CN110617719A - 双壳体双流程管壳式集成换热器 - Google Patents

双壳体双流程管壳式集成换热器 Download PDF

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杜晓东
李一兴
张鲲羽
刘忠诚
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704th Research Institute of CSIC
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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Abstract

本发明涉及一种双壳体双流程管壳式集成换热器，外壳体中同轴安装有等长内壳体，内壳体和外壳体一端分别固定连接有冷却水侧接口端内端盖和冷却水侧接口端外端盖，冷却水进口的接管贯穿冷却水侧接口端外端盖和冷却水侧接口端内端盖，冷却水出口接管与冷却水侧接口端外端盖相连，内壳体和外壳体另一端固定连接有冷却水侧非接口端端盖，内、外壳体内都分布有胀接在管板上的冷却管，冷却管与冷却水进出口相通；内壳体冷却装置的介质进口、出口接管分别穿过外壳体与内壳体连接固定，外壳体冷却装置的单个/多个介质进口布置于外壳体上部，外壳体冷却装置的下部设有热井，进入外壳体被管束冷却的介质进入热井并排出。

Description

双壳体双流程管壳式集成换热器
技术领域
本发明涉及一种船用冷却系统，尤其是一种包括汽轮发电机组及淡水、滑油等工质冷却的集成换热器。
背景技术
船舶尤其是军用船舶上存在较多的冷却需求，如汽轮机排汽冷却、淡水冷却、滑油冷却等，目前的总体方案是独立设计及布置冷却装置，如冷凝器、淡水冷却器以及滑油冷却器等设备，导致冷却设备及配套设备如循环泵等附属系统复杂且数量较多，存在占用舱室空间大，集成性差等问题。另外，各设备冷却需求及不同工质换热效率差异巨大，故部分冷却设备存在为实现小型化设计，而冷却水量需求较大，但冷却水温升较低的现象，难免造成冷源能量的浪费。
而船舶由于舱容有限，对于设备的小型化与集成化要求较高，相关设备必须具备高功率密度及高集成性的特点。
故基于现有问题与不足，提出一种集成冷却排汽及淡水或滑油的集中冷却中心，可大幅度提高设备集成性、降低系统附属设备数量及复杂性、充分利用冷源能量的双壳体双流程管壳式集成换热器。
发明内容
本发明所要解决的问题是提出一种双壳体双流程管壳式集成换热器，用于集中冷却排汽及淡水或滑油的冷却中心，可大幅度提高设备集成性、降低系统附属设备数量及复杂性、充分利用冷源能量。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种双壳体双流程管壳式集成换热器，包括内壳体、外壳体、冷却水侧接口端外端盖、冷却水侧接口端内端盖、冷却水进口、冷却水出口、冷却水侧非接口端端盖、外壳体冷却装置的热井、外壳体冷却装置的介质入口、内壳体冷却装置的介质入口及出口，所述外壳体中同轴安装有内壳体，所述内壳体和外壳体一端分别固定连接有冷却水侧接口端内端盖和冷却水侧接口端外端盖，所述冷却水进口的接管贯穿冷却水侧接口端外端盖和冷却水侧接口端内端盖，所述冷却水侧接口端外端盖上设有冷却水出口；所述内壳体和外壳体另一端固定连接有冷却水侧非接口端端盖；所述内壳体内、内壳体与外壳体之间设有冷却管，冷却管两端胀接在管板上，冷却管与冷却水进出口相通；所述内壳体冷却装置的介质进口和内壳体冷却装置的介质出口分别与内壳体上下侧连接，并穿过外壳体；单个或多个所述外壳体冷却装置的介质入口布置于外壳体上部，外壳体的下部设有外壳体冷却装置的热井，外壳体冷却装置的热井与外壳体和内壳体组成腔室相通，使进入外壳体的被冷却管管束冷却的介质进入热井并排出。
进一步，所述冷却水侧接口端内端盖和冷却水侧接口端外端盖通过冷却水进口的接管与内外端盖之间的连接筋板连接构成一体化端盖。
进一步，所述冷却水侧接口端内端盖通过螺栓种植紧固在用于胀接冷却管的管板上，以保证内端盖海水的密封性。
进一步，所述内壳体与外壳体之间设有外壳体冷却装置内部支撑板。
进一步，所述内壳体内设有内壳体冷却装置内部支撑板。
进一步，所述内、外壳体之间及内壳体内设有胀接在用于胀接冷却管的管板上的众多冷却管束。
本发明的有益效果是：
