CN207231284U - 一种完全可拆式u形套管换热器 - Google Patents

Abstract

一种完全可拆式U形套管换热器，由内管和外管组成，内管和外管的流通方向相反，内管和外管均为U形，内管的直管段从外管的直管段伸出，所述的内管由两根内管端管和内管U形段组成，所述的外管由两段直段管和U形端壳体组成，U形端壳体为套设在内管U形段外的密封壳体，U形端壳体的一端可拆卸密封设置，其另一端的密封面上上下各连通一根直段管，直段管的另一端通过壳程密封结构可拆卸密封连接于内管端管上，内管端管的端头设有管程密封结构；解决现有焊接式套管换热器在管壳程介质温差大、温差应力高的工况下易发生破坏，在壳程介质结垢严重时结构上无法实现拆卸、清洗导致换热效率低的问题。

Description

一种完全可拆式U形套管换热器

技术领域

本实用新型涉及一种新型套管换热器，具体地说是一种完全可拆式U形套管换热器。

背景技术

现有的套管换热器为完全焊接式结构，即内管与外管之间靠焊接连接。图1为单管程/单壳程焊接式套管换热器结构示意图，图2为两管程/两壳程焊接式套管换热器结构示意图。焊接式套管换热器制造加工简单，但是由于换热器内管和外管之间通过焊接进行固定连接，当管壳程介质温差较大时，内管和外管之间温度应力过大，换热器极易发生破坏，焊接式套管换热器结构应用受到限制。焊接式套管换热器结构不能够拆卸，在某些介质结垢严重，需要定期拆卸清洗的工况下不适用，一旦换热器发生严重结垢，将导致换热器总传热系数大幅降低，换热效率低，冷热介质出口参数不能满足工艺要求。

图1所示为现有单管程/单壳程焊接式套管换热器结构示意图，由内管、外管、连接管、管程入口/出口接管、壳程入口/出口接管和支架组成，管程介质从管程入口接管流入，流经换热器内管，从管程出口接管流出；壳程介质从壳程入口接管流入，在内管和外管之间形成的环形流道内流动，与内管中的介质换热后，从壳程出口接管流出。如图3所示，内管与外管之间的连接结构为完全焊接结构，连接管的小端与内管端部焊接，连接管的大端与外管的端部焊接，从而在内管和外管之间形成壳程环形流道。

图2所示为现有两管程/两壳程焊接式套管换热器结构示意图，由内管、外管、连接管、管程入口/出口接管、壳程入口/出口接管、壳程连通管和支架组成，其中内管为U形换热管，换热器有两个壳体，壳体之间通过壳程连通管连接。管程介质从管程入口接管流入，流经换热器内管，从管程出口接管流出，管程介质流动过程中流经内管U形段；壳程介质从壳程入口接管流入，在内管和外管之间的环形流道中流动，与内管中的介质换热后，从壳程出口接管流出，壳程介质流动过程中流经壳程连通管。换热器外管与内管直管段两端的连接结构如图3所示均为完全焊接结构。U形换热管与两个外管之间形成两个壳程流动通道，两个流动通道通过壳程连通管连接。两管程/两壳程焊接式套管换热器与单管程/单壳程焊接式套管换热器相比，在相同工况条件下，可减小换热器的长度，提高换热器的紧凑度，减少占地空间，但是换热器内管的U形段部分仅有管程介质流过，与壳程介质不进行换热，造成了U形段换热面积的浪费。

实用新型内容

为了解决现有焊接式套管换热器在管壳程介质温差大、温差应力高的工况下易发生破坏，在壳程介质结垢严重时结构上无法实现拆卸、清洗导致换热效率低的问题，本实用新型提供一种完全可拆式U形套管换热器。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种完全可拆式U形套管换热器，由内管和外管组成，外管的内径大于内管的外径，外管套设在内管外部，外管的两个端头密封连接于内管上，在内管的两个端头口分别为管程入口和管程出口，在外管上设有连通外管内腔的壳程入口和壳程出口，内管和外管的流通方向相反，内管和外管均为U形，内管的直管段从外管的直管段伸出，所述的内管由两根内管端管和内管U形段组成，内管U形段的两端分别连通一根内管端管，所述的外管由两段直段管和U形端壳体组成，U形端壳体为套设在内管U形段外的密封壳体，U形端壳体的一端可拆卸密封设置，其另一端的密封面上上下各连通一根直段管，直段管的另一端通过壳程密封结构可拆卸密封连接于内管端管上，内管端管的端头设有管程密封结构；

所述的壳程密封结构包括壳程法兰和壳程法兰环，直段管的管头为壳程法兰，在壳程法兰内的内管端管的外表面设有环形凸台，凸台与直段管间隙配合设置，沿凸台周面开设有环形凹槽B，在壳程法兰的内壁上对应凹槽B开设卡台B，在卡台B与凹槽B之间填充有卡环B，在内管端管上套设有与壳程法兰相匹配的壳程法兰环，管程对接法兰和内管端管之间设有垫片A，通过螺栓和螺母将壳程法兰环和壳程法兰固定连接；

