CN113432457B - 一种用于列管式汽化器的新型换热器结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于列管式汽化器的新型换热器结构，其包括：壳体，其靠右端上侧壳壁上安装有导入管一，其靠左端下侧壳壁上安装有导出管一，且所述导入管一内部安装有防冲装置；管板，呈左右对称设置于壳体左右侧横截面端并密封连接，形成密闭腔室一；折流板，垂直于所述壳体内侧壁，并线性排列设置多组；封头，呈左右对称安装在壳体左右端头并法兰连接，并罩在所述管板外侧面，与所述管板组成密闭腔室二，右侧所述封头靠上侧壳壁上安装有导入管二，左侧所述封头靠下侧壳壁上安装有导出管二；管束，其左右端分别嵌入在左右侧所述管板上，并横向贯穿多组所述折流板，将左侧所述密闭腔室二与右侧所述密闭腔室二相连通。

Description

一种用于列管式汽化器的新型换热器结构

技术领域

本发明涉及换热器设备技术领域，具体为一种用于列管式汽化器的新型换热器结构。

背景技术

列管式换热器主要由壳体、管板、管束、封头、折流挡板等组成。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。现有的列管式换热器结构中，在对流体进行换热过程中，当管束内部的流体与外部的流体温差较大时，由于热膨胀的不同，产生温差，致使，管束壳壁发生形变，容易从管板上脱落或产生缝隙，致使，两种流体发生混合；且现有的对由壳体进入的流体进行防冲设置防冲装置，基本均为平板式结构，其在对流体进行防冲时，流体的扩散趋向较乱，降低了流体的流入速率，使得管束壳壁是能够受到较大的冲击力度，尤其是流速较大的流体，其格挡效果较差。

因此，本领域技术人员提供了一种用于列管式汽化器的新型换热器结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于列管式汽化器的新型换热器结构，其包括：

壳体，其靠右端上侧壳壁上安装有导入管一，其靠左端下侧壳壁上安装有导出管一，且所述导入管一内部安装有防冲装置；

管板，呈左右对称设置于壳体左右侧横截面端并密封连接，形成密闭腔室一；

折流板，垂直于所述壳体内侧壁，并线性排列设置多组，且为单弓形折流板结构；

封头，呈左右对称安装在壳体左右端头并法兰连接，并罩在所述管板外侧面，与所述管板组成密闭腔室二，右侧所述封头靠上侧壳壁上安装有导入管二，左侧所述封头靠下侧壳壁上安装有导出管二；

管束，横向平行设置多组，其左右端分别嵌入在左右侧所述管板上，并横向贯穿多组所述折流板，将左侧所述密闭腔室二与右侧所述密闭腔室二相连通。

作为本发明的一种优选技术方案，多组所述管束的排列结构为正三角形排列。

作为本发明的一种优选技术方案，一组所述管束包括：

膨胀节管，呈螺旋结构，且螺旋圈数设为三圈，并设置多组；

直换热管，设置多组，并与所述膨胀节交替相连通；

温差补偿元件，设置多组，与所述直换热管相连通，且充当所述管束嵌入管板、折流板的连接固定件。

作为本发明的一种优选技术方案，相邻所述折流板之间的管束中的膨胀节管的数量设为两组。

作为本发明的一种优选技术方案，一组所述温差补偿元件包括：

薄圆环，设置一组，用于固定在管板、折流板中；

半椭圆环罩，设置两组，对称安装所述薄圆环左右侧壁上，且所述半椭圆环罩的长、短轴半径分别为直换热管半径的四倍、两倍。

作为本发明的一种优选技术方案，一组所述半椭圆环罩上开设有横向椭圆环槽、纵向椭圆环槽，所述横向椭圆环槽中截面椭圆的圆心与直换热管外侧壁之间的高度与直换热管半径相同，所述纵向椭圆环槽中截面椭圆的圆心与直换热管外侧壁之间的高度为直换热管半径的两倍。

