CN202501778U - 螺旋折流板式套管换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种螺旋折流板式套管换热器，其涉及一种应用于液体热交换的换热器，其目的是克服普通套管换热器换热面积较小、不易清洗的缺陷，提供一种增加换热面积、易清洗的螺旋折流板式套管换热器。螺旋折流板式套管换热器由热源弯管、冷却弯管、奇数段套管部件、偶数段套管部件组成。螺旋折流板式套管换热器与普通套管换热器相比，增加了螺旋折流板，也就是增加了换热面积。由于螺旋折流板式套管换热器的套管部件可以拆卸成内管部件一、内管部件二和外管壳体，所以易于清洗。

Description

螺旋折流板式套管换热器

技术领域

本发明是一种螺旋折流板式套管换热器，其涉及一种应用于液体热交换的换热器，特别是涉及一种螺旋折流板式套管换热器。

背景技术

普通套管换热器由两种直径大小不同的直管制成同心套管，每一段套管的内管用U形弯管与相邻套管的内管顺序连接，而外管则与相邻套管的外管连接。普通套管换热器因其结构简单、制造方便，而广泛用作冷却装置。与其它换热器相比，普通套管换热器的外形尺寸较大，换热面积较小，并且由于外管与内管焊接在一起，不易清洗。

发明内容

本发明的目的是克服普通套管换热器换热面积较小、不易清洗的缺陷，提供一种增加换热面积、易清洗的螺旋折流板式套管换热器。本发明的实施方案如下：

本发明总的特征是螺旋折流板式套管换热器由热源弯管、冷却弯管、奇数段套管部件、偶数段套管部件组成。若干个奇数段套管部件、偶数段套管部件依次排列在一起。热源弯管依次连接相邻的奇数段套管部件和偶数段套管部件的内管法兰一和内管法兰二，冷却弯管依次连接相邻的奇数段套管部件和偶数段套管部件的壳体出液法兰和壳体进液法兰。螺旋折流板式套管换热器上有冷却介质进口、热源介质出口、热源介质进口、冷却介质出口。

套管部件由内管部件一、内管部件二和外管壳体组成。套管部件按照排列顺序分为奇数段套管部件和偶数段套管部件。奇数段套管部件的外管壳体称为奇数段壳体，偶数段套管部件的外管壳体称为偶数段壳体。

奇数段壳体中间是膨胀节，两端依次焊接外管和壳体法兰，壳体出液法兰焊接在左端的外管上侧，壳体进液法兰焊接在右端的外管下侧。

偶数段壳体中间是膨胀节，两端依次焊接外管和壳体法兰，壳体进液法兰焊接在左端的外管下侧，壳体出液法兰焊接在右端的外管上侧。

膨胀节是标准的波形膨胀节。壳体法兰是标准的钢制管法兰。

内管部件一中间是内管一，左端焊接内管法兰一，右端焊接内管联接法兰，固定端盖和螺旋折流板焊接在内管一外表面上。内管法兰一是标准的钢制管法兰。固定端盖中间加工有通孔，固定端盖其它结构与标准的钢制管法兰盖相同。内管联接法兰与带颈对焊钢制管法兰的凹面法兰相似，不同之处在于密封圈凹槽的深度和定位凸台的高度尺寸不相同。内管联接法兰有若干个法兰螺栓孔，若干个螺栓安装在法兰螺栓孔内，并且在螺栓头部与内管联接法兰焊接在一起。

螺旋折流板用钢板制成螺旋带形。螺旋折流板焊接在内管一外表面上。内管一外表面、螺旋折流板和外管内表面组成螺旋形的冷却通道。冷却介质在冷却通道中流动，增加了冷却介质的扰动，强化传热的效果。

热源介质在内管一中流动，其热量经内管一的外表面和螺旋折流板的外表面，由冷却介质带走。螺旋折流板式套管换热器与普通套管换热器相比，增加了螺旋折流板，也就是增加了换热面积。

内管部件二中间是内管二，左端焊接联接端盖，右端焊接内管法兰二。内管法兰二是标准的钢制管法兰。联接端盖的中间加工有通孔，周围有若干个大的法兰螺栓孔，在中间通孔与大的法兰螺栓孔之间有若干个小的联接通孔，在联接端盖有法兰密封面的一侧有一个密封凸台，另一侧有法兰颈，与内管二焊接。

内管部件一和内管部件二安装在外管壳体中，通过螺栓连接，固定端盖与壳体法兰之间有固定端盖法兰垫，联接端盖与壳体法兰之间有联接端盖法兰垫，联接端盖与内管联接法兰之间有内管联接法兰垫，并且联接端盖法兰垫内侧延伸至联接端盖与内管联接法兰的螺栓孔外侧之间。内管联接法兰垫把热源介质密封在内管一中流动。联接端盖法兰垫则使冷却介质不会从联接端盖与壳体法兰之间泄露，也不会从联接端盖的联接通孔中泄露。

