CN212843061U - 一种无管箱圆筒的固定管板式热交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无管箱圆筒的固定管板式热交换器，属于热交换器的技术领域，包括管箱，所述管箱的一端密封装配有管箱封头且管箱封头内分隔有相互独立的第一腔和第二腔，管箱内布置有多根换热管且各根换热管的两端分别连通于第一腔和第二腔，第一腔和第二腔分别连接有管程出口和管程入口，管程出口与管程入口之间流通有管程介质；所述管箱上设有壳程入口和壳程出口，且壳程入口与壳程出口之间流通有壳程介质，以达到提高换热效率、降低装配难度以及缩小设备体积以提高适用范围的目的。

Description

一种无管箱圆筒的固定管板式热交换器

技术领域

本实用新型属于热交换器的技术领域，具体而言，涉及一种无管箱圆筒的固定管板式热交换器。

背景技术

目前国内在工业和民用领域内用得较为广泛的是管壳式热交换器和板式热交换器二种型式。管壳式热交换器由管束和筒体(壳体)构成，热媒在管内流动，工质在壳内流动，以对流换的方式通过管壁进行热量传递(交换)。其缺点是由于工质在壳体内流动速度很慢慢，对流放热系数很低，金属热交换面积很大，需消耗大量的金属材料，因此使得整个交换器体积宠大，重量很重，制造、运输、安装成本很高，由于壳外内流体流动缓慢，管子表面易干结垢，严重影响传热，所用设备的维护成本也很高。

板式热交换器由压制专门形状的波纹板片拼装而成，板片间嵌装非金属密封垫，使得波纹片间形成许多通道，二种不同温度的介质在间隔的通道中流动，以对流换热的方式通过板片进行热量传递(交换)。它的缺点是流体流动阻力较大，非金属密封垫因老化或其他原因会使流体泄漏，压制波纹板需大型压力设备和精密压模，制造成本较高，价格也较昂贵。

鉴于上述，广泛应用固定管板式换热器以克服上述缺陷，固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、顶盖等部件构成，在圆形外壳内，装入平行管束，管束两端用焊接或胀接的方法固定在管板上，两块管板与外管直接焊接，装有进口或出口管的顶盖用螺栓与外壳两端法兰相连，它的特点是结构简单，没有壳侧密封连接，相同的壳体内径排管最多，在有折流板的流动中旁路最小，管程可以分成任何管程数，因两个管板由管子互相支撑，故在各种管壳式换热器中它的管板最薄，造价最低。

但是目前普遍的管板式换热器主要存在以下缺陷：体积偏大进而导致使用范围较窄、换热效率较低以及焊接施工时难度较大进而导致制造成本较高。

实用新型内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种无管箱圆筒的固定管板式热交换器以达到提高换热效率、降低装配难度以及缩小设备体积以提高适用范围的目的。

本实用新型所采用的技术方案为：一种无管箱圆筒的固定管板式热交换器，包括管箱，所述管箱的一端密封装配有管箱封头且管箱封头内分隔有相互独立的第一腔和第二腔，管箱内布置有多根换热管且各根换热管的两端分别连通于第一腔和第二腔，第一腔和第二腔分别连接有管程出口和管程入口，管程出口与管程入口之间流通有管程介质；所述管箱上设有壳程入口和壳程出口，且壳程入口与壳程出口之间流通有壳程介质。

进一步地，还包括至少一个设于管箱内的折流板，所述折流板设于壳程入口和壳程出口之间并通过折流板改变壳程介质的流通方向，使得壳程内壳程介质的流动路径变长并产生紊流，有效提高换热效率。

进一步地，所述管箱包括管壳，所述管壳的一端密封连接有固定管板，另一端密封连接有凸形封头，以通过全焊接结构，以使设备整体达到完全免维护。

进一步地，所述折流板通过多个定距管限位于所述固定管板上，以确保各个折流板能够精确安装在预设的位置上。

进一步地，各所述折流板上通过螺母固定连接有拉杆且拉杆的外部套有所述定距管，定距管的两端分别抵于所述折流板和固定管板上，以实现对各个折流板的稳固安装。

进一步地，所述管箱封头的开口端密封连接于所述固定管板上，且管箱封头内设有分程隔板，分程隔板与固定管板之间通过弹性密封结构密封装配，解决了焊接施工需要对管箱封头进行纵焊的弊端。

进一步地，所述弹性密封结构包括开设于固定管板上的密封槽口，所述密封槽口与分程隔板相匹配且密封槽口内嵌入有弹性密封垫，弹性密封垫与分程隔板的端部侧边相配合以达到良好的密封效果。