本发明采用双壳体双流程管壳式集成换热器与现有独立的多型换热器相比具有以下优点：
(1)因换热器集成并共用一路冷却水，可简化配套的冷却水系统，如循环水泵及管路的数量减少，系统复杂性降低；
(2)有助于提高设备集成性及小型化，大幅度减少设备的轴向尺寸，可为舱室设备布置提供多方案选择；
(3)由于淡水/滑油介质换热系数较低，换热面积较大，为实现换热器小型化，会导致冷却水量较大。而集成冷却共用一路冷却水，可利用淡水/滑油冷却量小、换热面积大、需求冷却水量大及温升小等特点，与蒸汽换热系数高、冷却水量大、温升大等特点，匹配设计得到换热长度尺寸一致的同心圆换热器，使得大流量的冷却水在冷却内壳体介质后温升不大，进而继续冷却外壳体介质，达到充分利用冷却水能量的目的，取得较好的综合效益。
附图说明
图1为本发明的集成换热器结构主视图；
图2为图1的左视图；
图3为图2中沿A-A的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，一种双壳体双流程管壳式集成换热器，采用并联同心圆设计，采用将两个冷却装置集成并使用一路冷却水冷却的方案，具体包括冷却水进口1、冷却水出口2、冷却水侧接口端外端盖3、冷却水侧接口端内端盖4、用于胀接冷却管的管板5、内壳体冷却装置的介质出口6、外壳体7、内壳体8、外壳体冷却装置内部支撑板9、内壳体冷却装置内部支撑板10、外壳体冷却装置的介质进口一11、冷却水侧非接口端端盖12、外壳体冷却装置的热井13、内壳体冷却装置的介质进口14、内外端盖之间的连接筋板15、外壳体冷却装置的介质进口二16。
外壳体7中同轴安装有内壳体8，内壳体8与外壳体7之间设有外壳体冷却装置内部支撑板9，内壳体8内设有内壳体冷却装置内部支撑板10。内壳体8和外壳体7一端分别固定连接有冷却水侧接口端内端盖4和冷却水侧接口端外端盖3，冷却水进口1的接管贯穿冷却水侧接口端外端盖3和冷却水侧接口端内端盖4，其中冷却水侧接口端内端盖4和冷却水侧接口端外端盖3通过冷却水进口1的接管与内外端盖之间的连接筋板15连接构成一体化端盖。同时，冷却水侧接口端内端盖4通过螺栓种植紧固在用于胀接冷却管的管板5上，以保证内端盖海水的密封性。内壳体8和外壳体7另一端固定连接有冷却水侧非接口端端盖12；内壳体8内设有冷却管，内壳体8与外壳体7之间也设有冷却管，冷却管胀接在换热器两端的管板上。内壳体冷却装置的介质进口14和内壳体冷却装置的介质出口6分别与内壳体上下侧连接，并穿过外壳体7。外壳体7的上侧面上设有外壳体冷却装置的介质进口一11，前侧面上部设有外壳体冷却装置的介质进口二16，下侧面上设有外壳体冷却装置的热井13，且外壳体冷却装置的热井13与外壳体腔室连通。冷却水侧接口端外端盖3上设有冷却水出口2。
冷却水的基本流路为先经冷却水进口1进入冷却水侧接口端内端盖4，然后进入胀接在管板5上的众多冷却管，对内壳体8中的淡水/滑油介质进行冷却，经冷却管流至冷却水侧非接口端端盖12，然后再沿换热器轴向反向流入内、外壳体8，7之间的胀接在管板5上的众多冷却管束管内，对外壳体7中的蒸汽等介质进行冷却，继而流入冷却水侧接口端外端盖3，由冷却水出口2流出换热器。而内壳体8中的淡水/滑油介质由内壳体冷却装置的介质进口14进入内壳体8，经冷却管换热后由内壳体冷却装置的介质出口6流出，完成内壳体8中的介质的换热。而外壳体7中的蒸汽介质由外壳体冷却装置的介质进口一11、外壳体冷却装置的介质进口二16进入外壳体7内，经冷却管束内部的冷却水对管外蒸汽冷却成为凝水流入外壳体冷却装置的热井13并由外壳体冷却装置的热井13底部的凝水口排出，完成外壳体7中的介质的换热。
本发明的集成换热器的设计基本与常规管壳式换热器一致，主要在内外一体化端盖及内外壳体方面存在差异。内外一体化端盖方面，冷却水接管同时与内外端盖进行焊接，同时通过连接筋板进行连接后，与单端盖工艺、维修等方案一致。内外双壳体方面，内壳体介质进出口接管需分别与内外壳体进行焊接，并分别与管板进行紧固连接，与外壳体的紧固方案与常规换热器一致，内壳体则通过内封头端的种植螺钉与管板及内封头进行紧固连接。
本发明采用并联双壳体双流程管壳式集成换热器可同时冷却两种工质，外壳体冷却装置可冷却排汽、各路乏汽、机组及系统疏水；内壳体冷却装置可对淡水或者滑油进行冷却。本发明可用于集中冷却排汽及淡水或滑油的冷却中心，能大幅度提高设备集成性、降低系统附属设备数量及复杂性、充分利用冷源能量。

