本实用新型涉及热交换器技术领域，特别涉及一种可变无支撑U形管换热器尾部支撑结构。
背景技术：
U形管换热器是应用最为广泛的一种热交换器，其广泛应用于化工、石油、医药、食品、轻工、冶金、焦化等领域中的“液——液”、“汽——汽”、“汽——液”热交换的对流传热，以及蒸汽冷凝和液体蒸发传热等换热冷凝流程。在传统的热交换器的生产工艺中，U形管换热器的U形管束尾部无固定，对于直径较大的U形管换热器，国标GB/T 151规定的最大无支撑跨距的情况时有发生，易造成换热器尾部的振动，导致U形管在支撑板与U型管的连接部位剧烈碰撞及产生振动噪音，严重时甚至导致U型管径向切断。
因此，期待开发一种U形管换热器的固定支撑结构，以避免U形管换热器的振动和碰撞。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种可变无支撑U形管换热器尾部支撑结构，以提高管束的稳固性。
本实用新型采用以下解决方案：
一种可变无支撑U形管换热器尾部支撑结构，所述U形管换热器包括支撑板和支撑在所述支撑板的管束，所述管束包括多个U形换热管，所述尾部支撑结构包括：
第一外侧支撑件和第二外侧支撑件，所述第一外侧支撑件和第二外侧支撑件均为U形，环绕于所述管束外侧，两端分别固定至所述支撑板的上部和下部，且所述第一外侧支撑件和第二外侧支撑件分别设置于所述U形管换热器的中心面两侧；
内侧支撑件，所述内侧支撑件的横截面为V形，所述第一外侧支撑件连接至所述V形的一条边，所述第二外侧支撑件连接至所述V形的另一条边；
第一挡条阵列，所述第一挡条阵列包括多个平行设置的第一挡条，所述第一档条固定至所述第一外侧支撑件和/或所述内侧支撑件，相邻的两根第一挡条之间的间隙用于容纳所述U形换热管；
第二挡条阵列，所述第二挡条阵列包括多个平行设置的第二挡条，所述第二档条固定至所述第二外侧支撑件和/或所述内侧支撑件，相邻的两根第二挡条之间的间隙用于容纳所述U形换热管。
优选地，所述第一外侧支撑件和第二外侧支撑件对称设置于所述U形管换热器的中心面两侧，所述第一外侧支撑件和第二外侧支撑件与所述U形管换热器的中心面之间的夹角θ的范围为：0°＜θ≤45°。
优选地，所述可变无支撑U形管换热器尾部支撑结构还包括中间支撑件，所述中间支撑件沿着所述第一外侧支撑件的对称中心线O和/或第二外侧支撑件的对称中心线O’设置，且所述中间支撑件的一端固定于所述内侧支撑件，另一端固定于所述第一外侧支撑件和/或第二外侧支撑件。
优选地，所述第一挡条的两端分别设于所述第一外侧支撑件和内侧支撑件上、所述第一外侧支撑件和中间支撑件上或者所述内侧支撑件和中间支撑件上，所述第二挡条的两端分别设于所述第二外侧支撑件和内侧支撑件上、所述第二外侧支撑件和中间支撑件上或者所述内侧支撑件和中间支撑件上。
优选地，所述中间支撑件为矩形，所述中间支撑件的宽度w1满足w1<2R-Do，其中，R为所述U形换热管的最小弯曲半径，Do为所述U形换热管的外径。
优选地，所述第一外侧支撑件和所述第二外侧支撑件的宽度w2满足w2<2R-Do，其中，R为所述U形换热管的最小弯曲半径，Do为所述U形换热管的外径。
优选地，所述第一外侧支撑件和所述第二外侧支撑件与最外侧的U形换热管的中心之间的距离为1.5S，其中S为所述管束的管心距。
优选地，所述第一挡条的横截面由依次连接的第一圆弧、第一直线、第二圆弧、第二直线包围形成。
优选地，所述第二挡条的横截面由依次连接的第三圆弧、第三直线、第四圆弧、第四直线包围形成。
优选地，所述第一挡条在所述U形管换热器的中心面上的投影与所述第二挡条在所述U形管换热器的中心面上的投影垂直。
本实用新型的有益效果在于：通过U形的外侧支撑件环绕在管束外侧，通过内侧支撑件支撑外侧支撑件，以提高强度，通过第一挡条和第二挡条夹紧U形换热管，使U形换热管减少振动，缩短U形换热管的无支撑跨距，增强了管束的稳固性，延长了管束的使用寿命；而且可以在管束全部安装完毕后安装此支撑结构，减小了工作量，降低了安装难度。
附图说明
通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的附图标记通常代表相同部件。
图1是根据本实用新型的示例性实施例的可变无支撑U形管换热器尾部支撑结构的俯视图；
图2是图1中的A-A剖面的剖视图；
