CN212931081U - 一种u形管换热器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种U形管换热器，包括密封壳体和液流管道；密封壳体具有第一入口和第一出口；液流管道的入口段和出口段分别贯穿密封壳体，且液流管道与密封壳体内的腔室流体隔绝，腔室分别与第一入口和第一出口流体连通；液流管道沿流体流向依次包括入口管箱、U形换热管和出口管箱，入口管箱和出口管箱分别位于密封壳体的外部，U形换热管的至少部分管体位于密封壳体内。本公开的U形管换热器通过设置位于换热器壳体外部的各自独立的入口管箱和出口管箱，使得连接法兰和密封管板区域受热均匀，避免了管程进出口流体温差较大导致的管板和设备法兰变形、隔板翘曲、焊缝开裂以及密封失效问题。

Description

一种U形管换热器

技术领域

本实用新型属于管壳式换热器领域，具体地，涉及一种U形管换热器。

背景技术

在石油及化工领域中，U形管式的管壳式换热器应用非常普遍。常规管壳式换热器一般采用卧式或者立式放置，介质分别存在于管程和壳程。现有管壳式换热器的一个特点是，管箱存在分程隔板，令管程的流体形成强制流动，入口流体和出口流体分隔开来。在管程进出口流体温差较大的场合，传统U形管换热器存在明显的缺点：分程隔板两侧的管板、设备法兰的金属温度相差很大，管板、设备法兰容易发生变形，分程隔板也易发生翘曲，导致设备法兰处、分程隔板处的密封失效，换热管和管板的连接焊缝也容易开裂。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种U形管换热器，该换热器能够避免U形管换热器的管程进出口流体温差较大导致的管板和设备法兰变形、隔板翘曲、焊缝开裂以及密封失效问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种U形管换热器，包括密封壳体和液流管道；所述密封壳体具有第一入口和第一出口；所述液流管道的入口段和出口段分别贯穿所述密封壳体，且所述液流管道与所述密封壳体内的腔室流体隔绝，所述腔室分别与所述第一入口和所述第一出口流体连通；所述液流管道沿流体流向依次包括入口管箱、U形换热管和出口管箱，所述入口管箱和所述出口管箱分别位于所述密封壳体的外部，所述U形换热管的至少部分管体位于所述密封壳体内。

可选地，所述密封壳体包括管板和壳程壳体，所述壳程壳体形成为具有开口的筒状，所述管板覆盖所述开口并与所述开口的边缘密封连接；所述U形换热管的入口端固定于所述管板的内侧并与所述入口管箱流体连通，所述U形换热管的出口端固定于所述管板的内侧并与所述出口管箱流体连通，所述入口管箱与所述出口管箱分别固定于所述管板的外侧。

可选地，所述入口管箱/出口管箱包括圆筒壳和凸形封头，所述圆筒壳用于安装在所述管板上，并与所述U形换热管的入口端/出口端连通；所述凸形封头朝向所述腔室的外侧凸出。

可选地，所述密封壳体形成为具有第一封头和第二封头的圆筒状壳体，所述U形换热管的两个直管段分别贯穿所述第一封头和第二封头；所述液流管道还包括入口管板和出口管板，所述U形换热管的入口端固定于所述入口管板的内侧并与所述入口管箱流体连通，所述U形换热管的出口端固定于所述出口管板的内侧并与所述出口管箱流体连通，所述入口管箱与所述出口管箱分别固定于所述入口管板和所述出口管板的外侧。

可选地，所述第一封头/第二封头包括位于所述密封壳体与所述入口管板/出口管板之间的部分管体的连接筒体、圆筒壳和凸形封头；所述圆筒壳用于安装在所述入口管板/出口管板上，并与所述U形换热管的入口端/出口端连通；所述凸形封头朝向所述腔室的外侧凸出。

可选地，所述液流管道包括U形换热管束，所述U形换热管束包括多个所述U形换热管。

可选地，所述U形管换热器包括多个所述液流管道，多个所述液流管道在所述密封壳体的径向截面上均匀分布。

可选地，相邻的两个所述液流管道之间设置有轴向分程隔板，所述轴向分程隔板沿所述密封壳体的轴向延伸。

可选地，所述U形换热管的直管段沿所述密封壳体的轴向延伸。

可选地，所述U形管换热器还包括滑轨，所述滑轨设置于所述U形换热管的下方，且与所述U形换热管的直管段滑动连接

本公开的U形管换热器通过设置位于换热器壳体外部的各自独立的入口管箱和出口管箱，使得连接法兰和密封管板区域受热均匀，避免了管程进出口流体温差较大导致的管板和设备法兰变形、隔板翘曲、焊缝开裂以及密封失效问题。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是相关技术中U形管换热器的结构示意图；