进一步地，所述壳程入口和壳程出口上均设有温度监测仪表，可分别监测壳程入口和壳程出口的温度，根据温差调整经过的壳程介质流量，以保证管程出口温度达到预定要求。

进一步地，所述管壳的底部布置有多个安装支架，以确保对热交换器的稳定安装。

本实用新型的有益效果为：

1.采用本实用新型所公开的无管箱圆筒的固定管板式热交换器，其在热交换过程中分为管程和壳程，通过壳程入口和壳程出口实现为提供热源的介质进行流动，通过管程入口和管程出口将需要被换热的介质输入至换热管中进行流通，进而实现换热管内的介质进行热传递，实现两种介质能量的交换，同时，该固定管板式热交换器取消了管箱圆筒，而是将管箱封头与固定管板直接焊接，使得换热器长度整体有效缩减，对比同性能产品，缩小了整体体积，可更适用于车辆、船舶或其他空间受限的场合。

附图说明

图1是本实用新型所公开的无管箱圆筒的固定管板式热交换器的整体结构示意图；

图2是本实用新型所公开的无管箱圆筒的固定管板式热交换器中弹性密封结构的示意图；

附图中标注如下：

1-管程出口；2-管箱封头；3-壳程出口；4-温度监测仪表；5-折流板；6-壳程入口；7-凸型封头；8-拉杆；9-螺母；10-定距管；11-换热管；12-安装支架； 13-弹性密封垫；14-固定管板；15-分程隔板；16-管程入口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义；实施例中的附图用以对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

如图1所示，在本实施例中具体公开了一种无管箱圆筒的固定管板14式热交换器，其主要包括封头管箱、固定管板14、分程隔板15、换热管11、折流板 5等，热交换器在工作时，采用了无管箱圆筒的结构，采用弹性密封型式，降低了装配难度，采用本实施例的热交换器，采用无管箱圆筒结构设计，比一般同性能热交换体积更小，使用范围更广，其更适用于车辆、船舶或其他空间受限的场合。

主要结构设计如下：包括管箱，管箱作为该热交换器的主体结构，管箱包括中空结构的管壳，所述管壳的一端密封连接有固定管板14，另一端密封连接有凸形封头7，在实际应用中，固定管板14和凸形封头7均采用焊接连接的方式连接于管壳上，以实现整个管箱为全焊接结构，设备整体的可靠性更高，能够完全免维修。

为实现对管程介质的分流，在所述管箱的一端密封装配有管箱封头2且管箱封头2内分隔有相互独立的第一腔和第二腔，管箱内布置有多根换热管11，各根换热管11呈U型状，各根换热管11分层排布在管箱所在的中空空腔内且各根换热管11的两端分别连通于第一腔和第二腔，以实现通过各根换热管11 实现管程介质在第一腔和第二腔之间相互流动，并且管程介质在流动过程中，管程介质能够与管箱内的壳程介质进行热交换，以实现两种介质的能量交换。而第一腔和第二腔分别连接有管程出口1和管程入口16，以通过管程入口16 将管程介质输入，在通过管程出口1将管程介质输出，以使管程出口1与管程入口16之间流通有管程介质，以最终实现管程介质能够在各根换热管11中流动；所述管箱上设有壳程入口6和壳程出，以通过壳程入口6输入壳程介质，在通过壳程出口3输出壳程介质，且壳程入口6与壳程出口3之间流通有壳程介质，以最终实现壳程介质在管箱内进行流动，进而与管程介质之间进行热交换。

为确保在管箱封头2安装连接之后，管箱封头2与固定管板14之间能够形成两个相互独立的空腔，将所述管箱封头2的开口端密封连接于所述固定管板14上，并且在管箱封头2内设有分程隔板15，在本实施例中，分程隔板15将管箱封头2的内凹空腔进行均分，且分程隔板15应当与固定管板14所在表面相互垂直，以便于分程隔板15与固定管板14之间通过弹性密封结构密封装配。在本实施例中，所述弹性密封结构包括开设于固定管板14上的密封槽口，所述密封槽口与分程隔板15相匹配且密封槽口内嵌入有弹性密封垫13，当管箱封头2焊接在管箱的端部上时，管箱封头2的分程隔板15也会嵌入至密封槽口内，同时，分程隔板15的端部则压紧在弹性密封垫13上，以实现分程隔板15与固定管板14之间的密封装配，以此，将管箱封头2与固定管板14之间的空间分隔成两个相互独立且密封的空腔，从而解决了焊接施工需要对管箱封头2进行纵焊的弊端。

