CN218210916U - 热管式换热装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种热管式换热装置，包括热管、箱体和隔板、折流板等，所述箱体包括顶板和底板，所述顶板设置在所述箱体远离所述热管热区的一侧，所述底板设置在所述箱体靠近所述热管热区的一侧，所述顶板和所述底板参与围合形成所述箱体的内腔，所述热管的冷区位于所述箱体的内腔中，且所述热管的冷区两端分别与所述顶板和所述底板密封固定连接，所述隔板布置在所述底板底侧，与所述底板一起隔挡在所述热管的冷区和热区之间，所述隔板和所述底板之间形成密闭腔室。该热管式换热装置满足耐压要求，成本低，冷流体泄漏风险小。

Description

热管式换热装置

技术领域

本申请涉及换热装置技术领域，特别是一种热管式换热装置，该热管式换热装置能以较低的成本实现耐高压且不易泄漏。

背景技术

热管换热装置广泛应用于电力、石油化工、冶金等行业，具有传热系数高、结构紧凑、可拆换性强、露点温度可调等优点。

热管式换热装置的热管一端预定长度的管段为热区，另一端预定长度的管段为冷区。热区位于热流体通道内，冷区位于冷流体通道内，热区吸收热流体的热量，吸热后，热管内部介质发生相变，将热量传递给热管的冷区侧的冷流体，热管的内部介质在冷区凝结为液态，通过毛细作用或者重力作用或者离心作用等回流到热区，重新进行相变循环。

冷流体通道需要满足一定的耐压要求，如果不能满足耐压要求，使用过程中会出现冷流体泄漏。一些场合，利用箱体构建冷流体通道，箱体需采用较厚的壁板并设置加强筋方可满足耐压要求，一些场合，利用压力容器或者套管构建冷流体通道。这两种构建方式均存在成本高的问题。

另外，热管的冷区需要穿过冷流体通道的通道壁伸到冷流体通道内部，穿设热管的区域通常通过焊接进行密封，使用一段时间后这个位置的密封性会受到焊缝应力、微裂纹等缺陷的不良影响，导致冷流体有可能从该位置向热流体侧泄漏。

因此，如何低成本地降低冷流体泄漏风险，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种热管式换热装置，所述热管式换热装置包括热管和箱体，所述箱体包括顶板和底板，所述顶板设置在所述箱体远离所述热管热区的一侧，所述底板设置在所述箱体靠近所述热管热区的一侧，所述顶板和所述底板参与围合形成所述箱体的内腔，所述热管的冷区位于所述箱体的内腔中，且所述热管的冷区两端分别与所述顶板和所述底板密封固定连接。

热管式换热装置的一种实施方式，所述箱体还包括左侧板和右侧板，所述左侧板密封连接在所述底板和所述顶板的左端，所述右侧板密封连接在所述底板和所述顶板的右侧，所述左侧板和所述右侧板参与围合形成所述箱体的内腔；所述热管式换热装置还包括折流板，所述折流板布置在所述左侧板和所述右侧板之间，且所述折流板的左右两端分别与所述左侧板和所述右侧板固定连接。

热管式换热装置的一种实施方式，沿前后方向依次间隔设置多个所述折流板；任两个相邻的所述折流板，一者的左端设有通流孔，另一者的右端设有通流孔。

热管式换热装置的一种实施方式，所述顶板和所述底板平行，所述左侧板和所述右侧板平行，四者共同围合形成矩形腔室。

热管式换热装置的一种实施方式，所述箱体还包括前侧板、后侧板、前罩盖和后罩盖，所述前侧板密封连接在所述底板、顶板、左侧板和右侧板的前端，所述后侧板密封连接在所述底板、顶板、左侧板和右侧板的后端，所述前罩盖和所述后罩盖分别密封连接在所述前侧板的前侧和所述后侧板的后侧；所述前侧板和所述后侧板设有供冷流体流入或流出所述矩形腔室的流道；所述前罩盖和所述后罩盖，一者设有冷流体进口，一者设有冷流体出口。

热管式换热装置的一种实施方式，所述前罩盖和所述后罩盖开设所述冷流体进口或所述冷流体出口的位置设有补强板。

热管式换热装置的一种实施方式，所述换热装置还包括热流体通道，所述热管的热区位于所述热流体通道内；所述热流体通道内的热流体流向和所述箱体内的冷流体流向相反。

热管式换热装置的一种实施方式，所述前罩盖和所述后罩盖均包括顶侧面、底侧面、左侧面和右侧面，所述顶侧面、底侧面、左侧面和右侧面均为弧形面且之间通过弧形过渡面过渡。

热管式换热装置的一种实施方式，所述热管式换热装置还包括隔板，所述隔板布置在所述底板底侧，与所述底板一起隔挡在所述热管的冷区和热区之间，所述隔板和所述底板之间形成密闭腔室。