作为本发明的一种优选技术方案，所述防冲装置包括侧板架，呈弧形面结构，呈圆周排列设置四组，并固定在导入管一内侧壁上，用于安装十字固定架；

所述十字固定架中心安装有防冲组件，对进入的流体进行格挡。

作为本发明的一种优选技术方案，所述防冲组件包括一级防冲壳板、二级防冲壳板、三级防冲壳板、四级防冲壳板，依次由上至下层叠设置，且所述四级防冲壳板为双层壳板结构，

其所述一级防冲壳板与三级防冲壳板、二级防冲壳板与四级防冲壳板、三级防冲壳板与四级防冲壳板中底层壳板均通过弹性支撑件相衔接；

其所述二级防冲壳板、三级防冲壳板、四级防冲壳板上端中心面均开设有圆形嵌入槽，所述一级防冲壳板、二级防冲壳板、三级防冲壳板底端最外侧板面均开设有直角环形槽，且所述圆形嵌入槽中最外侧槽壁、直角环形槽中直角槽壁均安装有直角贴环。

作为本发明的一种优选技术方案，所述四级防冲壳板中心处的凸型柱与十字固定架中心板面轴承连接；

且所述四级防冲壳板侧环面上固定有环形分散旋转架。

与现有技术相比，本发明提供了一种用于列管式汽化器的新型换热器结构，具备以下有益效果：

1、本发明中的管束，与传统的直管式管束相比，具备更强的韧性强度，其中，通过直换热管、膨胀节管的交替相连构成换热管束，而膨胀节管采用螺旋结构，既能够直换热管的扩张、伸缩进行轴向补偿伸缩，又能够对管外流体的冲击进行进行缓冲，降低管束整体的振动，再配合嵌入管板、折流板内温差补偿元件，其半椭圆环罩中的横向椭圆环槽、纵向椭圆环槽的设置结构，及与直换热管的管径关系，从而将半椭圆环罩的韧性强度进一步增强，使得直换热管发生形变时，对其进行补偿，避免固定在管板、折流板中的温差补偿元件与其固定端界面产生缝隙，提高了与管板密闭性，避免两种流体产生混合，提高了与折流板的密闭性，避免壳程内部流体从管束嵌入折流板处的端口中流动，使得壳程内部的流体无规则流动，降低流体循环流动效果，进而降低换热效率。

2、本发明中通过在壳体中的流体进入口处设置防冲组件，其中，通过四组防冲壳板层叠设置，且以弹力充当阻力作为对流体的格挡，从一级防冲壳板向四级防冲壳板逐渐贴合的过程中，且其弹力支承强度依次累加，从而不用担心进入的流体直冲管束，对管束造成损伤，尤其，在流体的流速不稳定时，此结构，能够及时的对流体进行格挡，且能够在流入过程中，通过增大流体流速，进一步提高换热效率。

附图说明

图1为本发明的新型换热器结构示意图；

图2为本发明的A处结构放大示意图；

图3为本发明的防冲装置局部结构放大示意图；

图4为本发明的防冲组件结构放大示意图；

图5为本发明的管束左移趋向受力分析结构放大示意图；

图中：1、壳体；2、管束；3、管板；4、封头；5、折流板；6、防冲装置；7、导入管一；8、导出管一；9、导入管二；10、导出管二；21、直换热管；22、膨胀节管；23、温差补偿元件；24、横向椭圆环槽；25、纵向椭圆环槽；26、半椭圆环罩；27、薄圆环；61、侧板架；62、十字固定架；63、防冲组件；64、四级防冲壳板；65、三级防冲壳板；66、二级防冲壳板；67、一级防冲壳板；68、环形分散旋转架；69、弹性支撑件；610、直角贴环。

