一种列管式换热器的制造方法_2

文档序号:8317109阅读:来源:国知局
端连通至壳头内部,所述的管程进管、管程出管均连接在壳头上,所述的壳程进管、壳程出管均连接在管箱上,一块管程隔流板12将壳头内部隔成与管程进管连通的管程进流腔13、与管程出管连通的管程出流腔14,所述的管箱上设有膨胀节15,所述的膨胀节壁厚小于管箱壁厚,所述的膨胀节将管箱隔断为两个半箱段,所述的膨胀节包括两个收口斜环板16、一个外封环板17,两个收口斜环板分别连接在两个半箱段上,两个半箱段的箱壁之间间隙为膨胀槽口,所述的膨胀槽口的水平宽度小于两个收口斜环板之间的最小水平间距,所述的收口斜环板、外封环板、半箱段为一体成型结构,所述的管箱内设有壳程隔板43,壳程隔板的长度方向与管箱的长度方向平行,所述的壳程隔板一端与固定管板连接,壳程隔板另一端与封头管板之间形成壳程过液口 44,所述的壳程隔板将管箱内空间分隔成上半壳程腔45、下半壳程腔46,所述的上半壳程腔、下半壳程腔之间通过壳程过液口连通,所述的壳程进管、壳程出管均连接在管箱远离封头管板一端的外壁上,所述的壳程进管直接连通上半壳程腔,所述的壳程出管直接连通下半壳程腔,所述的管箱内设有多个弹性换热器,所述的弹性换热器包括铜球47、换热连接弹簧48,换热连接弹簧两端各自连接一换热管,所述的铜球连接在换热连接弹簧的中段。
[0027]本发明工作时,一种液体从管程进管进入,经与管程进流腔连通的换热管群流入至封头,再经与管程出流腔连通的换热管群、管程出管流出;另一种液体从壳程进管流入,流经管箱内部后从壳程出管流出,两种液体通过换热管的管壁进行热交换,结构合理,换热高效。当换热器外壳体(主要为管箱)受热伸长时,由于其壁厚远大于换热管等原因,很多时候其伸长量显然不及换热管的伸长量,此时由于膨胀节的存在,可以降低管箱伸长难度,辅助弥补换热器外壳体伸长量过小的缺点,减少结构间温差应力。
[0028]现有技术中的列管式换热器,有一个特点,就是管箱中部(指管箱轴线处附近)不设置换热管,一个原因是因为换热管分两种:一种是直接连通管程进流腔的、另一种是直接连通管程出流腔的,这两种换热管的总数目一般相同,否则进出液体压力明显不均、速度变化大,会影响实际中的换热效果,导致换热效率降低,所以,在中部设置换热管的话,不论其直接连接管程进流腔还是管程出流腔,都会导致其中一种类型换热管数目变多,造成上述问题;第二个原因是具有管程隔流板这个必须的结构,导致设置在中部的换热管一端不好连通至封头内,需要单独生产弯曲的换热管设置在该处,在实际中应用成本明显增加,所以一般也不采用。因此,在管箱中部就会形成一个较大的空间,这个空间称为中部换热盲区。液体在进入管箱后,由于换热管处阻力相对大,液体相对不易长时间停留在换热管密集区,而是容易流入阻力较小的中部换热盲区,造成了“短路”现象,使得相当多的液体主要流经中部换热盲区而不怎么参与换热过程,严重影响换热效率。而壳程隔板的存在,使得换热盲区大大减少,明显地缩减了换热管之间的最大间距,有效缓解液流“短路”现象,充分减少液体与换热管之间可能的最大距离,从而有效提升液体的换热参与程度,保证了换热效率。并且,通过壳程隔板使得管箱内形成“双壳程”,管箱内液体流动距离倍增,显著提高了换热效果O
[0029]弹性换热器中的换热连接弹簧将两根不同的换热管连接起来,提高了换热管之间的联系以及整体的结构强度。换热连接弹簧可以与换热管、管箱内液体之间互相导热,增大了导热面积。铜球连接在换热连接弹簧上,受到流动液体的带动、冲击后,会形成不规则的往复运动,从而在管箱内形成多个局部乱流,有效增长了管箱内局部液体的停留时间以及流动路线,并且通过换热连接弹簧、铜球增大了局部的换热面积,从整体上对壳程部的换热效率进行了有效提升。