所述的管程密封结构包括管程对接法兰和管程法兰环，在内管端管的管头上套设有管程法兰环，沿内管端管的周面开设有环形凹槽A，在管程法兰环的内壁上对应凹槽A开设卡台A，在卡台A与凹槽A之间填充有卡环A，在内管端管的管头外对接有与管程法兰环相配合的管程对接法兰，管程对接法兰的内径与内管端管的内径大小一致，壳程法兰和壳程法兰环之间设有垫片B，通过螺栓和螺母将管程对接法兰和管程法兰环固定连接，使管程对接法兰的一端的开口与内管端管的管口对齐连通，管程对接法兰的另一端的开口为管程入口或管程出口。

本实用新型所述的卡环A和卡环B均由两个半圆形环对接而成。

本实用新型有益效果是：

本实用新型采用的完全可拆式“U形”套管换热器，如图4所示，其中内管由内管端管和U形换热管组成，一种完全可拆式“U形”套管换热器包含两个外管，两个外管直接通过U形端壳体连通。管程介质从管程入口接管流入，流经换热器内管，从管程出口接管流出，管程介质流动过程中流经U形换热管的U形段；壳程介质从壳程入口接管流入，在内管和外管之间的环形流道中流动，与内管中的介质换热后，从壳程出口接管流出，壳程介质流动过程中流经U形端壳体；

管程介质与壳程介质之间为完全逆流流动，有效传热温差大，有利于换热；

管程介质和壳程介质分别流过U形换热管的U形段内外两侧，U形段也参与了换热，从而增大了有效换热面积，同时，可以将内管从外管中拆卸出，进行清理或更换。

附图说明

图1为单管程/单壳程焊接式套管换热器结构示意图；

图2为两管程/两壳程焊接式套管换热器结构示意图；

图3为焊接式套管换热器内管和外管连接图；

图4为本实用新型的结构示意图；

图5为本实用新型的内管端管结构示意图；

图6为本实用新型的卡环A或卡环B的结构示意图；

图7为本实用新型的管程密封结构的结构示意图；

图8为本实用新型的壳程密封结构的结构示意图；

图9为本实用新型的后端长颈法兰的结构示意图；

图10为图9的剖视结构示意图；

图11为本实用新型的后端法兰盖的结构示意图；

图12为图11的剖视结构示意图；

图13为本实用新型的密封垫片的结构示意图；

图中：1、内管，101、内管端管，102、内管U形段，2、外管，201、直段管，3、管程密封结构，301、管程对接法兰，302、垫片A，303、卡环A，304、管程法兰环，305、卡台A，4、壳程密封结构，401、壳程法兰，402、垫片B，403、卡环B，404、壳程法兰环，405、卡台B，5、U形端壳体，501、后端长颈法兰，502、后端法兰盖，503、密封垫片，6、支架，601、底板，602、立板，603、U形螺栓，604、螺母，7、管程入口，8、管程出口，9、壳程入口，10、壳程出口，11、凹槽A，12、凹槽B，13、连接管，14、壳程连通管。

具体实施方式

如图3所示，一种完全可拆式U形套管换热器，由内管1和外管2组成，外管2的内径大于内管1的外径，外管2套设在内管1外部，外管2的两个端头密封连接于内管1上，在内管1的两个端头口分别为管程入口7和管程出口8，在外管2上设有连通外管内腔的壳程入口9和壳程出口10，内管1和外管2的流通方向相反，内管1和外管2均为U形，内管1的直管段从外管2的直管段伸出，即内管1的直管段长于外管2的直管段，内管1的U形段与外管2的U形段完全配合，所述的内管1由两根内管端管101和内管U形段102组成，内管U形段102的两端分别连通一根内管端管101，内管U形段102与内管端管101为一体式管，或可拆分式管，保证内管端管101与内管U形段102连接处的密封即可，所述的外管2由两段直段管201和U形端壳体5组成，U形端壳体5为套设在内管U形段102外的密封壳体，U形端壳体5的一端可拆卸密封设置，其另一端的密封面上上下各连通一根直段管201，直段管201焊接在该密封面上，形成一体结构，直段管201的另一端通过壳程密封结构4可拆卸密封连接于内管端管101上，内管端管101的端头设有管程密封结构3。管程介质从管程入口接管7流入，流经换热器内管1，从管程出口接管8流出，管程介质流动过程中流经内管U形段；壳程介质从壳程入口接管9流入，在内管1和外管2之间的环形流道中流动，与内管1中的介质换热后，从壳程出口接管10流出，壳程介质流动过程中流经U形端壳体5；管程介质与壳程介质之间为完全逆流流动，有效传热温差大，有利于换热；管程介质和壳程介质分别流过U形换热管102的U形段内外两侧，U形段也参与了换热，从而增大了有效换热面积。