具体实施方式

参照图1-5，本发明提供一种技术方案：一种用于列管式汽化器的新型换热器结构，其包括：

壳体1，其靠右端上侧壳壁上安装有导入管一7，其靠左端下侧壳壁上安装有导出管一8，且所述导入管一7内部安装有防冲装置6；

管板3，呈左右对称设置于壳体1左右侧横截面端并密封连接，形成密闭腔室一；

折流板5，垂直于所述壳体1内侧壁，并线性排列设置多组，且为单弓形折流板结构；

封头4，呈左右对称安装在壳体1左右端头并法兰连接，并罩在所述管板外侧面，与所述管板组成密闭腔室二，右侧所述封头靠上侧壳壁上安装有导入管二9，左侧所述封头靠下侧壳壁上安装有导出管二10；

管束2，横向平行设置多组，其左右端分别嵌入在左右侧所述管板上，并横向贯穿多组所述折流板5，将左侧所述密闭腔室二与右侧所述密闭腔室二相连通；

作为最佳实施例，本列管式换热器中的管束分程为偶数管程结构形式，壳程分程为单壳程结构形式，以便制造和安装；

作为最佳实施例，单弓形折流板的圆形缺口高度为壳体内径的42％，以便在增大流体流速时，增强其湍动程度。

本实施例中，多组所述管束2的排列结构为正三角形排列，以便在同一管板上排列安装较多的管子，有利于提高管外传热系数。

本实施例中，一组所述管束2包括：

膨胀节管22，呈螺旋结构，且螺旋圈数设为三圈，并设置多组；

直换热管21，设置多组，并与所述膨胀节交替相连通；

温差补偿元件23，设置多组，与所述直换热管21相连通，且充当所述管束2嵌入管板3、折流板5的连接固定件；

作为最佳实施例，膨胀节管、直换热管、温差补偿元件，均采用铜镍合金材料进行制作，以便提高其生产制造效率，以及受管内外流体温差致使管壁产生的形变为同一种材料所产生的，有利于促使膨胀节管、温差补偿元件进行补偿时，降低管束中直换热管、膨胀节管、温差补偿元件处所受的应力值差；

其中，膨胀节管、温差补偿元件共通补偿因管束管内流体与其管外流体温差较大时所产生的形变，且膨胀节管为螺旋式结构，具备较好的弹性形变性能，既能够对直换热管的轴向长度进行补偿，又能对直换热管受到管外流体的冲击时，进行减震，降低管外流体冲击管束整体管壁，进而，降低了管板、折流板中的温差补偿元件所受到的直换热管对其作用的力的方向的倾斜度，从而提高了温差补偿元件与管板、折流板嵌入固定的稳定性及密闭性。

本实施例中，相邻所述折流板5之间的管束2中的膨胀节管22的数量设为两组，一方面，相对延长了管内流体的停留时间，增大了管外流体的接触面积，另一方面，配合直换热管的导流作用，又加快了流体的导流速率，从而提高流体之间的换热效率及换热效果，根据实际流体的浓度、粘稠度，可适量采用含有较多或较少的膨胀节管的管束。

本实施例中，一组所述温差补偿元件23包括：

薄圆环27，设置一组，用于固定在管板3、折流板5中；

半椭圆环罩26，设置两组，对称安装所述薄圆环左右侧壁上，且所述半椭圆环罩的长、短轴半径分别为直换热管半径的四倍、两倍；

需要注意的是，从管束安装在管板、折流板上的数量，及管束之间的相隔间距方面上考虑，作为最佳实施例，本结构中，半椭圆环罩的半径与膨胀节管的螺旋半径设为相同大小，既能使得管束安装较多的数量，又能使得管束之间保持合适的间距。

本实施例中，一组所述半椭圆环罩上开设有横向椭圆环槽24、纵向椭圆环槽25，所述横向椭圆环槽24中截面椭圆的圆心与直换热管21外侧壁之间的高度与直换热管21半径相同，所述纵向椭圆环槽25中截面椭圆的圆心与直换热管21外侧壁之间的高度为直换热管21半径的两倍；

