JP7127789B2 - 多管式熱交換器及び多管式熱交換器の実装方法 - Google Patents

多管式熱交換器及び多管式熱交換器の実装方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7127789B2
JP7127789B2 JP2021080781A JP2021080781A JP7127789B2 JP 7127789 B2 JP7127789 B2 JP 7127789B2 JP 2021080781 A JP2021080781 A JP 2021080781A JP 2021080781 A JP2021080781 A JP 2021080781A JP 7127789 B2 JP7127789 B2 JP 7127789B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tube plate
plate box
heat exchange
box
upper tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021080781A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022095520A (ja
Inventor
建勳 任
俊紅 ▲カク▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Original Assignee
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hon Hai Precision Industry Co Ltd filed Critical Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Publication of JP2022095520A publication Critical patent/JP2022095520A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7127789B2 publication Critical patent/JP7127789B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • F28F9/002Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core with fastening means for other structures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/05316Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0219Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0221Header boxes or end plates formed by stacked elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0219Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • F28F9/0226Header boxes formed by sealing end plates into covers with resilient gaskets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0246Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F28F9/0248Arrangements for sealing connectors to header boxes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/04Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/162Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by using bonding or sealing substances, e.g. adhesives
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/26Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/26Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass heat exchangers or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2230/00Sealing means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00Fastening; Joining