Claims (6)

1.一种双壳体双流程管壳式集成换热器，包括内壳体、外壳体、冷却水侧接口端外端盖、冷却水侧接口端内端盖、冷却水进口、冷却水出口、冷却水侧非接口端端盖、外壳体冷却装置的热井、外壳体冷却装置的介质入口、内壳体冷却装置的介质入口及出口，其特征在于：所述外壳体中同轴安装有内壳体，所述内壳体和外壳体一端分别固定连接有冷却水侧接口端内端盖和冷却水侧接口端外端盖，所述冷却水进口的接管贯穿冷却水侧接口端外端盖和冷却水侧接口端内端盖，所述冷却水侧接口端外端盖上设有冷却水出口；所述内壳体和外壳体另一端固定连接有冷却水侧非接口端端盖；所述内壳体内、内壳体与外壳体之间设有冷却管，冷却管两端胀接在管板上，冷却管与冷却水进出口相通；所述内壳体冷却装置的介质进口和内壳体冷却装置的介质出口分别与内壳体上下侧连接，并穿过外壳体；单个或多个所述外壳体冷却装置的介质入口布置于外壳体上部，外壳体的下部设有外壳体冷却装置的热井，外壳体冷却装置的热井与外壳体和内壳体组成腔室相通，使进入外壳体的被冷却管管束冷却的介质进入热井并排出。
2.根据权利要求1所述的双壳体双流程管壳式集成换热器，其特征在于：所述冷却水侧接口端内端盖和冷却水侧接口端外端盖通过冷却水进口的接管与内外端盖之间的连接筋板连接构成一体化端盖。
3.根据权利要求1所述的双壳体双流程管壳式集成换热器，其特征在于：所述冷却水侧接口端内端盖通过螺栓种植紧固在用于胀接冷却管的管板上，以保证内端盖海水的密封性。
4.根据权利要求1所述的双壳体双流程管壳式集成换热器，其特征在于：所述内壳体内设有内壳体冷却装置内部支撑板。
5.根据权利要求1所述的双壳体双流程管壳式集成换热器，其特征在于：所述内壳体与外壳体之间设有外壳体冷却装置内部支撑板。
6.根据权利要求1所述的双壳体双流程管壳式集成换热器，其特征在于：所述内、外壳体之间及内壳体内设有胀接在用于胀接冷却管的管板上的众多冷却管管束。
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