与带颈对焊钢制管法兰的凹面法兰相比，内管联接法兰的密封圈凹槽深度尺寸要大一些。装配后，内管联接法兰垫安装在密封圈凹槽中，内管联接法兰的定位凸台与联接端盖的法兰密封面相接触，使密封凸台与密封圈凹槽底面之间，以及法兰密封面与壳体法兰之间有合理的间隙，确保联接端盖的密封凸台不会对内管联接法兰垫挤压过度，同时确保联接端盖的法兰密封面不会对联接端盖法兰垫挤压过度。这种挤压力量来自于内管一的热膨胀。

螺旋折流板式套管换热器是在环境温度下装配的，工作时热源介质在内管一中流动，会使内管一轴向膨胀。冷却介质在冷却通道中流动，即使冷却介质的温度高于环境温度，由于冷却介质的温度一定小于热源介质的温度，因此外管轴向膨胀长度一定会小于内管一轴向膨胀长度。内管一的热膨胀力量推动联接端盖向右移动，通过法兰螺栓，使外管壳体的膨胀节轴向长度增加，从而抵消热膨胀差异。

固定端盖法兰垫是标准的管法兰垫片。联接端盖法兰垫与标准的管法兰垫片相似，不同之处在于联接端盖法兰垫的内径要小一些。内管联接法兰垫和弯管法兰垫是标准的管法兰用缠绕式垫片。

由于螺旋折流板式套管换热器的套管部件可以拆卸成内管部件一、内管部件二和外管壳体，所以易于清洗。

热源弯管由两个弯管焊件组成，每个弯管焊件用一个90°弯管和两个法兰焊接在一起。两个弯管焊件之间用螺栓连接，并用弯管法兰垫密封。热源弯管与奇数段套管部件、偶数段套管部件之间用螺栓连接，并用弯管法兰垫密封。

冷却弯管用一个180°弯管和两个法兰焊接在一起。冷却弯管与奇数段套管部件、偶数段套管部件之间用螺栓连接，并用法兰垫密封。

以有三个套管部件的螺旋折流板式套管换热器为例，其介质流程路径是：热源介质由热源介质进口进入内管一，途径上层的奇数段套管部件、热源弯管、中层的偶数段套管部件、热源弯管、下层的奇数段套管部件，由热源介质出口流出。冷却介质由冷却介质进口进入外管，途径下层的奇数段套管部件、冷却弯管、中层的偶数段套管部件、冷却弯管、上层的奇数段套管部件，由冷却介质出口流出。

附图说明

说明书附图是普通套管换热器的示意图和螺旋折流板式套管换热器的结构图。其中图1是普通套管换热器的示意图。图2是螺旋折流板式套管换热器的轴测图。图3是套管部件的轴测剖视图。图4是局部放大图I。图5是奇数段壳体的轴测图。图6是偶数段壳体的轴测图。图7是内管部件一的轴测图。图8是膨胀节的轴测剖视图。图9是内管联接法兰的轴测剖视图。图10是固定端盖法兰垫的轴测图。图11是联接端盖法兰垫的轴测图。图12是内管联接法兰垫的轴测剖视图。图13是弯管法兰垫的轴测剖视图。图14是内管部件二的轴测剖视图。图15是热源弯管的轴测图。图16是冷却弯管的轴测图。图17是螺旋折流板式套管换热器的介质流程路径示意图。

图中标注有热源弯管1、冷却弯管2、奇数段套管部件3、偶数段套管部件4、冷却介质进口5、热源介质出口6、热源介质进口7、冷却介质出口8、固定端盖法兰垫9、壳体法兰10、壳体出液法兰11、外管壳体12、外管13、膨胀节14、壳体进液法兰15、联接端盖法兰垫16、内管联接法兰垫17、内管法兰一18、内管部件一19、固定端盖20、内管一21、螺旋折流板22、内管联接法兰23、联接端盖24、内管部件二25、内管二26、内管法兰二27、奇数段壳体28、偶数段壳体29、联接螺栓30、密封圈凹槽31、定位凸台32、联接通孔33、密封凸台34、法兰密封面35、热源介质36、冷却介质37、弯管法兰垫38。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步叙述。

参照图2，螺旋折流板式套管换热器由热源弯管1、冷却弯管2、奇数段套管部件3、偶数段套管部件4组成。若干个奇数段套管部件3、偶数段套管部件4依次排列在一起。热源弯管1依次连接相邻的奇数段套管部件3和偶数段套管部件4的内管法兰一18和内管法兰二27，冷却弯管2依次连接相邻的奇数段套管部件3和偶数段套管部件4的壳体出液法兰11和壳体进液法兰15。螺旋折流板式套管换热器上有冷却介质进口5、热源介质出口6、热源介质进口7、冷却介质出口8。

