CN204574879U - 一种列管式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种列管式换热器，旨在提供一种能有效地实现两种液体间的热交换，具有结构性温差补偿能力，可防止壳体与换热管之间因温差应力过大而导致受损的换热器。其包括管程进管、管程出管、多根换热管、换热器外壳体、壳程进管、壳程出管，换热器外壳体由封头、壳头、管箱构成，壳头与管箱之间设有固定管板，封头与管箱之间设有活动管板，管箱与封头在对接处形成颈管，活动管板处在颈管之内，活动管板与颈管之间互相密封且滑动连接，换热管两端分别连通至封头内部、壳头内部。本实用新型的有益效果是：可以通过膨胀节处易变形的特点，以及活动管板可在颈管内滑动的功能来实现结构性温差补偿，避免温差应力过大而造成的结构损坏。

Description

一种列管式换热器

技术领域

本实用新型属于化工换热技术领域，尤其涉及一种列管式换热器。

背景技术

换热器是进行热量传递的工艺设备，其在炼油、石化工业及其他一般化学工业中被广泛应用。例如冷却、冷凝、加热、蒸发和废热回收等。换热器由于使用条件的多样性（腐蚀性、温度、压力、介质、杂质、热交换量等），也需要有合理的结构及形式。

列管式换热器（管壳式换热器）是目前应用最广泛的传热设备之一，其将两种液体进行热交换的方式为：一种液体流过壳体内、换热管外，另一种液体流过换热管内，换热管内外进行热交换，从而实现其功能。

目前的列管式换热器，虽然能较好地实现换热功能，但在实际应用中，经常会有壳壁与管壁温差大的状况（两种液体温差较大等因素所致），导致壳体与换热管的受热伸长量明显不同，会在壳体与换热管之间产生相当大的温差应力以及结构间的挤压破坏力，导致设备严重受损。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中的不足，提供了一种能有效地实现两种液体间的热交换，工作过程中具有结构性温差补偿能力，可防止壳体与换热管之间因温差应力过大而导致受损的换热器。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种列管式换热器，包括管程部、壳程部、若干支架，所述的管程部包括管程进管、管程出管、多根换热管，所述的壳程部包括横置的换热器外壳体、壳程进管、壳程出管，所述的换热器外壳体由封头、壳头、两端为通口的管箱共同构成，所述的壳头与管箱之间设有固定管板，所述的封头与管箱之间设有活动管板，所述的管箱一端通口处设有阶梯翻边缘，所述的封头上设有阶梯翻边缘，管箱上的阶梯翻边缘与封头上的阶梯翻边缘密封对接，且在对接处形成颈管，颈管口径大于管箱口径，所述的活动管板处在颈管之内，所述的活动管板与颈管之间互相密封且滑动连接，滑动接触面为颈管的内管壁面，所述的换热管两端分别连接在固定管板、活动管板上，所述的换热管处在管箱内，换热管的一端连通至封头内部，换热管的另一端连通至壳头内部，所述的管程进管、管程出管均连接在壳头上，所述的壳程进管、壳程出管均连接在管箱上，一块管程隔流板将壳头内部隔成与管程进管连通的管程进流腔、与管程出管连通的管程出流腔。

作为优选，所述的管箱内设有若干折流板，所述的折流板与管箱的长度方向垂直，所述的折流板一端与管箱内壁连接，另一端与管箱之间形成流通间隔。

作为优选，所述的管箱上设有膨胀节，所述的膨胀节壁厚小于管箱壁厚，所述的膨胀节将管箱隔断为两个半箱段，所述的膨胀节包括两个收口斜环板，一个外封环板，两个收口斜环板分别连接在两个半箱段上，两个半箱段的箱壁之间间隙为膨胀槽口，所述的膨胀槽口的水平宽度小于两个收口斜环板之间的最小水平间距，所述的收口斜环板、外封环板、半箱段为一体成型结构。

作为优选，所述的管程进流腔内设有搅动叶轮，所述的搅动叶轮包括若干搅动叶片、一根与壳头转动连接的转轴，所述的转轴一端伸入封头的壁中，转轴另一端伸入固定管板中，所述的管程进管的进液方向朝向搅动叶轮。

作为优选，所述的支架包括水平底板、与水平底板相连的两块支撑斜板，两块支撑斜板之间设有顶撑板簧，所述的管箱上设有对若干下伸限位肋，每一对下伸限位肋之间形成支撑槽，一个支架对应一个支撑槽，一个支架中的两块支撑斜板顶部伸入与该支架对应的支撑槽内。

