本发明涉及换热技术领域，尤其涉及一种换热器。
背景技术：
换热器是一种用于热能(焓)传递转换的换热设备，热能(焓)的传递转换过程即为传热过程，传热过程的模式通常包括：热传导、热对流或热辐射；热对流通常发生在两种不同温度的介质接触时，例如，不同温度的两种或多种流体热接触时，或者流体与固体表面接触时，或者流体与固体粒子接触时，热量均会由高温介质向低温介质传递。换热器在化工、炼油、冶金、动力传输以及其他工业领域中，均有普遍的应用。
在石油化工行业中，管式换热器的应用非常广泛，它是一种非常常见的换热设施，主要用于石油炼制过程中的废热回收以及中间产物的冷却等等。现有的管式换热器包括壳体、平行设置在壳体内的管束、用于固定管束的管板以及设置在壳体两端的封头等结构，由于这种结构的换热效率不高，换热器的换热效果不佳；并且由于换热器工作时会产生振动，容易使换热器内的管束被拉坏，严重时还容易导致石油化工产品泄露。
技术实现要素：
本发明提供了一种换热器，以解决现有的换热器换热效果差，换热器振动时换热管容易被拉坏的问题。
本发明提供了一种换热器，包括一级换热器、二级换热器和三级换热器；
所述一级换热器通过弯管与所述二级换热器连接；所述二级换热器与所述三级换热器连接；
所述一级换热器为立式结构；所述二级换热器和所述三级换热器为卧式结构；
所述一级换热器的壳体上设有多个多波膨胀节，所述多波膨胀节沿所述一级换热器轴向中心线对称设置；
所述多波膨胀节两端分别与所述一级换热器的壳体连接，所述多波膨胀节中间设有可伸缩的金属波纹管；
所述一级换热器的壳体内侧上部设有固定管板，所述一级换热器的壳体内侧下部设有可上下滑动的滑动管板；
所述固定管板和所述滑动管板之间设有多个螺旋型换热管；
所述螺旋型换热管包括内管壁和外管壁，所述外管壁与所述内管壁同轴设置，所述外管壁的内径大于所述内管壁的内径；
所述螺旋型换热管的所述内管壁和所述外管壁之间形成补充剂内腔，所述外管壁上设有连接所述补充剂内腔的补充剂输入口；
每个所述螺旋型换热管的所述外管壁上沿其圆周设有多个螺旋型散热翅片；
所述外管壁上间隔连接有多个超声波除垢装置。
可选的，所述固定管板上开设有多个安装孔，所述安装孔的孔内壁上开设有多个膨胀缓冲槽。
可选的，所述滑动管板与所述一级换热器的壳体内壁之间通过填料密封，所述填料上安置有压紧环。
可选的，所述超声波除垢装置包括超声波除垢主机、供电电源、多个换能器和多个波导管；
所述超声波除垢主机分别与所述供电电源和多个所述换能器连接，所述换能器与所述波导管连接；
多个所述波导管与所述螺旋型换热管的所述外管壁连接。
可选的，所述换热器还包括多个管接头；每个所述换热管通过所述管接头与所述固定管板连接。
可选的，所述换热管与所述固定管板液压柔性胀接。
可选的，所述换热器还包括多个折流板，多个所述折流板沿所述一级换热器壳体的轴向间隔设置，多个所述折流板位于所述固定管板和所述滑动管板之间。
由以上技术方案可知，本发明实施例提供了一种换热器，包括一级换热器、二级换热器和三级换热器；换热器串联设置能够增加换热的总长度，增强换热效果；滑动管板能够解决由于一级换热器管程与壳程的较大温差造成螺旋型换热管与壳体轴向膨胀量不一致而引起的相对位移问题。一级换热器设置为立式结构，固定管板和滑动管板之间的螺旋型换热管受到振动时，螺旋型换热管管束的重力方向与热膨胀的方向一致，滑动管板与一级换热器壳体之间的摩擦力较小，不会造成滑动管板倾斜或者螺旋型换热管被拉坏的情况。补充剂内腔能够盛放冷却剂等补充剂，帮助快速换热；螺旋型散热翅片同样能帮助快速换热；超声波除垢装置能够及时清理螺旋型换热管的积垢，帮助换热。因此，本发明提供的换热器，能够解决现有的换热器换热效果差，换热器振动时换热管容易被拉坏的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的换热器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的固定管板的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的滑动管板与一级换热器壳体连接的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的螺旋型换热管的剖面图；
图5为本发明实施例提供的超声波除垢装置与螺旋型换热管连接的结构示意图。