热管式换热装置的一种实施方式，所述热管式换热装置还包括泄漏监测管，所述泄漏监测管与所述密闭腔室密封连通，以监测是否有冷流体泄漏至所述密闭腔室内。

本申请提供的热管式换热装置，以低成本手段保障了箱体满足耐压要求，从而降低了冷流体泄漏的风险。本申请一种实施例提供的热管式换热装置，在箱体靠近热管热区的一侧设置隔板，利用隔板在箱体热管热区的一侧构建形成密封腔室，以此进一步降低了冷流体泄漏的风险。

附图说明

图1为本申请提供的热管式换热装置一种实施例的左视视角下的局部剖视图；

图2为图1在俯视视角下的局部剖视图；

图3为图2中K1和K2部分的放大图；

图4为图2中一个折流板的示意图；

图5为图1中前罩壳或后罩壳的立体图。

附图标记说明如下：

10热管，101冷区；

20箱体，201顶板，202底板，203左侧板，204右侧板，205前侧板，206后侧板，207前罩盖，208后罩盖，209补强板；A流道， B矩形腔室，C冷流体进口，D冷流体出口，E1顶侧面，E2底侧面， E3左侧面，E4右侧面，E5弧形过渡面；

30折流板，301通流孔；

40隔板，F密封腔室；

50泄漏监测管。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请的技术方案作进一步的详细说明。

如图1，该热管式换热装置包括热管10，热管10一端的预定长度的管段为冷区101，另一端预定长度的管段为热区。冷区101位于冷流体通道内，负责与冷流体进行热交换，热区位于热流体通道内，负责与热流体进行热交换。冷流体可以是冷却水，热流体可以是烟气，当然不局限于此。热管10的数量一般为多根，多根热管10平行布置，整体呈矩阵形式。

该热管式换热装置还包括箱体20，利用箱体20构建冷流体通道。如图1，箱体20包括顶板201和底板202。底板202设置在箱体20 靠近热管10热区的一侧，顶板201设置在箱体20远离热管10热区的一侧。底板202和顶板201参与围合形成箱体20的内腔。

热管10的冷区101位于箱体20的内腔中。并且，热管10的冷区101两端分别与顶板201和底板202密封固定连接，具体可以焊接。这样设置，热管10能张紧顶板201和底板202，也就是说，热管10 起到张拉紧固的作用，以此顶板201和底板202的壁厚设置得小一些就能满足耐压要求，而且，也不需要额外再设置加强筋等加强结构，因此，在满足耐压要求的前提下成本有所降低。

如图2，箱体20还包括左侧板203和右侧板204，左侧板203密封连接在底板202和顶板201的左端，右侧板204密封连接在底板202 和顶板201的右端。左侧板203和右侧板204参与围合形成箱体20 的内腔。

如图2，该热管式换热装置还包括折流板30，折流板30布置在左侧板203和右侧板204之间，且折流板30的左右两端分别与左侧板 203和右侧板204固定连接，具体可以焊接。这样设置，折流板30起到加固左侧板203和右侧板204的作用，以此左侧板203和右侧板204的壁厚设置得小一些就能满足耐压要求，而且，也不需要额外再设置加强筋等加强结构，因此，在满足耐压要求的前提下成本有所降低。

另外，折流板30还起到导引冷流体按预定轨迹流动的作用。具体的，沿前后方向依次间隔设置多个折流板30，具体可以在每列热管 10的前侧和后侧各设一个折流板30。

如图3，任两个相邻的折流板30，一者的左端设有通流孔301，另一者的右端设有通流孔301，这样，可以导引冷流体沿蛇形轨迹流动(图中箭头线表示冷流体流线)，蜿蜒流经热管10的冷区，以此利于提升冷流体和热管10冷区101的热交换效率。

具体的，如图4，可以在折流板30的左端或右端开设多个小截面的通流孔301，各小截面的通流孔301布置成一列或多列，当然也可以开设大截面的通流孔301，大截面的通流孔301自折流板30的左端附近连续延伸到折流板30的右端附近。通流孔301的截面形状可以为圆形、矩形等，在此对通流孔301的截面形状不限制。