通过开设横向椭圆环槽、纵向椭圆环槽，促使半椭圆环罩呈曲面折状结构，其中，横向椭圆环槽主要对管壁的径向形变进行补偿，纵向椭圆环槽主要对管壁的轴向形变进行补偿，从而提高半椭圆环罩多方向上的弹性形变强度；

作为最佳实施例，直换热管产生左向趋向的应力时，需要注意的是，此时管束管壁处于外扩状态，其外侧壁作用在半椭圆环罩侧壁的应力的趋向方向为，横向椭圆环槽中下壳壁会产生右旋的应力趋向，进而带动纵向椭圆环槽中左侧壳壁产生左旋的应力趋向，对其进行补偿，其槽腔则为形变腔壁。

本实施例中，所述防冲装置6包括侧板架61，呈弧形面结构，呈圆周排列设置四组，并固定在导入管一7内侧壁上，用于安装十字固定架62；

所述十字固定架62中心安装有防冲组件63，对进入的流体进行格挡，从而降低流体对管束的直冲力度。

本实施例中，所述防冲组件63包括一级防冲壳板67、二级防冲壳板66、三级防冲壳板65、四级防冲壳板64，依次由上至下层叠设置，且所述四级防冲壳板64为双层壳板结构，

其所述一级防冲壳板67与三级防冲壳板65、二级防冲壳板66与四级防冲壳板64、三级防冲壳板65与四级防冲壳板64中底层壳板均通过弹性支撑件69相衔接；

其所述二级防冲壳板66、三级防冲壳板65、四级防冲壳板64上端中心面均开设有圆形嵌入槽，所述一级防冲壳板67、二级防冲壳板66、三级防冲壳板65底端最外侧板面均开设有直角环形槽，且所述圆形嵌入槽中最外侧槽壁、直角环形槽中直角槽壁均安装有直角贴环610；

作为最佳实施例，通过将防冲组件设为以弹力充当阻力作为对流体的格挡，其由一级防冲壳板向四级防冲壳板逐渐贴合的过程中，且其弹力支承强度依次累加，需要注意的是，在其四组防冲壳板紧密贴合时，其上端相对组成的弧形面为，以四级防冲壳板上端壳板直径为长轴，其直径的四分之一为短轴，所构成的椭圆弧面，从而，当流体较大时，随一级防冲壳板、二级防冲壳板、三级防冲壳板的下降，其流体冲击防冲壳板时的扩散角度越大，进而避免流体直冲管束，但又保留一定的弧形面，对流体进行引流，且四组防冲壳板中均开设有纵向流道。

本实施例中，所述四级防冲壳板64中心处的凸型柱与十字固定架62中心板面轴承连接；

且所述四级防冲壳板64侧环面上固定有环形分散旋转架68；

通过流体冲击环形分散旋转架时，其产生旋转，进一步，利用流体的动能，带动四组防冲壳板进行旋转，促使流体分散的更加均匀，对管束壳壁的冲击强度更小，同时，流体的流落也呈规则性引流散落，加快流体流落。

在具体实施时，将流体一流向导入管一中，流体二流入导入管二中，流体一流入壳体内部密闭腔室一中，经折流板进行逐层向左流动，最后经导出管一流入，流体二进入右侧密闭腔室二中，经管束向左流动，与管束外侧流体一进行换热，再流至左侧密闭腔室二中，经导出管二流出，此中，通过防冲组件对流体一进行格挡，且其结构中的环形分散旋转架经流体一的冲击作为动力，带动四组防冲壳板旋转，促使流体一旋落在管束壁上，降低直冲力度，保护管束，且在流体一的流速的冲击强度的提高下，由一级防冲壳板向四级防冲壳板移动，进而，降低四组防冲壳板上端形成的曲面坡度，进一步促使流体一向外次扩散，且通过改变流体二的流入、流出方向，从而使流体一与流体二形成对流，进一步提高换热效率。

以上所述，仅为发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于列管式汽化器的换热器结构，其特征在于：其包括：