图示说明：
其中，1-一级换热器，11-固定管板，111-安装孔，112-膨胀缓冲槽，113-管接头，12-滑动管板，121-填料，122-压紧环，13-螺旋型换热管，131-内管壁，132-外管壁，133-补充剂内腔，134-补充剂输入口，135-螺旋型散热翅片，14-多波膨胀节，15-超声波除垢装置，151-超声波除垢主机，152-供电电源，153-换能器，154-波导管，16-折流板，2-二级换热器，3-三级换热器，4-弯管。
具体实施方式
参见图1，图1为本发明实施例提供的换热器的结构示意图。
本发明实施例提供的一种换热器，包括一级换热器1、二级换热器2和三级换热器3；
一级换热器1通过弯管4与二级换热器2连接；二级换热器2与三级换热器3连接；弯管4的设置使串联成的换热器整体呈l型。
一级换热器1的壳体内侧上部设有固定管板11，一级换热器1的壳体内侧下部设有可上下滑动的滑动管板12。
参见图2，图2为本发明实施例提供的固定管板的结构示意图。
固定管板11上开设有多个安装孔111，安装孔111的孔内壁上开设有多个膨胀缓冲槽112。膨胀缓冲槽112的设置不仅能够提高螺旋型换热管13胀接安装到安装孔111处的稳定性，有效地减小安装孔111处的焊接残余应力；而且还增强了固定管板11对换热器的振动的吸收能力，减小换热器的振动对固定管板11或螺旋型换热管13的损坏程度，避免固定管板11或螺旋型换热管13处产生裂纹，降低换热器的使用安全隐患，延长换热器的使用寿命，提高换热器的工作可靠性。
膨胀缓冲槽112的槽表面呈凹凸状延伸。这样，膨胀缓冲槽112的容积被有效地增大，从而使膨胀缓冲槽112能够容纳更多的流体介质，提高了膨胀缓冲槽112的缓冲性能，呈凹凸状延伸的槽表面具有较强的延展性，当螺旋型换热管13胀接到安装孔111处时，安装孔111的孔内壁受到挤压力，会出现应力集中，膨胀缓冲槽112通过槽表面的延展性便能够有效地缓解安装孔111的孔内壁受到的挤压力，从而避免固定管板11受到的局部应力过大而发生变形或出现裂纹。
换热器还包括多个管接头113；每个换热管13通过管接头113与固定管板11连接。这样，避免了螺旋型换热管13直接胀接到固定管板11的安装孔111处而造成螺旋型换热管13发生裂纹损坏，管接头113不仅能够保证与螺旋型换热管13的连接稳定性，而且管接头113便于胀接在固定管板11的安装孔111处，且管接头113具有方便更换的特点。
为了进一步提高管接头113胀接在安装孔111处的稳定性，不仅保证管接头113与固定管板11的连接强度，而且提高管接头113处的密封性能，将螺旋型换热管13与固定管板11通过管接头113液压柔性胀接到固定管板11的安装孔111处。
需要说明的是，将螺旋型换热管13与固定管板11通过管接头113液压柔性胀接到固定管板11的安装孔111处之后，需要在固定管板11与管接头113的接缝处进行焊接。其中，优选为氢弧焊接。
参见图3，图3为本发明实施例提供的滑动管板与一级换热器壳体连接的结构示意图。
一级换热器1为立式结构；固定管板11和滑动管板12之间的螺旋型换热管13受到振动时，螺旋型换热管13管束的重力方向与热膨胀的方向一致，滑动管板12与一级换热器1的壳体内壁之间通过填料121密封，填料121上安置有压紧环122。
在螺旋型换热管13受热膨胀位移时，常见的一级换热器1是卧式结构，螺旋型换热管13的自重会通过滑动管板12底部及填料121传递到壳体体上，使滑动管板12下部与壳体体之间产生很大的摩擦力，阻碍螺旋型换热管13的位移，造成滑动管板12管板上下位移不一致，滑动管板12倾斜，甚至拉坏螺旋型换热管13导致换热器管程与壳程之间泄漏。本发明将一级换热器1设置为立式结构，与滑动管板12配合能够避免上述现象的产生。
二级换热器2和三级换热器3为卧式结构。二级换热器2和三级换热器3串联设置能够增加整个换热器的换热效果。卧式安放时，若采用两个鞍式支座双支点支承，则两支座之间的跨度大，导致筒体产生过度变形及较大应力；由于总质量大，滑动支座位移困难，也会增加筒体的轴向应力；可采用三个以上鞍式支座多支点支承，由于二级换热器2和三级换热器3相比三个换热器来说沿轴向温度差别较小，可适当缩短二级换热器2和三级换热器3的轴向长度，减少各支点上的筒体垂直膨胀量，减小各支点受力不均匀的问题，使整个换热器更加稳定。
