CN1399714A - 管式换热器中的一种布置方式 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在管式换热器(1)中的布置方式，该管式换热器具有多个由管壳(4)所包围的传热管(3)。该传热管(3)在其每个末端处被固定在管板(5)上，这样即形成了一个流动信道(6)。通过弯头(14)将流动信道(6)连接起来从而形成了一个第一流动系统。通过承插管(7)将两个相邻的管壳(4)连接起来从而形成了一个第二流动系统。该布置方式包括一个弹簧组(9)，该弹簧组(9)位于传热管(3)的至少一个末端上。弹簧组(9)将一个力F轴向地施加在传热管(3)上。因为该力F使传热管保持相互隔开并使传热管和管壳的内壁保持隔开，所以不需要使用挡板对传热管(3)进行支撑。因此就可以利用管式换热器(1)进行再生传热，即第一和第二流动系统都可包含产物。

Description

管式换热器中的一种布置方式
技术领域
本发明涉及一种管式换热器中的布置方式，其中该管式换热器具有多个被管壳所包裹的传热管，该传热管的两个末端固定在管板上。
背景技术
在本领域中要采用多种类型的换热器对流体产物进行加热或者冷却。例如借助于不同温度下的蒸汽或水，有可能使得该流体产物达到所需的温度。换热器已经在许多类型的加工厂中得到应用，而且在食品加工厂中如奶制品厂或果汁制造厂中也经常使用换热器。
一种公知类型的换热器被称为管式换热器。该换热器由一个或多个内部互连的换热器组件组成，这样即形成了一个流动系统。该换热器组件包括一个或多个由外壳体或管壳所包裹的传热管。该传热管相互之间被连接在一起从而形成了流体产物的流道(product insert)，然后依次通过弯头将流体产物流道连接起来，这样即可对流体产物进行循环，而流体产物是被加热还是被冷却则是根据利用换热器处理的目的来确定的。通过一个壳体或者管壳将传热管封装起来，该壳体或者管壳同时也对传热介质进行了密封。将相互毗邻的管壳连接起来由此可使传热介质循环流动。传热介质可包括不同温度下的水、蒸汽或者其它类型的液体或者气体。在瑞典专利SE501908就披露了这样一种换热器。
为了提高换热器的效率，有时需要利用一个或多个传热组件作为再生部分，也就是说，用在换热器中已被加热的产物来加热引入的冷的产物。同时该引入的冷的产物对已处理过的、已加热了的产物进行冷却。为了采用上述再生式管式换热器，该产物必须位于传热管和包裹该传热管的管壳中。这样就显着的降低了整个换热器的造价，而且也降低了管式换热器中传热过程的能耗。
被包裹在其管壳之内的传热管的长度通常约为6米。为了使传热管不遭受来自振动或者下垂所引起的不必要的应力，因此必须在沿着该传热管长度方向上的一个或多个点上对其进行支撑。如果传热管发生了下垂或者振动，则它们之间会相互接触，这样就减少了传热表面由此管式换热器的效率就不会达到所期望的值。长度较短的传热管通常也要进行支撑。所采用的支撑点可以是各种设计结构和方式并且通常称之为挡板。当仅采用水或者蒸汽作为传热介质时，除了将传热管相互分隔开并防止传热管和管壳的内壁相互接触之外，对这些挡板的设计结构和形式的要求很少或者没有要求。
当希望采用再生式热交换组件时，就会对带有全面清洗功能的卫生设计提出完全不同的要求。在此情况下，当流体产物包含纤维或者小颗粒例如果汁时，这样的要求则更为严格。许多人都曾试图将挡板设计成具有尽可能圆的表面从而避免产物中的纤维或者颗粒堆积在一起。然而在实践中证明很难得到具有这样设计结构的挡板。如果使用挡板而不用管套(pocket)的话，也会出现问题。所有的挡板都或多或少地有和产物的流动方向成直角的部分，结果总是会导致颗粒或者纤维的积聚，这些颗粒或者纤维破坏了清洗操作并最终会引起产品的损坏。
发明内容
本发明的一个目的在于实现一种布置方式，在此布置方式中可保持传热管之间以及与管壳内壁的相互隔开，而不会对管壳之内的流动的流体产物造成阻碍。
根据本发明可以实现该目的以及其它目的，这是因为所述该布置方式的特征在于将一个轴向力F施加在传热管的至少一个末端之上。
在附后的从属权利要求中对本发明优选实施例的特征进行了阐述。
附图说明
现参考附图对本发明的一个优选实施例进行详细的说明，其中：
图1为具有本发明的布置方式的管式换热器的部分剖面侧视图；
图2为本发明的布置方式的一部分的部分剖面侧视图。
优选实施例的说明
在图1中示出了一种具有本发明布置方式的管式换热器1。该管式换热器1包括一个或多个换热器组件2，在图1中示出了两个换热器组件。该换热器组件2相互被连接在一起从而形成了两个流动系统。一个换热器组件2大致由许多被管壳4所封装的传热管3组成。
传热管3在其两个末端被管板5所固定，这样传热管3和管板5就构成了一个流动信道6。两个相邻的流动信道6通过弯头14而被连接在一起从而形成第一流动系统。在常规的换热器1中采用该第一流动系统作为一种流体产物的流通信道。
