形管孔层层节流及整流作用将淡水均匀的分配至换热管束(7)中，再通过换热管束(7)进入上部的管箱圆筒(2)中；同时，从海水入口横向进入的海水，流经换热管束(7)的外壁面，淡水在换热管束(7)中和横掠换热管束(7)的海水发生热交换之后，流经上部管箱圆筒(2)的内层圆筒，从淡水出口(3)流出，如此循环工作。
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