    • F28F2275/02Fastening; Joining by using bonding materials; by embedding elements in particular materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

本発明は、多管式熱交換器及び多管式熱交換器の実装方法に関するものである。
多管式熱交換器は、コークス産業、冶金、化学産業、有害廃棄物焼却システム、ボイラー産業、廃熱回収システム、都市下水処理などの分野で広く使用されている。多管式熱交換器は、通常、過酷な環境で使用され、熱交換媒体の作業温度及び圧力が比較的高く、特定の腐食性を持つため、熱交換管、熱交換管とチューブプレートの実装プロセスには、高性能の指標が必要である。
熱交換管とチューブプレートの接続方法は、主に伸縮継手、溶接、爆発接続、膨張溶接などがある。接続方法が異なると、熱交換管とチューブプレートの接続品質に影響を与える。一方では、熱交換管の等価直径の減少(1mm未満など)及び管壁の薄化(0.1mm未満など)につれて、上記の接続方法では、熱交換管の管壁が破裂しやすく、ある接続方法は、熱交換管をふさぎやすく、加工に時間がかかり、手間がかかり、大規模な加工を実現することは困難であり、伸縮継手方法は、非円形の熱交換管(楕円形のチューブ、ドロップ型のチューブ)とチューブプレートとの接続には適用せず、もう一方では、特別な場合(強い腐食性など)に応用される多管式熱交換器は、非金属の熱交換管を使用する場合、溶接又は伸縮継手が適用せず、不適切な工程は多管式熱交換器の使用と寿命に影響を与える。
これによって、加工に時間と労力を節約し、大規模な加工を実現でき、使用と寿命に影響を与えない多管式熱交換器及び多管式熱交換器の実装方法を提供することが必要である。
多管式熱交換器は、上部チューブプレートボックス、下部チューブプレートボックス、複数の熱交換管及び圧力ボルトを含む。複数の前記熱交換管の入口端部は、前記上部チューブプレートボックスを貫通し、複数の前記熱交換管の出口端部は、前記下部チューブプレートボックスを貫通する。前記上部チューブプレートボックス及び前記下部チューブプレートボックスは、シーリングゴムが充填され、前記シーリングゴムは、前記熱交換管と前記上部チューブプレートとの間の隙間に充填され、且つ前記熱交換管と前記下部チューブプレートとの間の隙間にも充填される。前記圧力ボルトは、前記上部チューブプレートボックス及び前記下部チューブプレートボックスに設けられる。
前記上部チューブプレートボックス及び前記下部チューブプレートボックスは、それぞれ上部チューブプレート、下部チューブプレート及びサイドプレートを含み、前記上部チューブプレートボックス及び前記下部チューブプレートボックスは、それぞれ更に複数のダイロッドを含み、複数の前記ダイロッドは、前記熱交換管の軸方向に沿って、前記上部チューブプレートと前記下部チューブプレートとの間に設け、前記上部チューブプレートと前記下部チューブプレートを剛性に固定する。
前記シーリングゴムは、シリコーンゴムシリーズ、ポリサルファイドゴムシリーズ、ウレタンゴムシリーズ又はジエンゴムシリーズである。
多管式熱交換器の実装方法は、上部チューブプレートボックス、下部チューブプレートボックス及び複数の熱交換管を提供ステップであって、前記上部チューブプレートボックスと前記下部チューブプレートボックスにはそれぞれ複数の開口部があり、複数の前記熱交換管が前記上部チューブプレートボックス及び前記下部チューブプレートボックスの開口部を貫通する第一ステップと、前記上部チューブプレートボックスと前記下部チューブプレートボックスに液体シーリングゴムを満たし、前記液体シーリングゴムを複数の前記熱交換管と前記上部チューブプレートボックスとの間に形成された隙間及び複数の前記熱交換管と前記下部チューブプレートボックスとの間に形成された隙間に埋めさせた後、前記液体シーリングゴムを固化し、複数の前記熱交換管前記上部チューブプレートボックス及び前記下部チューブプレートボックスにシーリング及び固定させる第二ステップと、前記上部チューブプレートボックスと前記下部チューブプレートボックスに圧力ボルトを取り付け、シーリング圧力を印加及び調整することに用いる第三ステップと、を含む。
前記第一ステップにおいて、前記上部チューブプレートボックス及び前記下部チューブプレートボックスは、それぞれ上部チューブプレート、下部チューブプレート及びサイドプレートを含み、前記上部チューブプレート、前記下部チューブプレート及び前記サイドプレートは空洞を形成し、前記熱交換管の軸方向に沿って、前記上部チューブプレートと前記下部チューブプレートとの間にダイロッドを設け、前記上部チューブプレートと前記下部チューブプレートを剛性に固定する。
前記第二ステップにおいて、前記液体シーリングゴムは、粘度が500mpa.s~100000mpa.sである。
従来技術と比べて、本発明から提供される多管式熱交換器の実装方法は、従来の多管式熱交換器における熱交換管とチューブプレートとの接続方式(溶接、伸縮継手、膨張溶接の組み合わせなど)を変更する。シーリングゴムの弾力性、流動性、非圧縮性により、熱交換管とチューブプレートをシーリング及び固定し、熱交換管とチューブプレートの柔軟な接続を実現する。従って、多管式熱交換器の実装方法は、複数の熱交換管をチューブプレートにすばやく取り付けることができる。この実装方法は、熱交換管とチューブプレートとの接続及びシーリングを同時に完成するのに便利であり、金属又は非金属材料の多管式熱交換器の加工プロセスに適用する。従って、多管式熱交換器の実装方法は、一度に実装を完了することができ、時間と労力を節約し、大規模な加工を実現することができ、且つ多管式熱交換器の使用及び寿命に影響を与えない。