图2是本公开U形管换热器的一种实施方式中的结构示意图；

图3是本公开U形管换热器的一种实施方式中U形换热管束为圆形分布的结构示意图；

图4是本公开U形管换热器的一种实施方式中U形换热管束为椭圆形分布的结构示意图；

图5是本公开U形管换热器的另一种实施方式中的结构示意图。

附图标记说明

1.入口管箱 2.出口管箱 3.壳程壳体

4.管板 5.U形换热管束 6.第一入口

7.第一出口 8.管程进口 9.管程出口

10.连接筒体 11.法兰 12.滑轨

13.分程隔板 31.腔室 41.入口管板

42.出口管板 51.入口端 52.出口端

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”是指以相应附图的图面为基准定义的。“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外。使用的术语“第一”、“第二”不表示任何顺序及重要性，而是用于区别一个要素与另一个要素。另外，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1所示为相关技术中的管壳式换热器，管程介质换热前后的介质盛放于管箱中并使用分程隔板将入口流体和出口流体分隔开来，以使管程流体形成强制流动。在管程进出口流体温差较大的场合，分程隔板两侧的管板、设备法兰的金属温度相差很大，管板、设备法兰容易发生变形，分程隔板也易发生翘曲，导致设备法兰处、分程隔板处的密封失效，换热管和管板的连接焊缝也容易开裂。

为了解决上述问题，如图2和图5所示，本公开提供一种U形管换热器，包括密封壳体和液流管道；密封壳体具有第一入口6和第一出口7；液流管道的入口段和出口段分别贯穿密封壳体，且液流管道与密封壳体内的腔室31流体隔绝，腔室31分别与第一入口6和第一出口7流体连通；液流管道沿流体流向依次包括入口管箱1、U形换热管和出口管箱2，入口管箱1和出口管箱2分别位于密封壳体的外部，U形换热管的至少部分管体位于密封壳体内。其中，入口段指靠近U形换热管入口端51的管段，出口段指靠近U形换热管出口端52的管段。

本公开的U形管换热器通过设置位于换热器壳体外部的各自独立的入口管箱和出口管箱，使得连接法兰和密封管板区域受热均匀，避免了管程进出口流体温差较大导致的管板和设备法兰变形、隔板翘曲、焊缝开裂以及密封失效问题。

如图2所示，在根据本公开的一种具体实施方式中，壳程壳体3可以形成为具有开口的筒状，可以包括管板4和壳程壳体3，管板4覆盖开口并与开口的边缘密封连接，U形换热管的入口端51和出口端52均安装于该共用的管板4上。优选地，U形换热管的入口端51固定于管板4的内侧并与入口管箱1流体连通，U形换热管的出口端52固定于管板4的内侧并与出口管箱2流体连通，入口管箱1与出口管箱2分别固定于管板4的外侧。

在进一步的实施方式中，入口管箱1可以包括圆筒壳和凸形封头，圆筒壳用于安装在管板4上，并与U形换热管的入口端51连通，凸形封头朝向腔室31的外侧凸出；出口管箱2可以包括与入口管箱1同样的圆筒壳和凸形封头，圆筒壳同样用于安装在管板4上，并与U形换热管的出口端52连通，凸形封头朝向腔室31的外侧凸出。该实施方式可以将管程入口和出口的流体分隔开来，避免温差较大的冷热流体接触造成的法兰11及分程隔板13的翘曲和密封失效等问题。

如图5所示，在根据本公开的另一种具体实施方式中，密封壳体还可以形成为具有第一封头和第二封头的圆筒状壳体，U形换热管的两个直管段分别贯穿第一封头和第二封头，U形换热管的入口端51和出口端52安装于不同的管板上。优选地，液流管道可以包括入口管板41和出口管板42，U形换热管的入口端51可以固定于入口管板41的内侧并与入口管箱1流体连通，U形换热管的出口端52固定于出口管板42的内侧并与出口管箱2流体连通，入口管箱1与出口管箱2分别固定于入口管板41和出口管板42的外侧。

在进一步的实施方式中，第一封头可以包括位于密封壳体与入口管板41之间的部分管体的连接筒体10、圆筒壳和凸形封头，圆筒壳用于安装在入口管板41上，并与U形换热管的入口端51连通，凸形封头朝向腔室31的外侧凸出；第二封头可以包括位于密封壳体与出口管板42之间的部分管体的连接筒体10、圆筒壳和凸形封头，圆筒壳用于安装在出口管板42上，并与U形换热管的出口端52连通，凸形封头朝向腔室31的外侧凸出。该实施方式将U形换热管的入口端51和出口端52分别安装于不同的管板上，可以使换热器的管板直径大为缩小，更加有利于保证换热器的整体性和密封性。

根据本公开，U形换热管的液流管道可以包括U形换热管束5，该U形换热管束5可以进一步包括多个U形换热管。

根据本公开，U形管换热器中可以包括多个液流管道，多个液流管道在密封壳体的径向截面上均匀分布。一种实施方式中，U形管换热器中可以包括多个U形换热管束5，多个U形换热管束5在密封壳体的径向截面上均匀分布，如图3和图4所示：其中，图3为U形换热管束5为圆形分布的一种具体实施方式，其所示的U形管换热器包括两个液流管道；图4为U形换热管束5为椭圆形分布的一种具体实施方式，其所示的U形管换热器包括三个液流管道，该椭圆形分布可以使换热器尽可能的多布置换热管束，提高了壳体的利用效率。该实施方式中的U形管换热器包括安装于管板上的多个换热管束，可以在不同的管束中对不同种类的介质进行换热，实现同种壳程介质对多股管程介质的换热。