参照图3、图4、图5、图6和图8，套管部件由内管部件一19、内管部件二25和外管壳体12组成。套管部件按照排列顺序分为奇数段套管部件3和偶数段套管部件4。奇数段套管部件3的外管壳体12称为奇数段壳体28，偶数段套管部件4的外管壳体12称为偶数段壳体29。

奇数段壳体28中间是膨胀节14，两端依次焊接外管13和壳体法兰10，壳体出液法兰11焊接在左端的外管13上侧，壳体进液法兰15焊接在右端的外管13下侧。

偶数段壳体29中间是膨胀节14，两端依次焊接外管13和壳体法兰10，壳体进液法兰15焊接在左端的外管13下侧，壳体出液法兰11焊接在右端的外管13上侧。

膨胀节14是标准的波形膨胀节。壳体法兰10是标准的钢制管法兰。

参照图7和图9，内管部件一19中间是内管一21，左端焊接内管法兰一18，右端焊接内管联接法兰23，固定端盖20和螺旋折流板22焊接在内管一21外表面上。内管法兰一18是标准的钢制管法兰。固定端盖20中间加工有通孔，固定端盖20其它结构与标准的钢制管法兰盖相同。内管联接法兰23与带颈对焊钢制管法兰的凹面法兰相似，不同之处在于密封圈凹槽31的深度和定位凸台32的高度尺寸不相同。内管联接法兰23有若干个法兰螺栓孔，若干个螺栓安装在法兰螺栓孔内，并且在螺栓头部与内管联接法兰23焊接在一起。

螺旋折流板22用钢板制成螺旋带形。螺旋折流板22焊接在内管一21外表面上。内管一21外表面、螺旋折流板22和外管13内表面组成螺旋形的冷却通道。冷却介质37在冷却通道中流动，增加了冷却介质37的扰动，强化传热的效果。

热源介质36在内管一21中流动，其热量经内管一21的外表面和螺旋折流板22的外表面，由冷却介质37带走。螺旋折流板式套管换热器与普通套管换热器相比，增加了螺旋折流板22，也就是增加了换热面积。

参照图14，内管部件二25中间是内管二26，左端焊接联接端盖24，右端焊接内管法兰二27。内管法兰二27是标准的钢制管法兰。联接端盖24的中间加工有通孔，周围有若干个大的法兰螺栓孔，在中间通孔与大的法兰螺栓孔之间有若干个小的联接通孔33，在联接端盖24有法兰密封面35的一侧有一个密封凸台34，另一侧有法兰颈，与内管二26焊接。

参照图4，内管部件一19和内管部件二25安装在外管壳体12中，通过螺栓连接，固定端盖20与壳体法兰10之间有固定端盖法兰垫9，联接端盖24与壳体法兰10之间有联接端盖法兰垫16，联接端盖24与内管联接法兰23之间有内管联接法兰垫17，并且联接端盖法兰垫16内侧延伸至联接端盖24与内管联接法兰23的螺栓孔外侧之间。内管联接法兰垫17把热源介质36密封在内管一21中流动。联接端盖法兰垫16则使冷却介质37不会从联接端盖24与壳体法兰10之间泄露，也不会从联接端盖24的联接通孔33中泄露。

与带颈对焊钢制管法兰的凹面法兰相比，内管联接法兰23的密封圈凹槽31深度尺寸要大一些。装配后，内管联接法兰垫17安装在密封圈凹槽31中，内管联接法兰23的定位凸台32与联接端盖24的法兰密封面35相接触，使密封凸台34与密封圈凹槽31底面之间，以及法兰密封面35与壳体法兰10之间有合理的间隙，确保联接端盖24的密封凸台34不会对内管联接法兰垫17挤压过度，同时确保联接端盖24的法兰密封面35不会对联接端盖法兰垫16挤压过度。这种挤压力量来自于内管一21的热膨胀。

螺旋折流板式套管换热器是在环境温度下装配的，工作时热源介质36在内管一21中流动，会使内管一21轴向膨胀。冷却介质37在冷却通道中流动，即使冷却介质37的温度高于环境温度，由于冷却介质37的温度一定小于热源介质36的温度，因此外管13轴向膨胀长度一定会小于内管一21轴向膨胀长度。内管一21的热膨胀力量推动联接端盖24向右移动，通过法兰螺栓，使外管壳体12的膨胀节14轴向长度增加，从而抵消热膨胀差异。