本实用新型的有益效果是：能有效进行两种液体的换热，当换热器壳体与换热管受热伸长量之差较大时，可以通过膨胀节处易变形的特点，以及活动管板可在颈管内滑动的功能来实现结构性温差补偿，避免温差应力过大而造成的结构损坏，支架具有自适应调节能力，不会对管箱壁造成过多限制，可防止支架与管箱接触位置局部应力过大，具有搅动叶轮结构，能避免杂质粘附集聚，保证换热管内流通顺畅。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的局部放大图；

图3是本实用新型膨胀节处的结构示意图；

图4是本实用新型支架处的结构示意图。

图中：支架1、管程进管2、管程出管3、换热管4、壳程进管5、壳程出管6、封头7、壳头8、管箱9、固定管板10、活动管板11、阶梯翻边缘12、颈管13、管程隔流板14、折流板15、膨胀节16、收口斜环板17、外封环板18、膨胀槽口19、搅动叶片20、转轴21、支撑斜板22、顶撑板簧23、下伸限位肋24、管程进流腔25、管程出流腔26。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1、图2、图3、图4所示的实施例中，一种列管式换热器，包括管程部、壳程部、若干支架1，所述的管程部包括管程进管2、管程出管3、多根换热管4，所述的壳程部包括横置的换热器外壳体、壳程进管5、壳程出管6，所述的换热器外壳体由封头7、壳头8、两端为通口的管箱9共同构成，所述的壳头与管箱之间设有固定管板10，所述的封头与管箱之间设有活动管板11，所述的管箱一端通口处设有阶梯翻边缘12，所述的封头上设有阶梯翻边缘，管箱上的阶梯翻边缘与封头上的阶梯翻边缘密封对接，且在对接处形成颈管13，颈管口径大于管箱口径，所述的活动管板处在颈管之内，所述的活动管板与颈管之间互相密封且滑动连接，滑动接触面为颈管的内管壁面，所述的换热管两端分别连接在固定管板、活动管板上，所述的换热管处在管箱内，换热管的一端连通至封头内部，换热管的另一端连通至壳头内部，所述的管程进管、管程出管均连接在壳头上，所述的壳程进管、壳程出管均连接在管箱上，一块管程隔流板14将壳头内部隔成与管程进管连通的管程进流腔25、与管程出管连通的管程出流腔26。

一种液体从管程进管进入，经与管程进流腔连通的换热管群流入至封头，再经与管程出流腔连通的换热管群、管程出管流出；另一种液体从壳程进管流入，流经管箱内部后从壳程出管流出，两种液体通过换热管的管壁进行热交换，结构合理，换热高效。

当换热器外壳体（主要为管箱）与换热管的温差大、受热伸长量差异明显时，换热管会相对换热器外壳体明显地缩短或伸长，此时，长度变化的换热管会带着活动管板一起横向移动，活动管板在颈管内沿着颈管轴线方向滑动，提供了结构性温差补偿功能，从而消除了换热管长度相对变化大而造成的结构挤压，大大减少了温差应力，保障了整体结构的稳定牢靠。

其中，滑动接触面为颈管的内管壁面，这个面既是相对滑动面，又是压紧密封面，所以在滑动接触面上，需要时也可以设置合适材料的填料层，使得填料层与活动管板之间的滑动更流畅且压紧密封效果更好。这一点可以根据实际需求来进行选择。

所述的管箱内设有若干折流板15，所述的折流板与管箱的长度方向垂直，所述的折流板一端与管箱内壁连接，另一端与管箱之间形成流通间隔。在管箱内部流通的液体，会被折流板所隔成的流道所导流，从而形成相对长度更长的流通通道，变相缩减了流通口径、增大了热交换时间，良好地提升了换热效率。

所述的管箱上设有膨胀节16，所述的膨胀节壁厚小于管箱壁厚，所述的膨胀节将管箱隔断为两个半箱段，所述的膨胀节包括两个收口斜环板17，一个外封环板18，两个收口斜环板分别连接在两个半箱段上，两个半箱段的箱壁之间间隙为膨胀槽口19，所述的膨胀槽口的水平宽度小于两个收口斜环板之间的最小水平间距，所述的收口斜环板、外封环板、半箱段为一体成型结构。膨胀节处壁厚相对较薄，而且将管箱进行了分割，其是作为挠性结构出现的，作用就是提高管箱受热伸长时的变形适应能力和易伸长性，与活动管板处一样，也起到结构性温差补偿的作用。当换热器外壳体（主要为管箱）受热伸长时，由于其壁厚远大于换热管，很多时候其伸长量显然不及换热管的伸长量，此时由于挠性结构膨胀节的存在，可以降低管箱伸长难度，辅助弥补换热器外壳体伸长量过小的缺点，减少结构间温差应力。