さらに、ゴムで熱交換管とチューブプレートをシーリング及び固定するため、熱交換管の形状に対する要求が大幅に削減され、使用する熱交換管の直径をより細くすることができ、管壁をより薄くすることができる。より細く、より薄い熱交換管を採用する多管式熱交換器は、より優れた放熱効果を持つ。
本発明の実施例から提供される多管式熱交換器の断面構造を示す図である。 本発明の実施例から提供される多管式熱交換器の上面構造を示す図である。 本発明の実施例から提供される多管式熱交換器の実装方法のフローチャートである。
以下、添付の図面及び具体的な実施例を参照して、本発明による多管式熱交換器及び多管式熱交換器の実装方法をさらに詳細に説明する。
図1及び図2に示されるように、本発明は、多管式熱交換器10を提供する。多管式熱交換器10は、上部チューブプレートボックス1、下部チューブプレートボックス11及び複数の熱交換管3を含む。複数の熱交換管3の入口端部は、上部チューブプレートボックス1を貫通し、複数の熱交換管3の出口端部は、下部チューブプレートボックス11を貫通する。上部チューブプレートボックス1及び下部チューブプレートボックス11は、形状が限定されず、直方体、立方体、円筒などであり、熱交換管に対して、固定支持及びシールの役割を果たす。本実施例では、上部チューブプレートボックス1及び下部チューブプレートボックス11は、直方体である。上部チューブプレートボックス1と下部チューブプレートボックス11は、構造が同じであり、複数の熱交換管3との接続方法及びシール方法も同じである。従って、本実施例では、上部チューブプレートボックス1のみを例として、詳しく説明する。
複数の熱交換管3は、その材料が限定されず、例えばガラス管などの各種非金属管、金属管などである。熱交換管3の断面形状は、円形又は例えば楕円形、液滴形状などの非円形であり、熱交換管3の等価直径は、0.2mm~200mmであり、熱交換管3の配置方式は、平行して配置又は交叉して配置であり、熱交換管3の間隔は、熱交換管3の等価直径の0.8~3倍であるが、これらに限定されない。本実施例では、熱交換管3は、金属管であり、その断面形状が円形であり、その直径が0.5mmであり、各々の熱交換管3は互いに平行である。熱交換管は、常圧、わずかに正圧又はわずかに負圧のパイプであり、複数の熱交換管3は、上部チューブプレートボックス1及び下部チューブプレートボックス11のチューブプレートによって、定位及び固定される。
上部チューブプレートボックス1は、上部チューブプレート4、下部チューブプレート7及びサイドプレート6を含む。上部チューブプレート4、下部チューブプレート7及びサイドプレート6は空洞を形成し、上部チューブプレート4、下部チューブプレート7はそれぞれ開口部が設けられ、上部チューブプレート4の開口部と下部チューブプレート7の開口部は1対1で対応する。上部チューブプレート4、下部チューブプレート7及びサイドプレート6は、ボルトによって固定され、或いは上部チューブプレートボックス1は3D印刷によって成型される。熱交換管3の入口端部は、上部チューブプレート4及び下部チューブプレート7の対応する開口部を貫通する。上部チューブプレートボックス1の空洞は、弾性を持つシーリングゴムで満たされ、熱交換管3がシーリングゴムによって上部チューブプレートボックス1の空洞に固定される。また、シーリングゴムは、上部チューブプレートの開口部に位置する熱交換管3と上部チューブプレート4との間の隙間に充填し、下部チューブプレートの開口部に位置する熱交換管3と下部チューブプレート7との間の隙間にも充填し、熱交換管3と上部チューブプレート4及び熱交換管3と下部チューブプレート7をそれぞれ固定及びシーリングする。本実施例において、熱交換管3と上部チューブプレート4及び熱交換管3と下部チューブプレート7の固定及びシーリングの方法は、シーリングゴムのみによって実現され、他の固定及びシーリングの方法は含まれない。シーリングゴムは、シーリングと柔軟な固定及び拘束の役割を果たす。上記のシーリングゴムは、特定の種類がなく、多管式熱交換器の特定の使用環境に応じて選択して使用することができる。具体的には、シーリングゴムは、シリコーンゴムシリーズ、ポリサルファイドゴムシリーズ、ウレタンゴムシリーズ、ジエンゴムシリーズ等である。
下部チューブプレートボックス11の構造は、上部チューブプレートボックス1の構造と全く同じであり、ここでは繰り返さない。
本実施例において、上部チューブプレートボックス1のサイドプレート6に圧力ボルト9が設けられる。圧力ボルト9は、熱交換管3の軸方向に垂直である。圧力ボルト9によって、シーリング圧力の印加及び調節を行い、熱交換管3とチューブプレートとの間の柔軟な接続を実現するようになる。もちろん、圧力ボルトが設けられる位置は限定されず、シーリング圧力の印加及び調節できれば、上部チューブプレートボックス1のトッププレートやボトムプレートにも設けてもよい。
多管式熱交換器10は、熱交換管の軸方向に沿ってチューブプレートボックスに接続され、多管式熱交換器10のヘッドボックスを取り付けるために使用される接続フランジ8をさらに含む。
