CN110274496A - 用于深海自流循环冷却系统的管程串联式管壳式换热器 - Google Patents

用于深海自流循环冷却系统的管程串联式管壳式换热器 Download PDF

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陈康
张万良
仝潘
夏彬
马向能
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702th Research Institute of CSIC
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1607—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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Abstract

本发明涉及用于深海自流循环冷却系统的管程串联式管壳式换热器，包括壳体、换热管、折流板及管板，管板分别安装于壳体的两端，在壳体的内部沿径向设置多根折流板，于各管板及折流板上均开设安装孔，多根换热管贯穿折流板的安装孔并分别与壳体两端的管板连接；还包括集水室，集水室设置于任意一块管板的外侧，集水室、壳体、换热管、折流板及管板组合构成子换热器，相邻子换热器之间通过筒体连接装置串联，使相邻子换热器之间的壳程连接为一体。本发明通过将海水直接走管程可以降低海水沿程的阻力损失，从而降低自流循环的临界流速点，增强自流循环能力。各子换热器通过筒体连接装置进行串联，可以保证子换热器换热功能及密封可靠性。

Description

用于深海自流循环冷却系统的管程串联式管壳式换热器
技术领域
本发明涉及领域，尤其涉及用于深海自流循环冷却系统的管程串联式管壳式换热器。
背景技术
换热器作为深海自流循环冷却系统的核心换热部件，不同于常规的陆上换热器。将换热器布置在舷外，有利于其换热的同时势必会让换热器承受高的海水压力。
自流循环系统的应用对换热器的海水侧阻力损失提出了更高要求，在满足换热需求的同时，必须对换热器进行管程低海水流阻的设计。传统的换热器作为单一结构，换热管或承压壳体在高压下都有可能发生泄漏。作为深海装备，使用的环境更为恶劣，因此系统对换热器的备份性能提出要求，实际使用时需要两台或者多台换热器同时工作。
大多数船用换热器都是管壳式换热器，管壳式换热器因为其内部结构简单、技术成熟、不容易出现泄漏、承压能力强特点，可以适应深海环境。为满足备份性和安全性的要求，现有的解决办法就是将两台独立的换热器的串联或者并联，但是两种形式下都存在多个管箱，使得管程海水的阻力损失增大。并且受制于有限的舷侧空间，并联方式需要两套管路系统，会占用过多的舷外空间。
发明内容
本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种用于深海自流循环冷却系统的管程串联式管壳式换热器，本发明将两台子换热器的管程串联，去掉多余的管箱，可以降低海水侧流阻的同时最大程度减小设备自身体积。
本发明所采用的技术方案如下：
用于深海自流循环冷却系统的管程串联式管壳式换热器，包括设有淡水进管、淡水出管的壳体、换热管、折流板及管板，所述管板分别安装于壳体的两端，在所述壳体的内部沿径向设置多根互为间隔布置的折流板，于各管板及折流板上均开设安装孔，多根换热管沿径向贯穿折流板的安装孔并分别与壳体两端的管板连接；还包括集水室，所述集水室设置于任意一块管板的外侧，所述集水室、壳体、换热管、折流板及管板组合构成子换热器，相邻子换热器之间通过筒体连接装置串联，使相邻子换热器之间的壳程连接为一体。
其进一步技术方案在于：
所述筒体连接装置为设置于相邻子换热器中管板相对面之间的多孔垫片，在所述多孔垫片上开设多个用于与各子换热器中换热管位置相对应的贯通孔；
所述多孔垫片采用橡胶材料制成；
于各子换热器互为相对布置的各块管板外周还延伸形成法兰端，在所述法兰端上还开设螺纹连接孔；
在各子换热器互为相对布置的任意一块管板的外侧还沿轴向延伸形成凸起，所述凸起的内侧面与多孔垫片的内侧面相抵接。
本发明的有益效果如下：
本发明结构简单，使用方便，通过将海水直接走管程可以降低海水沿程的阻力损失，从而降低自流循环的临界流速点，增强自流循环能力。各子换热器的壳程相互独立和设备互为备份，两个子换热器分别完成换热管的焊接、胀管检测后，通过筒体连接装置进行串联，可以保证两个子换热器换热功能及密封可靠性，降低管程海水侧沿程阻力，增强系统自流能力的同时节约舷外空间。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的局部结构示意图。