壳体(1)，其靠右端上侧壳壁上安装有导入管一(7)，其靠左端下侧壳壁上安装有导出管一(8)，且所述导入管一(7)内部安装有防冲装置(6)；

管板(3)，呈左右对称设置于壳体(1)左右侧横截面端并密封连接，形成密闭腔室一；

折流板(5)，垂直于所述壳体(1)内侧壁，并线性排列设置多组，且为单弓形折流板结构；

封头(4)，呈左右对称安装在壳体(1)左右端头并法兰连接，并罩在所述管板外侧面，与所述管板组成密闭腔室二，右侧所述封头靠上侧壳壁上安装有导入管二(9)，左侧所述封头靠下侧壳壁上安装有导出管二(10)；

管束(2)，横向平行设置多组，其左右端分别嵌入在左右侧所述管板上，并横向贯穿多组所述折流板(5)，将左侧所述密闭腔室二与右侧所述密闭腔室二相连通；

所述防冲装置(6)包括侧板架(61)，呈弧形面结构，呈圆周排列设置四组，并固定在导入管一(7)内侧壁上，用于安装十字固定架(62)；所述十字固定架(62)中心安装有防冲组件(63)，对进入的流体进行格挡；

所述防冲组件(63)包括一级防冲壳板(67)、二级防冲壳板(66)、三级防冲壳板(65)、四级防冲壳板(64)，依次由上至下层叠设置，且所述四级防冲壳板(64)为双层壳板结构，其所述一级防冲壳板(67)与三级防冲壳板(65)、二级防冲壳板(66)与四级防冲壳板(64)、三级防冲壳板(65)与四级防冲壳板(64)中底层壳板均通过弹性支撑件(69)相衔接；其所述二级防冲壳板(66)、三级防冲壳板(65)、四级防冲壳板(64)上端中心面均开设有圆形嵌入槽，所述一级防冲壳板(67)、二级防冲壳板(66)、三级防冲壳板(65)底端最外侧板面均开设有直角环形槽，且所述圆形嵌入槽中最外侧槽壁、直角环形槽中直角槽壁均安装有直角贴环(610)；

所述四级防冲壳板(64)中心处的凸型柱与十字固定架(62)中心板面轴承连接；且所述四级防冲壳板(64)侧环面上固定有环形分散旋转架(68)。

2.根据权利要求1所述的一种用于列管式汽化器的换热器结构，其特征在于：多组所述管束(2)的排列结构为正三角形排列。

3.根据权利要求1所述的一种用于列管式汽化器的换热器结构，其特征在于：一组所述管束(2)包括：

膨胀节管(22)，呈螺旋结构，且螺旋圈数设为三圈，并设置多组；

直换热管(21)，设置多组，并与所述膨胀节管 交替相连通；

温差补偿元件(23)，设置多组，与所述直换热管(21)相连通，且充当所述管束(2)嵌入管板(3)、折流板(5)的连接固定件。

4.根据权利要求3所述的一种用于列管式汽化器的换热器结构，其特征在于：相邻所述折流板(5)之间的管束(2)中的膨胀节管(22)的数量设为两组。

5.根据权利要求3所述的一种用于列管式汽化器的换热器结构，其特征在于：一组所述温差补偿元件(23)包括：

薄圆环(27)，设置一组，用于固定在管板(3)、折流板(5)中；

半椭圆环罩(26)，设置两组，对称安装所述薄圆环左右侧壁上，且所述半椭圆环罩(26)的长、短轴半径分别为直换热管半径的四倍、两倍。

6.根据权利要求5所述的一种用于列管式汽化器的换热器结构，其特征在于：一组所述半椭圆环罩上开设有横向椭圆环槽(24)、纵向椭圆环槽(25)，所述横向椭圆环槽(24)中截面椭圆的圆心与直换热管(21)外侧壁之间的高度与直换热管(21)半径相同，所述纵向椭圆环槽(25)中截面椭圆的圆心与直换热管(21)外侧壁之间的高度为直换热管(21)半径的两倍。

Images