多管式熱交換器10の作動温度は、シーリングゴムの通常の使用温度より高くなくてもよい。一般的には、多管式熱交換器10の内外の高温流体及び低温流体の作動温度は、-70~250℃であり、作動圧力は、常圧又はわずかに正圧(負圧)である。
本実施例の熱交換管と上部チューブプレート及び熱交換管と下部チューブプレートの固定及びシーリングの方式は、シーリングゴムのみによって実現され、他の固定及びシーリングの方式は含まれない。これによって、この接続方法は、熱交換管の形状に対する要求が大幅に削減される。また、使用する熱交換管の直径をより細くすることができ、等価直径が約100マイクロメートルの熱交換管を使用することができ、管壁をより薄くすることができ、管壁が数十マイクロメートルである熱交換管を使用することができる。より細く、より薄い熱交換管を採用する多管式熱交換器は、より優れた放熱効果を持つ。
上部チューブプレート4と下部チューブプレート7の面積が大きく、上部チューブプレートボックス1の空洞の内部の圧力が高い場合、上部チューブプレート4と下部チューブプレート7は変形の可能性があり、それによって多管式熱交換器10の放熱効果に影響を与える。従って、熱交換管3の軸方向に沿って、上部チューブプレート4と下部チューブプレート7との間にダイロッド2を設け、上部チューブプレート4と下部チューブプレート7を剛性に固定する。ダイロッド2の両端はそれぞれ上部チューブプレート4と下部チューブプレート7に固定され、その一方の端部が上部チューブプレート4又は下部チューブプレート7に溶接され、もう一方の端部が溶接、スクリュー接続又はボルト接続により、下部チューブプレート7又は上部チューブプレート4に固定され、それによって上部チューブプレート4及び下部チューブプレート7の変形を防ぎ、上部チューブプレートボックス1の空洞の内部の圧力を維持し、上部チューブプレートボックス1の剛性を高める。ダイロッド2の数量とそれらの間の距離は、実際の応用に応じて計算できる。具体的には、ダイロッド2は、シーリングゴムの腐食に耐性のある金属材料で作ることができる。例えば、ダイロッド2は、鉄、銅、アルミニウム及びステンレス鋼などで作ることができる。本実施例では、ダイロッド2は鉄ダイロッドである。チューブプレートボックスとダイロッドは、機械的な切断と溶接によって加工され、又は3Dプリントによって一体式構造に成型されることもできることが理解できる。
熱交換管の両端は、それぞれ上部チューブプレートボックスと下部のチューブプレートボックスのチューブプレートを通過し、シーリングゴムと圧力ボルトによって固定及び接続される。チューブプレートボックスのサイズは、熱交換管の数量及び熱交換管の直径と熱交換管の間の距離に基づいて決定され、且つチューブプレートボックスの両側のチューブプレートがダイロッドによって固定される。チューブプレートボックスに充填されたシーリングゴム、圧力ボルト及びダイロッドにより、熱交換管とチューブプレートと間の剛性と柔軟性の接続が実現される。
さらに、本発明の実施例は、多管式熱交換器の実装方法を提供する。図3を参照して、多管式熱交換器の実装方法には、以下のステップを含む。
(1)上部チューブプレートボックス、下部チューブプレートボックス及び複数の熱交換管を提供し、上部チューブプレートボックスと下部チューブプレートボックスにはそれぞれ複数の開口部があり、複数の熱交換管が上部チューブプレートボックス及び下部チューブプレートボックスの開口部を貫通する。
(2)上部チューブプレートボックスと下部チューブプレートボックスに液体シーリングゴムを充填し、液体シーリングゴムを熱交換管と上部チューブプレートボックスとの間に形成された隙間及び熱交換管と下部チューブプレートボックスとの間に形成された隙間に埋めさせた後、液体シーリングゴムを固化し、複数の熱交換管上部チューブプレートボックス及び下部チューブプレートボックスにシーリング及び固定させる。

(3)上部チューブプレートボックスと下部チューブプレートボックスに圧力ボルトを取り付け、シーリング圧力を印加及び調整することに用いる。
ステップ(1)において、上部チューブプレートボックスは、上部チューブプレート、下部チューブプレート及びサイドプレートを含み、上部チューブプレート、下部チューブプレート及びサイドプレートは空洞を形成し、上部チューブプレート及び下部チューブプレートにはそれぞれ開口部が設けられ、上部チューブプレートの開口部は、下部チューブプレートの開口部に1対1で対応する。上部チューブプレート、下部チューブプレート、サイドプレートは、ボルトによって固定され、或いは上部チューブプレートボックスは、機械的な切断と溶接によって加工され、又は3Dプリントによって成型され、下部チューブプレートの構造は、上部チューブプレートの構造と同じであり、ここでは繰り返さない。
複数の熱交換管は、その材料が限定されず、例えばガラス管などの各種非金属管、金属管などである。熱交換管の断面形状は、円形又は例えば楕円形、液滴形状などの非円形であり、熱交換管の等価直径は、0.2mm~200mmであり、熱交換管の配置方式は、平行して配置又は交叉して配置であり、熱交換管の間隔は、熱交換管の等価直径の0.8~3倍であるが、これらに限定されない。熱交換管は、常圧、わずかに正圧又はわずかに負圧のパイプであり、複数の熱交換管の入口端部は、上部チューブプレートを貫通し、複数の熱交換管の出口端部は、下部チューブプレートを貫通する。複数の熱交換管は、上部チューブプレートボックス及び下部チューブプレートボックスのチューブプレートによって、定位及び固定される。本実施例において、熱交換管は、金属管であり、その断面形状が円形であり、その直径が0.5mmである。各々の熱交換管は、互いに平行である。