一级换热器1的壳体上设有多个多波膨胀节14；多波膨胀节14是沿一级换热器1的壳体轴向中心线对称设置，保证一级换热器1轴向方向上的稳定。多波膨胀节14两端分别与一级换热器1的壳体连接，多波膨胀节14中间设有可伸缩的金属波纹管；一级换热器1管程和壳程由于温差而产生的应力通过设置在壳程上的多波膨胀节14吸收，保证一级换热器1的稳定。
当螺旋型换热管13因过热或机械振动而发生膨胀时，多波膨胀节14能够进行伸缩缓冲，消除因此产生的附加应力，从而保护螺旋型换热管13不会产生变形或出现裂缝等。
固定管板11和滑动管板12之间设有多个螺旋型换热管13；螺旋型换热管13大大延长管程，提高换热效率。换热器还包括多个折流板16，多个折流板16沿一级换热器1壳体的轴向间隔设置，多个折流板16位于固定管板11和滑动管板12之间。
折流板16的设置能够增加流过一级换热器1壳程的传热介质湍动程度，增加换热次数和换热面积，使换热效果提高。
参见图4，图4为本发明实施例提供的螺旋型换热管的剖面图。
螺旋型换热管13包括内管壁131和外管壁132，外管壁132与内管壁131同轴设置，外管壁132的内径大于内管壁131的内径。
螺旋型换热管13的内管壁131和外管壁132之间形成补充剂内腔133，外管壁132上设有连接补充剂内腔133的补充剂输入口134；每个螺旋型换热管13的外管壁132上沿其圆周设有多个螺旋型散热翅片135。
有散热需求的情况下，选取制冷剂由补充剂输入口134将制冷剂送入补充剂内腔133，再配合螺旋型散热翅片135能够起到较好的散热效果，增强换热能力。
外管壁132上间隔连接有多个超声波除垢装置15。超声波除垢装置15可以实现对对外管壁132和内管壁131的清洗除垢，即在不需要停止换热器及其连接装置的运行就可以实现清洗除垢，防止污垢在管壁上的堆积。解决了现有技术需要停止换热器的使用才能进行清洗的问题，本发明中对换热器的清洗除垢并不使用酸液，解决了由于酸液的使用带来的一系列问题。将螺旋型换热管13上的污垢及时处理干净，能够增强换热效率，提高换热器的换热效果。
参见图5，图5为本发明实施例提供的超声波除垢装置与螺旋型换热管连接的结构示意图。
超声波除垢装置15包括超声波除垢主机151、供电电源152、多个换能器153和多个波导管154；超声波除垢主机151分别与供电电源152和多个换能器153连接，换能器153与波导管154连接；多个波导管154与螺旋型换热管13的外管壁132连接。超声波除垢主机151的作用是产生超声波，将供电电源152中输出的220v，50hz的电流转换为高频、高功率的强电流，超声波除垢主机151也可以是超声波发生器。然后通过换能器153，即能量转换器，将高频、高功率的强电流转换为超声波机械能，最后通过波导管154将超声波机械能输送至需要的地方。
优选地，超声波除垢主机151发出的超声波频率范围为15-25khz，超声波功率为120-180w。将该超声波除垢装置15与外管壁132连接，不仅能实现清洗除垢，还能通过超声作用破坏外管壁132与内管壁131之间的液体的层流层，从而强化了传热，提高了传热效率。波导管154焊接于所述外管壁132上。即外管壁132为上述需要输入超声波机械能的地方。在实际安装过程中，可以先将波导管154焊接于外管壁132上，然后将换能器153通过螺纹连接于波导管154上。
由以上技术方案可知，本发明实施例提供了一种换热器，包括一级换热器1、二级换热器2和三级换热器3；换热器串联设置能够增加换热的总长度，增强换热效果；滑动管板12能够解决由于一级换热器1管程与壳程的较大温差造成螺旋型换热管13与壳体轴向膨胀量不一致而引起的相对位移问题。一级换热器1设置为立式结构，固定管板11和滑动管板12之间的螺旋型换热管13受到振动时，螺旋型换热管13管束的重力方向与热膨胀的方向一致，滑动管板12与一级换热器1壳体之间的摩擦力较小，不会造成滑动管板12倾斜或者螺旋型换热管13被拉坏的情况。补充剂内腔133能够盛放冷却剂等补充剂，帮助快速换热；螺旋型散热翅片135同样能帮助快速换热；超声波除垢装置15能够及时清理螺旋型换热管13的积垢，帮助换热。因此，本发明提供的换热器，能够解决现有的换热器换热效果差，换热器振动时换热管容易被拉坏的问题。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。