CN216898476U - 一种半圆管热交换器 - Google Patents

Abstract

一种半圆管热交换器，用于化工设备的热交换过程，包括若干个半圆管，半圆管设置在化工设备上，相邻半圆管之间设有窄间隙，半圆管与化工设备之间焊接连接，其解决了现有的热交换器存在着因其结构和使用方法的缺陷，从而导致热交换流程过长、热交换效果不佳、使用寿命短的技术问题，可广泛应用于热交换器技术领域。

Description

一种半圆管热交换器

技术领域

本实用新型涉及热交换器技术领域，尤其是涉及一种半圆管热交换器。

背景技术

热交换器因其结构相对简单、制造加工难度低，被广泛应用于化工、医药、食品等行业，其中以化工设备反应釜的应用居多。近年来，为了提高热交换效果，降低能源损耗，提高热交换器使用年限，人们对热交换器相继做了多次改进，包括夹套内设螺旋导流板式热交换器，夹套分腔式热交换器，鱼鳞管式热交换器等。与普通热交换器相比，以上改进虽然在技术和使用方面有一定的提高，但仍存在不足之处。

夹套内设螺旋导流板式热交换器的设备本体承受的外压较大，造成设备本体壁厚增加，大大增加了设备成本，并且热交换流程过长，热交换效果不佳。同样地，夹套分腔式热交换器的设备本体承受外压大，制造成本高，但其缩短了热交换的流程，热交换效果有所提升。鱼鳞管式热交换器降低了设备本体承受的外压，降低了制造成本，并且在强制流动时流速大，传热系数大，传热速率高，但在经历反复加热、冷却后，其焊缝根部易产生应力集中开裂，导致热交换器使用寿命相对较短。

因此，现有的热交换器存在着因其结构和使用方法的缺陷，从而导致热交换流程过长、热交换效果不佳、使用寿命短的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种半圆管热交换器，旨在解决现有的热交换器存在着因其结构和使用方法的缺陷，从而导致热交换流程过长、热交换效果不佳、使用寿命短的技术问题。

本申请实施例提供了一种半圆管热交换器，用于化工设备的热交换过程，包括若干个半圆管，所述半圆管设置在所述化工设备上，相邻所述半圆管之间设有窄间隙，所述半圆管与所述化工设备之间焊接连接。

在其中一实施例中，所述半圆管自下而上呈螺旋形焊接在所述化工设备的外壁上，焊缝设置在所述窄间隙上。

在其中一实施例中，所述窄间隙的尺寸大于所述半圆管的壁厚的2倍。

在其中一实施例中，所述半圆管与所述化工设备之间采用满角焊连接。

在其中一实施例中，所述满角焊包括封底焊和填充焊，所述封底焊上设置所述填充焊。

在其中一实施例中，所述满角焊的坡口角度为10°，钝边为

在其中一实施例中，所述半圆管的横截面为弓形，所述半圆管的尺寸根据现场工况调整。

在其中一实施例中，所述半圆管热交换器分为单腔和多腔。

在其中一实施例中，所述半圆管热交换器的每个腔体均设有介质入口和介质出口。

本实用新型通过在相邻半圆管之间设置窄间隙，改变了常规半圆管之间40mm的间隙设置，增大了传热面积，提高了热交换效率，避免了热量流失；通过改进满角焊接方式，在半圆管与化工设备之间采用对接焊缝，改变了常规半圆管的角焊缝，防止焊缝根部因应力集中产生开裂，提高了疲劳强度，大幅度延长了半圆管热交换器的使用寿命；通过设置分腔使每个腔体能独立控制热交换速率，缩短了热交换流程，提高了热交换效果；此外本实用新型保留了半圆管内流体强制流动时流速大、传热系数大、传热速率高等优点；本实用新型结构简单、制造成本低，设备本体承受的外压相对较小，设备本体的壁厚减薄，热交换效率高，可大量节约能源，提高经济效益。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的一种半圆管热交换器的结构示意图；

图2为图1所示的一种半圆管热交换器的局部剖面示意图；

图3为图1所示的一种半圆管热交换器的焊缝的剖面示意图；

图4为图1所示的一种半圆管热交换器的焊道的施焊顺序图；

图5为图1所示的一种半圆管热交换器的多腔的结构示意图；

图6为图1所示的一种半圆管热交换器的使用状态示意图。

图中符号说明：

1.半圆管；2.化工设备；3.介质入口；4.介质出口；5.搅拌器；6.第一腔体；7.第二腔体。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不能理解为指示或暗示所指的装置或元件必须具备特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，为本申请一实施例提供的一种半圆管热交换器的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

在其中一实施例中，一种半圆管热交换器，用于化工设备2的热交换过程，其包括若干个半圆管1，半圆管1设置在化工设备2上，相邻的半圆管1之间设有窄间隙，相邻的半圆管1与化工设备2之间焊接连接。

具体地，半圆管1自下而上呈螺旋形焊接在化工设备2的外壁上，焊缝设置在相邻半圆管1之间的窄间隙上，根据现场施工情况决定半圆管1对化工设备2的覆盖情况，半圆管1可全部覆盖化工设备2的外壁。

在其中一实施例中，相邻的半圆管1与化工设备2的外壁之间采用改进后的满角焊接方式，取消常规的角焊缝，采用对接焊缝，设计巧妙，防止焊缝根部因应力集中产生开裂，提高了半圆管1的疲劳强度，大幅度延长了半圆管热交换器的使用寿命。