在所述壳程入口6和壳程出口3上均设有温度监测仪表4，其工作原理如下：

壳程介质为有较高温度的乙二醇溶液(由水和乙二醇以任一比例混合调配而成)，通过管程介质为较低温度的介质，例如：天然气、氢气、氧气等；所有浸没在管壳中的薄壁式换热管11，使得换热管11中的管程介质被逐渐加热。同时，通过温度监测仪表4监测壳程入口6和壳程出口3的温度，根据温差调整在管箱中壳程介质的流量，以保证管程出口1的温度达到设定要求。

本实施例所采用的热交换器的性能参数如下：管程工作压力：≤2.5MPa；壳程工作压力：≤0.4MPa；管程介质：天然气、氢气、氧气等；壳程介质：水、乙二醇等；管程进口温度：≥-40℃；壳程进口温度：≥45℃；管程出口1温度：≥5℃；壳程出口3温度：≤40℃。

为实现该热交换器的稳固安装，在所述管壳的底部布置有多个安装支架12，通过各个安装支架12实现对整个热交换器的位置固定。

在实际应用中，热交换器的各个部件均为不锈钢金属材质，可适用于各种低温、高温、弱腐蚀性介质。

实施例2

在实施例1所公开热交换器的基础上，为防止由壳程入口6输入的壳程介质直接由壳程出口3流出，导致热交换效率降低的缺陷，还包括至少一个设于管箱内的折流板5，所述折流板5设于壳程入口6和壳程出口3之间且折流板5 的一侧侧边连接于所述管箱的内壁上，以通过折流板5改变壳程介质的流通方向，由于折流板5的阻挡作用，待壳程介质流入至管箱内后，折流板5为弯折壳程介质的流动方向，进而使得壳程内介质流动路径变长并产生紊流，有效提高换热效率。在本实施例中，仅采用一个折流板5用以延长壳程介质的流动路径，而在实施应用过程中，在管箱内可交错布置多个折流板5，各个折流板5 将壳程内介质流动路径改变成S曲线，以进一步提高换热效率。

为确保能够将折流板5进行稳定和准确的安装连接，所述折流板5通过多个定距管10限位于所述固定管板14上，各所述定距管10仅是对折流板5的安装位置进行限定，而对于各个折流板5的安装连接，将各所述折流板5通过螺母9固定连接有拉杆8，拉杆8的另一端连接于固定管板14上且拉杆8的外部套有所述定距管10，定距管10的两端分别抵于所述折流板5和固定管板14上，通过拧动螺母9，将折流板5连接于拉杆8上，并抵紧于所述定距管10上，以实现对折流板5的位置锁定。在本实施例中，采用一个折流板5，该折流板5 通过三个拉杆8连接于固定管板14上，且为了确保折流板5的稳定性，三个拉杆8呈三角形布置，即三个拉杆8外部的定距管10也呈三角形分布，以确保折流板5的稳定性和牢固度。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无管箱圆筒的固定管板式热交换器，包括管箱，其特征在于，所述管箱的一端密封装配有管箱封头且管箱封头内分隔有相互独立的第一腔和第二腔，管箱内布置有多根换热管且各根换热管的两端分别连通于第一腔和第二腔，第一腔和第二腔分别连接有管程出口和管程入口，管程出口与管程入口之间流通有管程介质；所述管箱上设有壳程入口和壳程出口，且壳程入口与壳程出口之间流通有壳程介质；

还包括至少一个设于管箱内的折流板，所述折流板设于壳程入口和壳程出口之间并通过折流板改变壳程介质的流通方向；所述折流板通过多个定距管限位于所述固定管板上；

所述管箱包括管壳，所述管壳的一端密封连接有固定管板，另一端密封连接有凸形封头；所述管箱封头的开口端密封连接于所述固定管板上，且管箱封头内设有分程隔板，分程隔板与固定管板之间通过弹性密封结构密封装配；

所述壳程入口和壳程出口上均设有温度监测仪表。

2.根据权利要求1所述的无管箱圆筒的固定管板式热交换器，其特征在于，各所述折流板上通过螺母固定连接有拉杆且拉杆的外部套有所述定距管，定距管的两端分别抵于所述折流板和固定管板上。

3.根据权利要求1所述的无管箱圆筒的固定管板式热交换器，其特征在于，所述弹性密封结构包括开设于固定管板上的密封槽口，所述密封槽口与分程隔板相匹配且密封槽口内嵌入有弹性密封垫。

4.根据权利要求1所述的无管箱圆筒的固定管板式热交换器，其特征在于，所述管壳的底部布置有多个安装支架。

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