ステップ(2)において、上部チューブプレートボックスと下部チューブプレートボックスに液体シーリングゴムを満たし、液体シーリングゴムを熱交換管と上部チューブプレートボックスとの間に形成された隙間及び熱交換管と下部チューブプレートボックスとの間に形成された隙間に埋めさせた後、液体シーリングゴムを固化し、複数の熱交換管を上部チューブプレートボックス及び下部チューブプレートボックスにシーリング及び固定させる。液体シールゴムは流動性に優れるため、充填量が十分であれば、液体シールゴムは、熱交換管と上部チューブプレートボックスとの間に形成された隙間及び熱交換管と下部チューブプレートボックスとの間に形成された隙間に流れ込むことができる。液体シールゴムを硬化させた後、液体シーリングゴムが固体のシールゴムに凝固し、弾性体になる。シーリングゴムは、上部チューブプレートの開口部に位置する、熱交換管と上部チューブプレートとの間の隙間に充填し、下部チューブプレートの開口部に位置する、熱交換管と下部チューブプレートとの間の隙間にも充填する。液体シーリングゴムは特定の種類がなく、多管式熱交換器の特定の使用環境に応じて選択して使用できる。液体シーリングゴムの粘度は、500mpa.s~100000mpa.sであり、好ましくは2000mpa.s~20000mpa.sである。具体的には、液体シールゴムは、シリコーンゴムシリーズ、ポリサルファイドゴムシリーズ、ウレタンゴムシリーズ、ジエンゴムシリーズ等である。本実施例において、液体シーリングゴムは、液体シリコーンゴムシリーズである。
シーリングゴムは、上部チューブプレートボックスと下部チューブプレートボックスに充填する前に、粒状又は粉末状であってもよいが、上部チューブプレートボックスと下部チューブプレートボックスに充填する場合は、必ず高温軟化によって、粒状又は粉末状のシーリングゴムを軟化させて流体にした後、上部チューブプレートボックスと下部チューブプレートボックスに充填しなければならない。
ステップ(3)において、上部チューブプレートボックスと下部チューブプレートボックスに圧力ボルトを取り付け、圧力ボルトによって、シリコーン圧力を印加及び調整し、熱交換管とチューブプレートを柔軟に接続させる。本実施例において、圧力ボルトは、上部チューブプレートボックス及び下部チューブプレートボックスのサイドプレートに取り付けられる。即ち、圧力ボルトは、熱交換管に垂直な方向に取り付けられる。
上部チューブプレートボックスと下部チューブプレートボックスにはシーリングゴムが満たされる。シーリングゴムは高温と低温に耐え、弾力性と非圧縮性に優れ、動作温度範囲が広くなる。シーリングゴムは熱交換管とチューブプレートとの間に形成された隙間に充填され、シーリング及び柔軟な固定と拘束の役割を果たす。上部チューブプレートボックスと下部チューブプレートボックスに圧力ボルトを取り付ける場合、シールゴムの非圧縮性により、シールゴムが圧迫されるとすぐに圧力が上昇し、シーリングゴムが熱交換管とチューブプレートの開口部との間の隙間に押し込まれ、熱交換管とチューブプレートがシーリングし、固定される。
ステップ(1)において、上部チューブプレートボックスと下部チューブプレートボックスの面積が大きく、上部チューブプレートボックスと下部チューブプレートボックスの空洞の内部の圧力が高い場合、上部チューブプレートボックス及び下部チューブプレートボックスの上部チューブプレート及び下部チューブプレートが変形の可能性があり、それによって多管式熱交換器の放熱効果に影響を与える。従って、熱交換管の軸方向に沿って、上部チューブプレートと下部チューブプレートとの間にダイロッドを設け、上部チューブプレートと下部チューブプレートを剛性に固定する。ダイロッドの両端はそれぞれ上部チューブプレートと下部チューブプレートに固定され、その一方の端部が上部チューブプレート又は下部チューブプレートに溶接され、もう一方の端部が溶接、スクリュー接続又はボルト接続により、下部チューブプレート又は上部チューブプレートに固定され、それによって上部チューブプレート及び下部チューブプレートの変形を防ぎ、上部チューブプレートボックス及び下部チューブプレートボックスの空洞の内部の圧力を維持し、上部チューブプレートボックス及び下部チューブプレートボックスの剛性を高める。ダイロッドの数量とダイロッドの間の距離は、実際の応用に応じて計算できる。具体的には、ダイロッドは、シーリングゴムの腐食に耐性のある金属材料で作ることができる。例えば、ダイロッドは、鉄、銅、アルミニウム及びステンレス鋼などで作ることができる。チューブプレートボックスとダイロッドは、機械的な切断と溶接によって加工され、又は3D印刷によって一体式構造に成型されることもできることが理解できる。
本発明の実施例から提供される多管式熱交換器の実装方法は、従来の多管式熱交換器における熱交換管とチューブプレートとの接続方式(溶接、伸縮継手、膨張溶接の組み合わせなど)を変更する。シーリングゴムの弾力性、流動性、非圧縮性により、熱交換管とチューブプレートをシーリング及び固定し、熱交換管とチューブプレートの柔軟な接続を実現する。従って、多管式熱交換器の実装方法は、複数の熱交換管をチューブプレートにすばやく取り付けることができる。この実装方法は、熱交換管とチューブプレートとの接続及びシーリングを同時に完成するのに便利であり、金属又は非金属材料の多管式熱交換器の加工プロセスに適用する。従って、多管式熱交換器の実装方法は、一度に実装を完了することができ、時間と労力を節約し、大規模な加工を実現することができ、且つ多管式熱交換器の使用及び寿命に影響を与えない。