请参阅图2，为图1所示的一种半圆管热交换器的局部剖面示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

在其中一实施例中，半圆管1的横截面为弓形，弓形的半圆管1内的介质强制流动时流速大，传热系数大，传热速率高；半圆管1的尺寸可根据现场施工情况调整，本实施例中，半圆管1的长度为L＝130mm，宽度为B＝45.2mm，半圆管1的外壁为半径R＝79.5mm的圆的弧边；相邻半圆管1之间的窄间隙的尺寸应大于半圆管1的壁厚的2倍，以作为焊接空间，本实施例中，窄间隙的尺寸为b＝14mm，窄间隙的设置改变了常规半圆管之间40mm的间隙设计，增大了传热面积，提高了热交换效率，避免了热量流失。

请参阅图3，为图1所示的一种半圆管热交换器的焊缝的剖面示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

在其中一实施例中，改进后的满角焊的坡口角度为a＝10°，钝边为

本实施例中，改进后的满角焊的根部间隙为b＝14mm，即为相邻半圆管1的窄间隙的尺寸，根据改进后的满角焊的焊接要求，自下向上地将半圆管1与化工设备2的外壁焊接在一起，焊接时要求将坡口填满。

请参阅图4，为图1所示的一种半圆管热交换器的焊道的施焊顺序图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

在其中一实施例中，改进后的满角焊包括封底焊和填充焊，如图4所示，1-11表示焊道的施焊顺序，1为所示位置上焊第一道，2为所示位置上焊第二道，依次施焊，本实施例中，改进后的满角焊包括18道焊道，其中1-2为封底焊，3-18为填充焊，在封底焊上设置填充焊；先采用封底焊，焊接完成后进行气密试验，无泄漏为合格，然后进行填充焊，焊缝要饱满，焊缝外观美观，与母材圆滑过渡，焊接完成后对半圆管热交换器进行试压试验，合格后方可使用。

请参阅图5，为图1所示的一种半圆管热交换器的多腔的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

在其中一实施例中，半圆管热交换器分为单腔和多腔，根据现场施工情况对半圆管热交换器进行分腔，设定每个腔体的流程长短，每个腔体均可独立控制热交换的速率；本实施例中半圆管热交换器设置为双腔，两个腔体呈上下设置，两个腔体分别设置为第一腔体6和第二腔体7，第一腔体6与第二腔体7各自独立进行热交换，独立控制热交换速率，以缩短热交换的流程，提高热交换的效果。

具体地，半圆管热交换器的每个腔体均设有介质入口3和介质出口4，介质包括但不限于循环水和导热油，介质从介质入口3通入到半圆管1中，布满半圆管1后从介质出口4流出，实现对化工设备2的加热或冷却。

请参阅图6，为图1所示的一种半圆管热交换器的使用状态示意图；以下结合图1—图6，对上述一种半圆管热交换器的工作原理进行描述如下：

向化工设备2内加入物料，启动搅拌器5对物料进行搅拌，使物料搅拌均匀；同时向介质入口3内通入介质，介质通过介质入口3流入半圆管1中，布满半圆管1后从介质出口4流出，实现对化工设备2的加热或冷却，如此循环通入，直至反应结束。

综上所述，本实用新型通过在相邻半圆管1之间设置窄间隙，改变了常规半圆管之间40mm的间隙设置，增大了传热面积，提高了热交换效率，避免了热量流失；通过改进满角焊接方式，在半圆管1与化工设备2之间采用对接焊缝，改变了常规半圆管的角焊缝，防止焊缝根部因应力集中产生开裂，提高了疲劳强度，大幅度延长了半圆管热交换器的使用寿命；通过设置分腔使每个腔体能独立控制热交换速率，缩短了热交换流程，提高了热交换效果；此外本实用新型保留了半圆管1内流体强制流动时流速大、传热系数大、传热速率高等优点；本实用新型结构简单、制造成本低，设备本体承受的外压相对较小，设备本体的壁厚减薄，热交换效率高，可大量节约能源，提高经济效益，可广泛应用于热交换器技术领域。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种半圆管热交换器，用于化工设备的热交换过程，其特征在于，包括若干个半圆管，所述半圆管设置在所述化工设备上，相邻所述半圆管之间设有窄间隙，所述半圆管与所述化工设备之间焊接连接。

2.根据权利要求1所述的一种半圆管热交换器，其特征在于，所述半圆管自下而上呈螺旋形焊接在所述化工设备的外壁上，焊缝设置在所述窄间隙上。

3.根据权利要求1所述的一种半圆管热交换器，其特征在于，所述窄间隙的尺寸大于所述半圆管的壁厚的2倍。

4.根据权利要求1所述的一种半圆管热交换器，其特征在于，所述半圆管与所述化工设备之间采用满角焊连接。

5.根据权利要求4所述的一种半圆管热交换器，其特征在于，所述满角焊包括封底焊和填充焊，所述封底焊上设置所述填充焊。

6.根据权利要求4所述的一种半圆管热交换器，其特征在于，所述满角焊的坡口角度为10°，钝边为

7.根据权利要求1所述的一种半圆管热交换器，其特征在于，所述半圆管的横截面为弓形，所述半圆管的尺寸根据现场工况调整。

8.根据权利要求1所述的一种半圆管热交换器，其特征在于，所述半圆管热交换器分为单腔和多腔。

9.根据权利要求8所述的一种半圆管热交换器，其特征在于，所述半圆管热交换器的每个腔体均设有介质入口和介质出口。

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