图3是图1中的A-A剖面的局部放大图；
图4是图1中的B-B剖面的局部放大图；
图5是图3中的C-C剖面的局部放大图。
附图标记说明：
1-第一挡条，2-第二挡条，3-第一外侧支撑件，4-中间支撑件，5-内侧支撑件，6-支撑板，7-U形换热管，8-管束，9-固定件，10-第二外侧支撑件。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本实用新型的实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的两种示例性实施方式，然而应该理解，可以各种形式实现本实用新型，而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本实用新型的示例性实施例提供一种可变无支撑U形管换热器尾部支撑结构，U形管换热器包括支撑板和支撑在支撑板的管束，管束包括多个U形换热管，尾部支撑结构包括：
第一外侧支撑件和第二外侧支撑件，第一外侧支撑件和第二外侧支撑件均为U形，环绕于管束外侧，两端分别固定至支撑板的上部和下部，且第一外侧支撑件和第二外侧支撑件分别设置于U形管换热器的中心面两侧；
内侧支撑件，内侧支撑件的横截面为V形，第一外侧支撑件连接至V形的一条边，第二外侧支撑件连接至V形的另一条边，从而内侧支撑件能够在第一外侧支撑件和第二支撑件的内部对其进行支撑；
第一挡条阵列，第一挡条阵列包括多个平行设置的第一挡条，第一档条固定至第一外侧支撑件和/或内侧支撑件，相邻的两根第一挡条之间的间隙用于容纳U形换热管；
第二挡条阵列，第二挡条阵列包括多个平行设置的第二挡条，第二档条固定至第二外侧支撑件和/或内侧支撑件，相邻的两根第二挡条之间的间隙用于容纳U形换热管。
该U形管换热器尾部支撑结构通过U形的外侧支撑件环绕在管束外侧，通过内侧支撑件支撑外侧支撑件，以提高强度，通过第一挡条和第二挡条夹紧U形换热管，使U形换热管减少振动，缩短U形换热管的无支撑跨距，增强了管束的稳固性，延长了管束的使用寿命；而且可以在管束全部安装完毕后安装此支撑结构，减小了工作量，降低了安装难度。
在一个示例中，第一外侧支撑件和第二外侧支撑件对称设置于U形管换热器的中心面两侧，第一外侧支撑件和第二外侧支撑件与U形管换热器的中心面之间的夹角θ的范围为：0°＜θ≤45°。
通过在U形管换热器的中心面两侧对称设置第一外侧支撑件和第二外侧支撑件，并适当地设置二者与U形管换热器的中心面之间的夹角θ的范围，能够保证第一外侧支撑件和第二外侧支撑件稳固地环绕支撑管束。
在一个示例中，第一外侧支撑件所在的平面垂直于V形的一条边，第二外侧支撑件所在的平面垂直于V形的另一条边，从而可以提高内侧支撑件的支撑效果强度。
在一个示例中，当U形管换热器的管程数大于或等于4时，可变无支撑U形管换热器尾部支撑结构还包括中间支撑件，中间支撑件沿着第一外侧支撑件的对称中心线O和/或第二外侧支撑件的对称中心线O’设置，且中间支撑件的一端固定于内侧支撑件，另一端固定于第一外侧支撑件和/或第二外侧支撑件，即当中间支撑件沿着第一外侧支撑件的对称中心线O设置时，其另一端固定于第一外侧支撑件，当中间支撑件沿着第二外侧支撑件的对称中心线O’设置时，其另一端固定于第二外侧支撑件。
通过设置中间支撑件，第一挡条的两端分别设于第一外侧支撑件和内侧支撑件上、第一外侧支撑件和中间支撑件上或者内侧支撑件和中间支撑件上，第二挡条的两端分别设于第二外侧支撑件和内侧支撑件上、第二外侧支撑件和中间支撑件上或者内侧支撑件和中间支撑件上，解决了管束间隙不连续而导致挡条无法安装的问题。
在一个示例中，中间支撑件为矩形，中间支撑件的宽度w1满足w1<2R-Do，其中，R为U形换热管的最小弯曲半径(即最内侧的U形换热管的弯曲半径)，Do为U形换热管的外径。
在一个示例中，第一外侧支撑件和第二外侧支撑件的宽度w2满足w2<2R-Do，其中，R为U形换热管的最小弯曲半径，Do为U形换热管的外径。
在一个示例中，第一外侧支撑件和第二外侧支撑件与最外侧的U形换热管的中心之间的距离为1.5S，其中S为管束的管心距。
第一外侧支撑件和第二外侧支撑件环绕于管束外侧，将管束包围，第一外侧支撑件和第二外侧支撑件与管束最外侧的U形换热管之间保持适当的距离，既紧密包围管束，又避免接触U形换热管。