参照图10、图11、图12和图13，固定端盖法兰垫9是标准的管法兰垫片。联接端盖法兰垫16与标准的管法兰垫片相似，不同之处在于联接端盖法兰垫16的内径要小一些。内管联接法兰垫17和弯管法兰垫38是标准的管法兰用缠绕式垫片。

参照图15，热源弯管1由两个弯管焊件组成，每个弯管焊件用一个90°弯管和两个法兰焊接在一起。两个弯管焊件之间用螺栓连接，并用弯管法兰垫38密封。热源弯管1与奇数段套管部件3、偶数段套管部件4之间用螺栓连接，并用弯管法兰垫38密封。

参照图16，冷却弯管2用一个180°弯管和两个法兰焊接在一起。冷却弯管2与奇数段套管部件3、偶数段套管部件4之间用螺栓连接，并用法兰垫密封。

参照图17，以有三个套管部件的螺旋折流板式套管换热器为例，其介质流程路径是：热源介质36由热源介质进口7进入内管一21，途径上层的奇数段套管部件3、热源弯管1、中层的偶数段套管部件4、热源弯管1、下层的奇数段套管部件3，由热源介质出口6流出。冷却介质37由冷却介质进口5进入外管13，途径下层的奇数段套管部件3、冷却弯管2、中层的偶数段套管部件4、冷却弯管2、上层的奇数段套管部件3，由冷却介质出口8流出。

Claims (1)

1.一种螺旋折流板式套管换热器，其特征在于由热源弯管(1)、冷却弯管(2)、奇数段套管部件(3)、偶数段套管部件(4)组成；若干个奇数段套管部件(3)、偶数段套管部件(4)依次排列在一起；热源弯管(1)依次连接相邻的奇数段套管部件(3)和偶数段套管部件(4)的内管法兰一(18)和内管法兰二(27)，冷却弯管(2)依次连接相邻的奇数段套管部件(3)和偶数段套管部件(4)的壳体出液法兰(11)和壳体进液法兰(15)；螺旋折流板式套管换热器上有冷却介质进口(5)、热源介质出口(6)、热源介质进口(7)、冷却介质出口(8)；

套管部件由内管部件一(19)、内管部件二(25)和外管壳体(12)组成；套管部件按照排列顺序分为奇数段套管部件(3)和偶数段套管部件(4)；奇数段套管部件(3)的外管壳体(12)称为奇数段壳体(28)，偶数段套管部件(4)的外管壳体(12)称为偶数段壳体(29)：

奇数段壳体(28)中间是膨胀节(14)，两端依次焊接外管(13)和壳体法兰(10)，壳体出液法兰(11)焊接在左端的外管(13)上侧，壳体进液法兰(15)焊接在右端的外管(13)下侧；

偶数段壳体(29)中间是膨胀节(14)，两端依次焊接外管(13)和壳体法兰(10)，壳体进液法兰(15)焊接在左端的外管(13)下侧，壳体出液法兰(11)焊接在右端的外管(13)上侧；

内管部件一(19)中间是内管一(21)，左端焊接内管法兰一(18)，右端焊接内管联接法兰(23)，固定端盖(20)和螺旋折流板(22)焊接在内管一(21)外表面上；内管法兰一(18)是标准的钢制管法兰；固定端盖(20)中间加工有通孔，固定端盖(20)其它结构与标准的钢制管法兰盖相同；内管联接法兰(23)与带颈对焊钢制管法兰的凹面法兰相似，不同之处在于密封圈凹槽(31)的深度和定位凸台(32)的高度尺寸不相同；内管联接法兰(23)有若干个法兰螺栓孔，若干个螺栓安装在法兰螺栓孔内，并且在螺栓头部与内管联接法兰(23)焊接在一起；

螺旋折流板(22)用钢板制成螺旋带形；螺旋折流板(22)焊接在内管一(21)外表面上；

内管部件二(25)中间是内管二(26)，左端焊接联接端盖(24)，右端焊接内管法兰二(27)；内管法兰二(27)是标准的钢制管法兰；联接端盖(24)的中间加工有通孔，周围有若干个大的法兰螺栓孔，在中间通孔与大的法兰螺栓孔之间有若干个小的联接通孔(33)，在联接端盖(24)有法兰密封面(35)的一侧有一个密封凸台(34)，另一侧有法兰颈，与内管二(26)焊接；

内管部件一(19)和内管部件二(25)安装在外管壳体(12)中，通过螺栓连接，固定端盖(20)与壳体法兰(10)之间有固定端盖法兰垫(9)，联接端盖(24)与壳体法兰(10)之间有联接端盖法兰垫(16)，联接端盖(24)与内管联接法兰(23)之间有内管联接法兰垫(17)，并且联接端盖法兰垫(16)内侧延伸至联接端盖(24)与内管联接法兰(23)的螺栓孔外侧之间。

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