具体的，顶板201和底板202可以平行布置，左侧板203和右侧板204也可以平行布置。这样设计，各折流板30左右方向可以设置成一样的宽度，顶底方向可以设置一样的高度，另外，前后方向也可以设置成一样的厚度(例如5mm)，也就是说，各折流板30的尺寸可以设置成一致，这样能够批量加工、利于降低加工成本。而且，这样设计，顶板201、底板202、左侧板203和右侧板204共同围合形成矩形腔室B，这样，当需要并联布置多个热管式换热装置时，各热管式换热装置可以紧挨布置，因此利于节约布置空间。

如图1，箱体20还包括前侧板205和后侧板206，前侧板205密封连接在底板202、顶板201、左侧板203和右侧板204的前端，后侧板206密封连接在底板202、顶板201、左侧板203和右侧板204的后端。前侧板205和后侧板206均设有流道A，冷流体经由前侧板205 或后侧板206上的流道A流入或流出矩形腔室B。

如图2，箱体20还包括前罩盖207和后罩盖208，前罩盖207固定连接在前侧板205的前侧，后罩盖208密封连接在后侧板206的后侧，具体可以焊接或者法兰连接。前罩盖207和后罩盖208，一者设有冷流体进口C，一者设有冷流体出口D，图中，冷流体进口C设于前罩盖207，冷流体出口D设于后罩盖208，当然，也可对调。

优选的，冷流体进口C的位置低于冷流体出口D的位置，以便箱体20内部的冷流体液位能够达到预定高度。

具体的，该热管式换热装置还包括热流体通道(图中未示出)，如果热流体为烟气的话，热流体通道为烟道，热流体通道具有热流体进口和热流体出口。热管10的热区位于热流体通道内。

优选的，热流体通道内的热流体流向和箱体20内的冷流体流向相反，这样可以形成逆流模式，利于增强换热效果。具体可以通过将冷流体进口C和热流体进口设置在热管10的不同侧，并将冷流体出口D和热流体出口设置在热管10的不同侧实现。例如，可以将冷流体进口C和热流体出口设置在热管10的后侧，将冷流体出口D和热流体进口设置在热管10的前侧，这样冷流体由后向前流动，热流体由前向后流动，两者的流动方向相反，形成逆流模式。

具体的，前罩盖207和后罩盖208开设冷流体进口C或冷流体出口D的位置可以设置补强板209，补强板209围绕冷流体进口C或冷流体出口D设置并固定在前罩盖207或后罩盖208的外表面，具体可以焊接固定。设置补强板209，可降低开孔对前罩盖207和后罩盖208的强度影响，保障前罩盖207和后罩盖208的耐压能力。

具体的，如图5，前罩盖207和后罩盖208均包括顶侧面E1、底侧面E2、左侧面E3和右侧面E4，顶侧面E1、底侧面E2、左侧面E3 和右侧面E4均为弧形面且之间通过弧形过渡面E5过渡，弧形半径的大小可以根据箱体20的设计压力模拟计算确定。这种形式的前罩盖 207和后罩盖208壁厚设置得薄一些也能满足耐压要求，因此更利于节约成本。具体的，前端盖和后端盖可以采用铸造或锻造工艺一体成形，这样，不容易出现应力集中，从而耐压性能更好。

更具体的，顶侧面E1和底侧面E2的弧形半径可以设计为相同，使得左视视角下前罩盖和右罩盖分别呈半圆形状(如图1)，左侧面 E3和右侧面E4的弧形半径可以设计为相同，使得俯视视角下前罩盖和右罩盖分别呈半圆形状(如图2)。另外，前罩盖207和后罩盖208 的尺寸可以设置为一致，从而能够互换和批量加工、利用降低加工成本。

进一步的，如图1，热管式换热装置还可以设置隔板40，隔板40 布置在底板202的底侧，也就是说，隔板40比底板202更靠近热管 10的热区。隔板40和底板202均隔挡在热管10的冷区101和热区之间，热管10的冷区101穿过底板202和隔板40伸到箱体20内部，底板202和隔板40的穿管区域进行密封焊接。隔板40与底板202间隔一定距离，以在隔板40和底板202之间形成密闭腔室F。具体的，密闭腔室F的前端和后端可以由前侧板205和后侧板206密封。

设置隔板40并在隔板40和底板202之间形成密闭腔室F，这样，即便底板202的穿管区域的密封失效导致部分冷流体泄漏出来，这部分冷流体会泄漏到密封腔室内，而不会直接泄漏到热管10的热区造成安全隐患。

具体的，可以设置泄漏监测管50，泄漏监测管50与密闭腔室F 密封连通，以监测是否有冷流体泄漏至密闭腔室F内。当监测到有冷流体泄漏至密封腔室内，可以及时对底板202的穿管区域进行检修。