さらに、ゴムで熱交換管とチューブプレートをシーリング及び固定するため、熱交換管の形状に対する要求が大幅に削減され、使用する熱交換管の直径をより細くすることができ、管壁をより薄くすることができる。より細く、より薄い熱交換管を採用する多管式熱交換器は、より優れた放熱効果を持つ。
上部チューブプレートボックスと下部チューブプレートボックスの面積が大きい時、上部チューブプレートボックスと下部チューブプレートボックスの上部チューブプレートと下部チューブプレートとの間にダイロッドを設け、上部チューブプレートと下部チューブプレートを剛性に固定する。それによって上部チューブプレート及び下部チューブプレートの変形を防ぎ、上部チューブプレートボックス及び下部チューブプレートボックスの空洞の内部の圧力を維持し、上部チューブプレートボックス及び下部チューブプレートボックスの剛性を高める。
本発明の多管式熱交換器の実装方法は、主に熱交換管とチューブプレートとの接続を目的として、低温煙道ガス廃熱回収、下水処理等の分野に適する。熱交換管は金属管であってもよく、非金属管であってもよい。管径の変動範囲が広く、常圧又はわずかに正圧(負圧)で動作することができる。
また、当業者であれば、本発明の精神の範囲内で他の変更を行うことができる。もちろん、本発明の精神に従ってなされたこれらの変更は、いずれも本発明の保護請求する範囲に含まれるべきである。
1 上部チューブプレートボックス
2 ダイロッド
3 熱交換管
4 上部チューブプレート
5 シーリングゴム
6 サイドプレート
7 下部チューブプレート
8 接続フランジ
9 圧力ボルト
10 多管式熱交換器
11 下部チューブプレートボックス

Claims (6)

  1. 上部チューブプレートボックス、下部チューブプレートボックス、複数の熱交換管及び圧力ボルトを含む多管式熱交換器において、複数の前記熱交換管の入口端部は、前記上部チューブプレートボックスを貫通し、複数の前記熱交換管の出口端部は、前記下部チューブプレートボックスを貫通し、前記上部チューブプレートボックス及び前記下部チューブプレートボックスは、シーリングゴムが充填され、前記シーリングゴムは、前記熱交換管と前記上部チューブプレートボックスとの間の隙間に充填され、且つ前記熱交換管と前記下部チューブプレートボックスとの間の隙間にも充填され、前記圧力ボルトは、前記上部チューブプレートボックス及び前記下部チューブプレートボックスに設けられることを特徴とする多管式熱交換器。
  2. 前記上部チューブプレートボックス及び前記下部チューブプレートボックスは、それぞれ上部チューブプレート、下部チューブプレート及びサイドプレートを含み、前記上部チューブプレートボックス及び前記下部チューブプレートボックスは、それぞれ更に複数のダイロッドを含み、複数の前記ダイロッドは、前記熱交換管の軸方向に沿って、前記上部チューブプレートと前記下部チューブプレートとの間に設け、前記上部チューブプレートと前記下部チューブプレートを剛性に固定することを特徴とする請求項1に記載の多管式熱交換器。
  3. 前記シーリングゴムは、シリコーンゴムシリーズ、ポリサルファイドゴムシリーズ、ウレタンゴムシリーズ又はジエンゴムシリーズであることを特徴とする請求項1に記載の多管式熱交換器。
  4. 上部チューブプレートボックス、下部チューブプレートボックス及び複数の熱交換管の提供ステップであって、前記上部チューブプレートボックスと前記下部チューブプレートボックスにはそれぞれ複数の開口部があり、複数の前記熱交換管が前記上部チューブプレートボックス及び前記下部チューブプレートボックスの開口部を貫通する第一ステップと、
    前記上部チューブプレートボックスと前記下部チューブプレートボックスに液体シーリングゴムを満たし、前記液体シーリングゴムを複数の前記熱交換管と前記上部チューブプレートボックスとの間に形成された隙間及び複数の前記熱交換管と前記下部チューブプレートボックスとの間に形成された隙間に埋めさせた後、前記液体シーリングゴムを固化し、複数の前記熱交換管前記上部チューブプレートボックス及び前記下部チューブプレートボックスにシーリング及び固定させる第二ステップと、
    前記上部チューブプレートボックスと前記下部チューブプレートボックスに圧力ボルトを取り付け、シーリング圧力を印加及び調整することに用いる第三ステップと、
    を含むことを特徴とする多管式熱交換器の実装方法。
  5. 前記第一ステップにおいて、前記上部チューブプレートボックス及び前記下部チューブプレートボックスは、それぞれ上部チューブプレート、下部チューブプレート及びサイドプレートを含み、前記上部チューブプレート、前記下部チューブプレート及び前記サイドプレートは空洞を形成し、前記熱交換管の軸方向に沿って、前記上部チューブプレートと前記下部チューブプレートとの間にダイロッドを設け、前記上部チューブプレートと前記下部チューブプレートを剛性に固定することを特徴とする請求項4に記載の多管式熱交換器の実装方法。
  6. 前記第二ステップにおいて、前記液体シーリングゴムは、粘度が500mpa.s~100000mpa.sであることを特徴とする請求項5に記載の多管式熱交換器の実装方法。