在一个示例中，第一挡条的横截面由依次连接的第一圆弧、第一直线、第二圆弧、第二直线包围形成。第一圆弧的半径R1、第二圆弧的半径R2可以与其相邻的U形换热管的形状相适应。优选地，第一挡条的横截面的四个角为圆角，圆角的半径为0.5。
在一个示例中，第二挡条的横截面由依次连接的第三圆弧、第三直线、第四圆弧、第四直线包围形成。第三圆弧的半径R3、第四圆弧的半径R4可以与其相邻的U形换热管的形状相适应。优选地，第二挡条的横截面的四个角也为圆角，圆角的半径为0.5。
在一个示例中，第一挡条在U形管换热器的中心面上的投影与第二挡条在U形管换热器的中心面上的投影垂直。第一挡条和第二挡条与水平方向的夹角可以均为45°，或者第一挡条沿竖直方向设置，第二挡条沿水平方向设置，或者，第一挡条与水平方向之间的夹角为30°，第二挡条与水平方向之间的夹角为60°。第一挡条和第二挡条的方向是由U形换热管的排布方式确定的。
图1是根据本实用新型的示例性实施例的可变无支撑U形管换热器尾部支撑结构的俯视图，图2是图1中的A-A剖面的剖视图。如图1和图2所示，U形管换热器包括支撑板6和支撑在支撑板6的管束8，管束8包括多个U形换热管7，根据示例性实施例的U形管换热器尾部支撑结构包括：
第一外侧支撑件3和第二外侧支撑件10，第一外侧支撑件3和第二外侧支撑件10均为U形，环绕于管束8外侧，两端分别固定至支撑板6的上部和下部，且第一外侧支撑件3和第二外侧支撑件10分别设置于U形管换热器的中心面两侧；
内侧支撑件5，内侧支撑件5的横截面为V形，第一外侧支撑件3连接至V形的一条边，第二外侧支撑件连接至V形的另一条边；
中间支撑件4，中间支撑件4沿着第一外侧支撑件3的对称中心线O和第二外侧支撑件的对称中心线O’设置，中间支撑件4的一端固定于内侧支撑件5，另一端分别固定于第一外侧支撑件3和第二外侧支撑件10；
第一挡条阵列，第一挡条阵列包括多个平行设置的第一挡条1，第一档条1的两端分别固定至第一外侧支撑件3、内侧支撑件5、中间支撑件4中的两者，相邻的两根第一挡条1之间的间隙用于容纳U形换热管7；
第二挡条阵列，第二挡条阵列包括多个平行设置的第二挡条2，第二档条2的两端分别固定至第二外侧支撑件10、内侧支撑件5、中间支撑件4中的两者，相邻的两根第二挡条2之间的间隙用于容纳U形换热管7。
其中，第一外侧支撑件3和第二外侧支撑件10对称设置于U形管换热器的中心面两侧，第一外侧支撑件3和第二外侧支撑件10与U形管换热器的中心面之间的夹角θ的范围为：0°＜θ≤45°。
其中，第一外侧支撑件3所在的平面垂直于V形的一条边，第二外侧支撑件10所在的平面垂直于V形的另一条边，即V形的两条边与U形管换热器的中心面之间的夹角均为90°-θ。
其中，在支撑板6的中心上部和下部设有固定件9，第一外侧支撑件3和第二外侧支撑件10的两端通过固定件9固定至支撑板6。
其中，中间支撑件4为矩形，中间支撑件4的宽度w1满足w1<2R-Do，其中，R为U形换热管的最小弯曲半径，Do为U形换热管的外径。
其中，第一外侧支撑件3和第二外侧支撑件10的宽度w2满足w2<2R-Do，其中，R为U形换热管的最小弯曲半径(即最内侧的U形换热管的弯曲半径)，Do为U形换热管的外径。而且，第一外侧支撑件3和第二外侧支撑件10与最外侧的U形换热管的中心之间的距离为1.5S，其中S为管束8的管心距。
图3是图1中的A-A剖面的局部放大图，图4是图1中的B-B剖面的局部放大图，图5是图3中的C-C剖面的局部放大图。
如图3-5所示，第一挡条的横截面由依次连接的第一圆弧、第一直线、第二圆弧、第二直线包围形成。
其中，第一挡条的横截面的四个角为圆角，圆角的半径为0.5。
类似地，第二挡条的横截面由依次连接的第三圆弧、第三直线、第四圆弧、第四直线包围形成。
其中，第二挡条的横截面的四个角为圆角，圆角的半径为0.5。
在本实施例中，第一挡条1在U形管换热器的中心面上的投影与第二挡条2在U形管换热器的中心面上的投影垂直，且第一挡条1和第二挡条2与水平方向之间的夹角均为45°。
以上已经描述了本实用新型的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释实施例的原理和实际应用，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的实施例。