综上，本申请以低成本手段保障了箱体20的耐压性能。通过保障箱体20的耐压性能，以及，在箱体20靠近热管10热区的一侧设置隔板40，利用隔板40在箱体20靠近热管10热区的一侧构建形成密闭腔室F，以此降低了冷流体泄漏的风险。

需说明，在本申请的描述中，顶底方向、左右方向和前后方向三者两两垂直，“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等方位均是相对而言的，均是基于附图所示的位置关系为简化说明而进行的示例性描述，而不是指示或暗示所指的换热装置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申请的限制。

以上应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.热管式换热装置，其特征在于，所述热管式换热装置包括热管(10)和箱体(20)，所述箱体(20)包括顶板(201)和底板(202)，所述顶板(201)设置在所述箱体(20)远离所述热管(10)热区的一侧，所述底板(202)设置在所述箱体(20)靠近所述热管(10)热区的一侧，所述顶板(201)和所述底板(202)参与围合形成所述箱体(20)的内腔，所述热管(10)的冷区(101)位于所述箱体(20)的内腔中，且所述热管(10)的冷区(101)两端分别与所述顶板(201)和所述底板(202)密封固定连接。

2.根据权利要求1所述的热管式换热装置，其特征在于，所述箱体(20)还包括左侧板(203)和右侧板(204)，所述左侧板(203)密封连接在所述底板(202)和所述顶板(201)的左端，所述右侧板(204)密封连接在所述底板(202)和所述顶板(201)的右侧，所述左侧板(203)和所述右侧板(204)参与围合形成所述箱体(20)的内腔；所述热管式换热装置还包括折流板(30)，所述折流板(30)布置在所述左侧板(203)和所述右侧板(204)之间，且所述折流板(30)的左右两端分别与所述左侧板(203)和所述右侧板(204)固定连接。

3.根据权利要求2所述的热管式换热装置，其特征在于，沿前后方向依次间隔设置多个所述折流板(30)；任两个相邻的所述折流板(30)，一者的左端设有通流孔(301)，另一者的右端设有通流孔(301)。

4.根据权利要求2所述的热管式换热装置，其特征在于，所述顶板(201)和所述底板(202)平行，所述左侧板(203)和所述右侧板(204)平行，四者共同围合形成矩形腔室(B)。

5.根据权利要求4所述的热管式换热装置，其特征在于，所述箱体(20)还包括前侧板(205)、后侧板(206)、前罩盖(207)和后罩盖(208)，所述前侧板(205)密封连接在所述底板(202)、顶板(201)、左侧板(203)和右侧板(204)的前端，所述后侧板(206)密封连接在所述底板(202)、顶板(201)、左侧板(203)和右侧板(204)的后端，所述前罩盖(207)和所述后罩盖(208)分别密封连接在所述前侧板(205)的前侧和所述后侧板(206)的后侧；所述前侧板(205)和所述后侧板(206)设有供冷流体流入或流出所述矩形腔室(B)的流道(A)；所述前罩盖(207)和所述后罩盖(208)，一者设有冷流体进口(C)，一者设有冷流体出口(D)。

6.根据权利要求5所述的热管式换热装置，其特征在于，所述前罩盖(207)和所述后罩盖(208)开设所述冷流体进口(C)或所述冷流体出口(D)的位置设有补强板(209)。

7.根据权利要求5所述的热管式换热装置，其特征在于，所述换热装置还包括热流体通道，所述热管(10)的热区位于所述热流体通道内；所述热流体通道内的热流体流向和所述箱体(20)内的冷流体流向相反。

8.根据权利要求5所述的热管式换热装置，其特征在于，所述前罩盖(207)和所述后罩盖(208)均包括顶侧面(E1)、底侧面(E2)、左侧面(E3)和右侧面(E4)，所述顶侧面(E1)、底侧面(E2)、左侧面(E3)和右侧面(E4)均为弧形面且之间通过弧形过渡面(E5)过渡。

9.根据权利要求1-8任一项所述的热管式换热装置，其特征在于，所述热管式换热装置还包括隔板(40)，所述隔板(40)布置在所述底板(202)底侧，与所述底板(202)一起隔挡在所述热管(10)的冷区(101)和热区之间，所述隔板(40)和所述底板(202)之间形成密闭腔室(F)。

10.根据权利要求9所述的热管式换热装置，其特征在于，所述热管式换热装置还包括泄漏监测管(50)，所述泄漏监测管(50)与所述密闭腔室(F)密封连通，以监测是否有冷流体泄漏至所述密闭腔室(F)内。

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