通过每一个管壳4上的承插管7或者通过中间连接片将两个相邻的管壳4径向地连接在一起的方式将包裹传热管3的管壳4连接在一起。该相互连接的管壳4构成了一个第二流动系统，其中在常规的管式换热器1中，该第二流动系统通常作为传热介质的流通信道。
市场上的大多数管式换热器的换热器组件2的长度大约为6米。如果沿着该长度方向不对传热管3和管壳4进行支撑，则由于重力的影响传热管3和管壳4会产生下垂。传热管3会相互接触并且会和管壳4的内壁接触在一起。为了避免发生此类现象，常规的换热器1要求利用各种形式的所谓挡板对传热管3进行支撑。在实际中已经证明了挡板的功效，当第一流动系统用作流体产物的信道、第二流动系统用作传热介质的信道时，该挡板的功效很令人满意。
当要采用管式换热器1作为再生式换热器时，第一和第二流动系统都将含有流体产物。一个流动系统包含进入到管式换热器1之内的冷的产物，另一个流动系统包含将要处理、已加热的产物，或者反之亦然。这就意味着同时对传热管3的支撑有着完全不同的要求。
目前的管式换热器1通常具有所谓的浮动末端，即端板5可在一定程度上相对于管壳4进行移动从而对管式换热器1之内的热膨胀进行补偿。在本发明的布置方式中，传热管3的一个末端是固定的，这是因为管板5′与管壳4的一个末端8紧紧的夹靠在一起。在传热管3的另一末端处，管板5″是可移动的并且在管板5″和管壳4之间放置有一个弹簧组9。这样本发明的布置方式经过稍微的修改即可在具有浮动末端的当前管式换热器1上使用。本发明的布置方式也可用于其它类型的管末端，但是此时需要对其作一个小的改进。
在本发明的布置方式的优选实施例中，弹簧组9包括位于两个端板11、12之间多个板簧10。为了便于对弹簧组9进行组装和拆除，上述两个端板11、12可以通过通孔螺栓(图中未示出)而将其连接在一起。当弹簧组9被安装在管式换热器1上时，螺栓不产生作用。弹簧组9也可包含其它类型的弹簧如螺旋形弹簧。弹簧组9及其板簧10也可以对换热器组件2的热膨胀进行补偿。另外，也可以通过被上紧到一定程度的螺栓来实现力F。然而该可选方式不能对换热器组件2的热运动进行补偿。
弹簧组9施加一个预定的力F。该预定的力由板簧10的数目以及在一个给定距离L上的尺寸来确定。这样该预定力F就轴向地施加在流动信道6之上。被施加的力F必须能充分地将传热管3拉紧，这样传热管3就不会相互接触或者碰到管壳4的内表面。在优选的实施例中，通过弹簧组9而将力F施加在传热管3的一个末端之上。另外，力F也可以是分散的，这样弹簧组9即被安装在传热管3的两个末端之上。
过大的力F将导致在管板S的传热管3的固定支撑处产生不必要的应力，而太小的力F将导致传热管3不能以所期望的方式相互分开。过大的力也会在组装和拆除时产生不期望的“弹弓效应”，从而有可能会对人造成伤害。所需的力F是根据传热管3的自然重量即尺寸和材料的厚度来确定的。计算表明市场上的许多具有传热管3的管式换热器1所需要的力大约为1000N/每个传热管3，这样即可在长度为6米的一般的管子上将其保持在拉紧状态。
在常规的管式换热器1中，管道长度较长也会对管壳4造成某些下垂。这样通常采用一个中心支撑13对其进行补偿。然而，优选的实施例允许管壳4产生某些下垂，这样施加到每一个传热管3之上的力F可以被降低到传热管3和管壳4之间没有接触的一个状态。如果需要，任何可能的中心支撑13都可用在管式换热器组件2上，以防止下垂。
上述根据本发明的布置方式可以实现一种管式换热器1，此时在不需要挡板的情况下也可以将传热管3相互分开并且和将传热管3和管壳4的内壁分开。这样就在管壳4中提供了一个流体自由信道，在需要采用再生式管式换热器1的情况下，不会阻碍产物的自由流动以及传热管3之间的流通。特别是对于含有颗粒或纤维例如果汁或类似其它的流体产物中，本发明的布置方式提供了采用再生式管式换热器1的可能，而不会在由挡板构成的阻碍表面上产生纤维的积聚。本发明的布置方式也在管式换热器1的两个流动系统中提供了全面清洗的可能。
从前述可以明显看到，本发明实现了一种布置方式，该布置方式可允许使用再生式管式换热器，而没有在产物的流动方向上构成障碍的挡板。在不用挡板的情况下，也能对称为“麻烦产物”即含有颗粒或纤维的产物使用再生式管式换热器。
不能认为将本发明限制在上文以及附图中，在不脱离后附的权利要求书范围的情况下，可以对本发明做出许多的修改。

Claims (4)

1、一种在管式换热器(1)中的布置方式，该管式换热器具有多个由管壳(4)所包围的传热管(3)，该传热管(3)在其两个末端处被固定在管板(5)上，其特征在于：将一个轴向力F施加在该传热管(3)的至少一个末端上。
2、如权利要求1所述的布置方式，其中该力F是通过一个弹簧组(9)来实现的。
3、如权利要求2所述的布置方式，其中弹簧组(9)包括多个板簧(10)。
4、如前面任一权利要求所述的布置方式，其中该力F大约为每个传热管(3)1000N。
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