JP2021080781A 2020-12-16 2021-05-12 多管式熱交換器及び多管式熱交換器の実装方法 Active JP7127789B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011493212.X 2020-12-16
CN202011493212.XA CN114636330B (zh) 2020-12-16 2020-12-16 列管换热器以及列管换热器的封装方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022095520A JP2022095520A (ja) 2022-06-28
JP7127789B2 true JP7127789B2 (ja) 2022-08-30

Family

ID=81942347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021080781A Active JP7127789B2 (ja) 2020-12-16 2021-05-12 多管式熱交換器及び多管式熱交換器の実装方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11656039B2 (ja)
JP (1) JP7127789B2 (ja)
KR (1) KR102562493B1 (ja)
CN (1) CN114636330B (ja)
TW (1) TWI770739B (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001304786A (ja) 2000-04-25 2001-10-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 多管式熱交換器及びその組立方法
JP2009109140A (ja) 2007-10-31 2009-05-21 Hakko Sangyo Kk グラスライニング製多管式熱交換器及びその製造方法
JP2015232409A (ja) 2014-06-09 2015-12-24 Jfeケミカル株式会社 多管式熱交換器の閉塞構造および多管式熱交換器の閉塞方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB731431A (en) * 1951-03-06 1955-06-08 Ustav Pro Vyzkum Motorovych Vo A radiator, particularly for internal-combustion engines, and a method of its manufacture
GB2138119B (en) * 1983-03-15 1986-07-02 Asahi Glass Co Ltd Joint structure for a tube and a header
JPS60105895A (ja) * 1983-11-14 1985-06-11 Nippon Denso Co Ltd 熱交換器
JPS627795A (ja) * 1985-07-03 1987-01-14 花王株式会社 洗浄剤組成物
JPH0646155B2 (ja) * 1986-06-23 1994-06-15 昭和アルミニウム株式会社 熱交換器
JPH06207795A (ja) 1993-01-08 1994-07-26 Nippon Steel Corp 熱交換器用伝熱管取付部構造
US5323849A (en) * 1993-04-21 1994-06-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Corrosion resistant shell and tube heat exchanger and a method of repairing the same
JPH07120187A (ja) * 1993-10-20 1995-05-12 Takagi Ind Co Ltd 熱交換器の封止方法及び構造
US20050178525A1 (en) * 2003-08-19 2005-08-18 Pierce David B. Heat exchanger, method of manufacture and tube plate therefor
WO2005019757A1 (en) * 2003-08-19 2005-03-03 Applied Systems Management Limited Heat exchanger, method of manufacture and tube plate therefor
KR20080107598A (ko) * 2007-06-07 2008-12-11 김봉희 나선 파형관의 접속부 수밀구조
CN105651099B (zh) * 2010-05-06 2017-11-21 热矩阵集团有限公司 热交换器管板、热交换器以及制造热交换器管板的方法
KR101067692B1 (ko) * 2010-12-30 2011-09-27 주식회사 한종이엔지 메탈 벨로우즈 고열 실링장치
CN202691027U (zh) * 2012-06-06 2013-01-23 浙江吉利汽车研究院有限公司杭州分公司 一种新型密封装置