所述的管程进流腔内设有搅动叶轮，所述的搅动叶轮包括若干搅动叶片20、一根与壳头转动连接的转轴21，所述的转轴一端伸入封头的壁中，转轴另一端伸入固定管板中，所述的管程进管的进液方向朝向搅动叶轮。在许多情况下，液体内都是含有杂质的，尤其是一些小体积杂质或絮状杂质，普通过滤无法分离，不可能仅为了热交换的收益而花高成本将其清除，因此热交换时其会必然会存留在液体中。一种液体是从管程进管进入管程进流腔的，理论上来说，小体积杂质、絮状杂质若能均匀地分布在液体中，就能随着液体一起流入换热管并顺利流出，不会造成局部阻塞。但实际上，由于各种因素，杂质并不一定会均匀的分布在液体中，尤其是管程进流腔的口径显然大于管程进管，此时流速减慢，絮状杂质、小体积杂质易临时沉积、互相粘附，形成体积更大的杂质，这个时候体积较大的杂质就会阻塞孔径相对很小的换热管，导致换热不顺利。而搅动叶轮的存在，使得液体从管程进管进入后先冲击搅动叶片，带动搅动叶轮转动，转动过程中，在管程进流腔内形成搅动流，使得絮状杂质、小体积杂质无法临时沉积，也不能良好地互相粘附，而是会被均匀打散在液体中，从而能够顺利地随着液体进入换热管并流出，防止了换热管的阻塞，保障了换热过程的顺利进行。

所述的支架包括水平底板、与水平底板相连的两块支撑斜板22，两块支撑斜板之间设有顶撑板簧23，所述的管箱上设有对若干下伸限位肋24，每一对下伸限位肋之间形成支撑槽，一个支架对应一个支撑槽，一个支架中的两块支撑斜板顶部伸入与该支架对应的支撑槽内。使得支架也具有变形适应性，当换热器外壳体受热，壳壁变长时，一对下伸限位肋的间距也变大，此时在顶撑板簧的作用下，支撑斜板间距可以变化，进行适应性调节，提高支撑的稳定性，减少换热器外壳体壳壁的受热伸长限制，防止因支架与换热器外壳体连接而造成的伸长时局部应力集中。

Claims (5)

1.一种列管式换热器，其特征是，包括管程部、壳程部、若干支架，所述的管程部包括管程进管、管程出管、多根换热管，所述的壳程部包括横置的换热器外壳体、壳程进管、壳程出管，所述的换热器外壳体由封头、壳头、两端为通口的管箱共同构成，所述的壳头与管箱之间设有固定管板，所述的封头与管箱之间设有活动管板，所述的管箱一端通口处设有阶梯翻边缘，所述的封头上设有阶梯翻边缘，管箱上的阶梯翻边缘与封头上的阶梯翻边缘密封对接，且在对接处形成颈管，颈管口径大于管箱口径，所述的活动管板处在颈管之内，所述的活动管板与颈管之间互相密封且滑动连接，滑动接触面为颈管的内管壁面，所述的换热管两端分别连接在固定管板、活动管板上，所述的换热管处在管箱内，换热管的一端连通至封头内部，换热管的另一端连通至壳头内部，所述的管程进管、管程出管均连接在壳头上，所述的壳程进管、壳程出管均连接在管箱上，一块管程隔流板将壳头内部隔成与管程进管连通的管程进流腔、与管程出管连通的管程出流腔。

2.根据权利要求1所述的一种列管式换热器，其特征是，所述的管箱内设有若干折流板，所述的折流板与管箱的长度方向垂直，所述的折流板一端与管箱内壁连接，另一端与管箱之间形成流通间隔。

3.根据权利要求1所述的一种列管式换热器，其特征是，所述的管箱上设有膨胀节，所述的膨胀节壁厚小于管箱壁厚，所述的膨胀节将管箱隔断为两个半箱段，所述的膨胀节包括两个收口斜环板，一个外封环板，两个收口斜环板分别连接在两个半箱段上，两个半箱段的箱壁之间间隙为膨胀槽口，所述的膨胀槽口的水平宽度小于两个收口斜环板之间的最小水平间距，所述的收口斜环板、外封环板、半箱段为一体成型结构。

4.根据权利要求1所述的一种列管式换热器，其特征是，所述的管程进流腔内设有搅动叶轮，所述的搅动叶轮包括若干搅动叶片、一根与壳头转动连接的转轴，所述的转轴一端伸入封头的壁中，转轴另一端伸入固定管板中，所述的管程进管的进液方向朝向搅动叶轮。

5.根据权利要求1所述的一种列管式换热器，其特征是，所述的支架包括水平底板、与水平底板相连的两块支撑斜板，两块支撑斜板之间设有顶撑板簧，所述的管箱上设有对若干下伸限位肋，每一对下伸限位肋之间形成支撑槽，一个支架对应一个支撑槽，一个支架中的两块支撑斜板顶部伸入与该支架对应的支撑槽内。