根据本公开，一种实施方式中，如图2和图5所示，相邻的两个液流管道之间设置有轴向分程隔板13，轴向分程隔板13沿密封壳体的轴向延伸，分程隔板13的两侧分别存在一个或多个U形换热管束5。分程隔板13的存在可以将壳程流体分为两程，提高了流体的流速及传热系数；同时，可使得上下不同的管束对应不同的壳程介质温度，有利于不同管程介质与壳程介质温度的匹配，减少能耗。

根据本公开，U形换热管的直管段沿密封壳体的轴向延伸，以节省换热器的内部空间，减小换热器体积，同时可以在同等换热器体积的情形下，尽可能多地设置多管程，增大换热面积。

根据本公开，一种实施方式中，如图2和图5所示，U形管换热器还包括滑轨12，滑轨12设置于U形换热管的下方，且与U形换热管的直管段滑动连接。在U形管换热器包括分程隔板13的实施方式中，滑轨12可以连接在两个U形换热管束5之间的分程隔板13上，以便于管束的抽出检修。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种U形管换热器，其特征在于，包括密封壳体和液流管道；所述密封壳体具有第一入口(6)和第一出口(7)；所述液流管道的入口段和出口段分别贯穿所述密封壳体，且所述液流管道与所述密封壳体内的腔室(31)流体隔绝，所述腔室(31)分别与所述第一入口(6)和所述第一出口(7)流体连通；所述液流管道沿流体流向依次包括入口管箱(1)、U形换热管和出口管箱(2)，所述入口管箱(1)和所述出口管箱(2)分别位于所述密封壳体的外部，所述U形换热管的至少部分管体位于所述密封壳体内。

2.根据权利要求1所述的U形管换热器，其中，所述密封壳体包括管板(4)和壳程壳体(3)，所述壳程壳体(3)形成为具有开口的筒状，所述管板(4)覆盖所述开口并与所述开口的边缘密封连接；所述U形换热管的入口端(51)固定于所述管板(4)的内侧并与所述入口管箱(1)流体连通，所述U形换热管的出口端(52)固定于所述管板(4)的内侧并与所述出口管箱(2)流体连通，所述入口管箱(1)与所述出口管箱(2)分别固定于所述管板(4)的外侧。

3.根据权利要求2所述的U形管换热器，其中，所述入口管箱(1)/出口管箱(2)包括圆筒壳和凸形封头，所述圆筒壳用于安装在所述管板(4)上，并与所述U形换热管的入口端(51)/出口端(52)连通；所述凸形封头朝向所述腔室(31)的外侧凸出。

4.根据权利要求1所述的U形管换热器，其中，所述密封壳体形成为具有第一封头和第二封头的圆筒状壳体，所述U形换热管的两个直管段分别贯穿所述第一封头和第二封头；所述液流管道还包括入口管板(41)和出口管板(42)，所述U形换热管的入口端(51)固定于所述入口管板(41)的内侧并与所述入口管箱(1)流体连通，所述U形换热管的出口端(52)固定于所述出口管板(42)的内侧并与所述出口管箱(2)流体连通，所述入口管箱(1)与所述出口管箱(2)分别固定于所述入口管板(41)和所述出口管板(42)的外侧。

5.根据权利要求4所述的U形管换热器，其中，所述第一封头/第二封头包括位于所述密封壳体与所述入口管板(41)/出口管板(42)之间的部分管体的连接筒体(10)、圆筒壳和凸形封头；所述圆筒壳用于安装在所述入口管板(41)/出口管板(42)上，并与所述U形换热管的入口端(51)/出口端(52)连通；所述凸形封头朝向所述腔室(31)的外侧凸出。

6.根据权利要求1所述的U形管换热器，其中，所述液流管道包括U形换热管束(5)，所述U形换热管束(5)包括多个所述U形换热管。

7.根据权利要求1所述的U形管换热器，其中，所述U形管换热器包括多个所述液流管道，多个所述液流管道在所述密封壳体的径向截面上均匀分布。

8.根据权利要求7所述的U形管换热器，其中，相邻的两个所述液流管道之间设置有轴向分程隔板(13)，所述轴向分程隔板(13)沿所述密封壳体的轴向延伸。

9.根据权利要求1所述的U形管换热器，其中，所述U形换热管的直管段沿所述密封壳体的轴向延伸。

10.根据权利要求1所述的U形管换热器，其中，所述U形管换热器还包括滑轨(12)，所述滑轨(12)设置于所述U形换热管的下方，且与所述U形换热管的直管段滑动连接。

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