JP2015068574A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 株式会社豊田自動織機 熱交換器
CN104565366B (zh) * 2014-12-17 2017-07-28 中广核核电运营有限公司 一种用于蒸发器端口的密封堵板
DE102016111201B4 (de) * 2016-06-20 2022-05-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers
CN110553533A (zh) * 2019-09-11 2019-12-10 上海蓝滨石化设备有限责任公司 一种铝制式空冷器多孔扁管与管板的连接结构
CN211377038U (zh) * 2019-11-13 2020-08-28 深圳市长先宏接插件有限公司 一种连接器的密封组件

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001304786A (ja) 2000-04-25 2001-10-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 多管式熱交換器及びその組立方法
JP2009109140A (ja) 2007-10-31 2009-05-21 Hakko Sangyo Kk グラスライニング製多管式熱交換器及びその製造方法
JP2015232409A (ja) 2014-06-09 2015-12-24 Jfeケミカル株式会社 多管式熱交換器の閉塞構造および多管式熱交換器の閉塞方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20220187032A1 (en) 2022-06-16
JP2022095520A (ja) 2022-06-28
US11656039B2 (en) 2023-05-23
CN114636330A (zh) 2022-06-17
US20230272985A1 (en) 2023-08-31
CN114636330B (zh) 2023-11-17
KR20220086454A (ko) 2022-06-23
TW202225630A (zh) 2022-07-01
TWI770739B (zh) 2022-07-11
KR102562493B1 (ko) 2023-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6206086B1 (en) Multi-pass tube side heat exchanger with removable bundle
JP5090464B2 (ja) バッフルとシールとの集合体及び熱交換器の組立方法
KR20080078025A (ko) 개선된 열 교환기 밀봉재
CN105823356A (zh) 一种管壳式换热器
CN105135914A (zh) 一种可拆卸管束式固定管板式换热器
JP7127789B2 (ja) 多管式熱交換器及び多管式熱交換器の実装方法
CN203949545U (zh) 一种管壳式热交换器管箱结构
CN210441708U (zh) 换热器
CN208187229U (zh) 一种新型换热管膨胀补偿器
JPH0414273B2 (ja)
CN202582346U (zh) 双管板换热器中管板与换热管的联接结构
CN209856576U (zh) 一种带有波纹管连接结构的蒸汽发生器及双流道结构
CN207515579U (zh) 自带位移补偿的固定管板式换热器
CN212843061U (zh) 一种无管箱圆筒的固定管板式热交换器
CN207163303U (zh) 一种双壳程换热器的纵向隔板密封结构
CN215447508U (zh) 一种内置膨胀节的单管程式换热器
CN210664054U (zh) 列管石墨换热器结构
CN213363441U (zh) 一种列管式冷凝器
CN103954038A (zh) 热水器和形成热水器的方法
CN212362918U (zh) 一种管壳式换热器
CN216790939U (zh) 一种碳化硅换热器
CN111765781A (zh) 一种无管箱圆筒的固定管板式热交换器
CN106524782A (zh) 一种沉浸式液冷模块换热器及其制作方法
CN110143375B (zh) 可吸收热膨胀的防漏流结构
JPS61144498A (ja) 金属水素化物容器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210512

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220614

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220714

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220802

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220809

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7127789

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150