其中：1、海水接管；101、海水进口；102、海水出口；2、集水室；3、壳体；4、筒体连接装置；401、多孔垫片；402、贯通孔；501、淡水进管；502、淡水出管；6、换热管；7、折流板；8、管板；801、螺纹连接孔；802、法兰端；803、凸起。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，用于深海自流循环冷却系统的管程串联式管壳式换热器包括设有淡水进管501、淡水出管502的壳体3、换热管6、折流板7及管板8，管板8分别安装于壳体3的两端，在壳体3的内部沿径向设置多根互为间隔布置的折流板7，于各管板8及折流板7上均开设安装孔，多根换热管6沿径向贯穿折流板7的安装孔并分别与壳体3两端的管板8连接，本发明中换热管6与管板8的连接采用胀焊并用的方式保证密封。还包括集水室2，集水室2设置于任意一块管板8的外侧，集水室2、壳体3、换热管6、折流板7及管板8组合构成子换热器，相邻子换热器之间通过筒体连接装置4串联，使相邻子换热器之间的壳程连接为一体。
如图2所示，筒体连接装置4为设置于相邻子换热器中管板8相对面之间的多孔垫片401，多孔垫片401采用橡胶材料制成。在多孔垫片401上开设多个用于与各子换热器中换热管6位置相对应的贯通孔402。
如图1所示，于各子换热器互为相对布置的各块管板8外周还延伸形成法兰端802，在法兰端802上还开设螺纹连接孔801。在各子换热器互为相对布置的任意一块管板8的外侧还沿轴向延伸形成凸起803，凸起803的内侧面与多孔垫片401的内侧面相抵接。上述法兰端802的螺纹连接孔801通过螺栓连接，保证管板8外侧与多孔垫片401之间压紧端面的密封。
本发明的具体工作过程如下：
如图1所示，冷却淡水分别从各子换热器的淡水进管501进入壳体3的壳程，海水从海水接管1的海水进口101进入各换热管6，如图1箭头所示，海水与淡水通过换热管6完成热量交换，热交换完毕后，冷却淡水从淡水出管502流出，而海水则走管程通过多孔垫片401的贯通孔402进入另一换热管6，最后再从另一个子换热器的集水室2、海水接管1的海水出口102流出。
本发明结构简单，使用方便，通过将海水直接走管程可以降低海水沿程的阻力损失，从而降低自流循环的临界流速点，增强自流循环能力。各子换热器的壳程相互独立和设备互为备份，两个子换热器分别完成换热管的焊接、胀管检测后，通过筒体连接装置进行串联，可以保证两个子换热器换热功能及密封可靠性，降低管程海水侧沿程阻力，增强系统自流能力的同时节约舷外空间。
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，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.用于深海自流循环冷却系统的管程串联式管壳式换热器，包括设有淡水进管(501)、淡水出管(502)的壳体(3)、换热管(6)、折流板(7)及管板(8)，所述管板(8)分别安装于壳体(3)的两端，在所述壳体(3)的内部沿径向设置多根互为间隔布置的折流板(7)，于各管板(8)及折流板(7)上均开设安装孔，多根换热管(6)沿径向贯穿折流板(7)的安装孔并分别与壳体(3)两端的管板(8)连接；其特征在于：还包括集水室(2)，所述集水室(2)设置于任意一块管板(8)的外侧，所述集水室(2)、壳体(3)、换热管(6)、折流板(7)及管板(8)组合构成子换热器，相邻子换热器之间通过筒体连接装置(4)串联，使相邻子换热器之间的壳程连接为一体。
2.如权利要求1所述的用于深海自流循环冷却系统的管程串联式管壳式换热器，其特征在于：所述筒体连接装置(4)为设置于相邻子换热器中管板(8)相对面之间的多孔垫片(401)，在所述多孔垫片(401)上开设多个用于与各子换热器中换热管(6)位置相对应的贯通孔(402)。
3.如权利要求1所述的用于深海自流循环冷却系统的管程串联式管壳式换热器，其特征在于：所述多孔垫片(401)采用橡胶材料制成。
4.如权利要求1所述的用于深海自流循环冷却系统的管程串联式管壳式换热器，其特征在于：于各子换热器互为相对布置的各块管板(8)外周还延伸形成法兰端(802)，在所述法兰端(802)上还开设螺纹连接孔(801)。
5.如权利要求1所述的用于深海自流循环冷却系统的管程串联式管壳式换热器，其特征在于：在各子换热器互为相对布置的任意一块管板(8)的外侧还沿轴向延伸形成凸起(803)，所述凸起(803)的内侧面与多孔垫片(401)的内侧面相抵接。
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