所述的壳程密封结构4包括壳程法兰401和壳程法兰环404，直段管201的管头为壳程法兰401，在壳程法兰401内的内管端管101的外表面设有环形凸台，凸台与直段管201间隙配合设置，沿凸台周面开设有环形凹槽B12，在壳程法兰401的内壁上对应凹槽B12开设卡台B405，在卡台B405与凹槽B12之间填充有卡环B403，在内管端管101上套设有与壳程法兰相匹配的壳程法兰环404，通过螺栓和螺母将壳程法兰环404和壳程法兰401固定连接。

所述的管程密封结构3包括管程对接法兰301和管程法兰环304，在内管端管101的管头上套设有管程法兰环304，沿内管端管101的周面开设有环形凹槽A11，在管程法兰环304的内壁上对应凹槽A11开设卡台A305，在卡台A305与凹槽A11之间填充有卡环A303，在内管端管101的管头外对接有与管程法兰环304相配合的管程对接法兰301，管程对接法兰301的内径与内管端管101的内径大小一致，通过螺栓和螺母将管程对接法兰301和管程法兰环304固定连接，使管程对接法兰301的一端的开口与内管端管101的管口对齐连通，管程对接法兰301的另一端的开口为管程入口7或管程出口8。

管程对接法兰301和内管端管101之间设有垫片A，进一步对管程对接法兰与内管端管101的对接口进行密封。

壳程法兰401和壳程法兰环404之间设有垫片B，对一步对壳程法兰401和壳程法兰环404的对接口进行密封。

卡环A303和卡环B403均由两个半圆形环对接而成，制作过程先加工一个整圆环，然后沿直径将圆环切成两部分，该种结构方便安装，不影响密封效果。

U形端壳体5由后端长颈法兰501和后端法兰盖502组成，如图9、10、11、12所示，后端长颈法兰501的一端设有两个焊接直段管的开孔，用于内管的穿入，后端长颈法兰501的另一端为开口，后端法兰盖502与此开口完全匹配，进行密封可拆卸固定在开口处，后端长颈法兰501和后端法兰盖502之间通过垫片503进行密封，采用螺栓/螺母紧固，形成了可拆卸结构，对内管、外管进行拆卸时，可将后端法兰盖502打开，将内管从此开口抽出。

支架6由底板601和立板602组成，采用U形螺栓603和螺母604将 2个外管2和立板602进行固定，从而对整台“U形”套管换热器起支持作用。

Claims (2)

1.一种完全可拆式U形套管换热器，由内管（1）和外管（2）组成，外管（2）的内径大于内管（1）的外径，外管（2）套设在内管（1）外部，外管（2）的两个端头密封连接于内管（1）上，在内管（1）的两个端头口分别为管程入口（7）和管程出口（8），在外管（2）上设有连通外管内腔的壳程入口（9）和壳程出口（10），内管（1）和外管（2）的流通方向相反，其特征在于：内管（1）和外管（2）均为U形，内管（1）的直管段从外管（2）的直管段伸出，所述的内管（1）由两根内管端管（101）和内管U形段（102）组成，内管U形段（102）的两端分别连通一根内管端管（101），所述的外管（2）由两段直段管（201）和U形端壳体（5）组成，U形端壳体（5）为套设在内管U形段（102）外的密封壳体，U形端壳体（5）的一端可拆卸密封设置，其另一端的密封面上上下各连通一根直段管（201），直段管（201）的另一端通过壳程密封结构（4）可拆卸密封连接于内管端管（101）上，内管端管（101）的端头设有管程密封结构（3）；

所述的壳程密封结构（4）包括壳程法兰（401）和壳程法兰环（404），直段管（201）的管头为壳程法兰（401），在壳程法兰（401）内的内管端管（101）的外表面设有环形凸台，凸台与直段管（201）间隙配合设置，沿凸台周面开设有环形凹槽B（12），在壳程法兰（401）的内壁上对应凹槽B（12）开设卡台B（405），在卡台B（405）与凹槽B（12）之间填充有卡环B（403），在内管端管（101）上套设有与壳程法兰相匹配的壳程法兰环（404），管程对接法兰（301）和内管端管（101）之间设有垫片A（302），螺栓和螺母将壳程法兰环（404）和壳程法兰（401）固定连接；

所述的管程密封结构（3）包括管程对接法兰（301）和管程法兰环（304），在内管端管（101）的管头上套设有管程法兰环（304），沿内管端管（101）的周面开设有环形凹槽A（11），在管程法兰环（304）的内壁上对应凹槽A（11）开设卡台A（305），在卡台A（305）与凹槽A（11）之间填充有卡环A（303），在内管端管（101）的管头外对接有与管程法兰环（304）相配合的管程对接法兰（301），管程对接法兰（301）的内径与内管端管（101）的内径大小一致，壳程法兰（401）和壳程法兰环（404）之间设有垫片B（402），螺栓和螺母将管程对接法兰（301）和管程法兰环（304）固定连接，使管程对接法兰（301）的一端的开口与内管端管（101）的管口对齐连通，管程对接法兰（301）的另一端的开口为管程入口（7）或管程出口（8）。

2.如权利要求1所述的一种完全可拆式U形套管换热器，其特征在于：所述的卡环A（303）和卡环B（403）均由两个半圆形环对接而成。