[0030]所述的管箱一端通口处设有阶梯翻边缘18,所述的封头上设有阶梯翻边缘,管箱上的阶梯翻边缘与封头上的阶梯翻边缘密封对接,且在对接处形成颈管,所述的颈管内设有贴在颈管内壁上的填料函管19,填料函管的口径大于管箱口径,所述的封头管板处在填料函管内,所述的封头管板与填料函管的内管壁之间互相密封且滑动连接。填料函是机械工程中常用的密封结构,其可由环氧树脂胶泥等多种材料构成,通常视使用环境而定。填料函管主要的作用就是密封,以及配合与封头管板相对滑动。当换热器外壳体(主要为管箱)与换热管的温差大、受热伸长量差异明显时,换热管会相对换热器外壳体明显地缩短或伸长,此时,长度变化的换热管会带着封头管板一起横向移动,封头管板在颈管内沿着颈管轴线方向滑动,提供了结构性温差补偿,从而消除了换热管长度相对变化大而造成的结构挤压,大大减少了温差应力,保障了整体结构的稳定牢靠。
[0031]所述的填料函管的内管壁上设有填料斜封环20,所述的填料斜封环处在封头管板与封头之间,所述的填料斜封环具有斜封低端、斜封高端,所述的斜封高端与封头上的阶梯翻边缘接触,所述的斜封低端与封头管板接触。封头管板之所以横移,是因为换热管受热伸长带动封头管板移动,而封头处由于受热,也会变形膨胀,当两种液体尤其是流经管程部的液体温度不是很高时,封头膨胀量有限,此时管板与颈管之间的密封性仍能较好地保证,但当两种液体尤其是流经管程部的液体温度较高时,封头管板会向着封头移动不少距离,此时封头受热膨胀量较大、颈管内径变化量较大,可能导致封头管板与颈管之间密封性变得很差甚至不密封,此时由于填料斜封环的存在,能够有效地保证封头管板侧缘与颈管内壁之间的贴紧、贴合,充分保证密封,维持工作过程稳定。
[0032]所述的管箱内设有若干折流板21,所述的折流板与管箱的长度方向垂直。在管箱内部流通的液体,会被折流板所隔成的流道所导流,从而形成相对长度更长的流通通道,变相缩减了流通口径、增大了热交换时间,良好地提升了换热效率。
[0033]所述的管程进流腔内设有搅动叶轮,所述的搅动叶轮包括若干搅动叶片22、一根与壳头转动连接的转轴23,所述的转轴一端伸入壳头的壁中,转轴另一端伸入固定管板中,所述的管程进管的进液方向朝向搅动叶轮。在许多情况下,液体内都是含有杂质的,尤其是一些小体积杂质或絮状杂质,普通过滤无法分离,不可能仅为了热交换的收益而花高成本将其清除,因此热交换时其会必然会存留在液体中。一种液体是从管程进管进入管程进流腔的,理论上来说,小体积杂质、絮状杂质若能均匀地分布在液体中,就能随着液体一起流入换热管并顺利流出,不会造成局部阻塞。但实际上,由于各种因素,杂质并不一定会均匀的分布在液体中,尤其是管程进流腔的口径显然大于管程进管,液体在管程进流腔内流速减慢,絮状杂质、小体积杂质易临时沉积、互相粘附,形成体积更大的杂质,这个时候体积较大的杂质就会阻塞孔径相对很小的换热管,导致换热不顺利。而搅动叶轮的存在,使得液体从管程进管进入后先冲击搅动叶片,带动搅动叶轮转动,转动过程中,在管程进流腔内形成搅动流,使得絮状杂质、小体积杂质无法临时沉积,也不能良好地互相粘附,而是会被均匀打散在液体中,从而能够顺利地随着液体进入换热管并流出,防止了换热管的阻塞,保障了换热过程的顺利进行。
[0034]所述的管箱另一端通口处设有法兰缘24,所述的壳头上设有法兰缘,管箱上的法兰缘与壳头上的法兰缘分别贴压在固定管板的两个板面上,管箱上的法兰缘、固定管板、壳头上的法兰缘之间通过螺栓固定,还包括若干贮杂兜,所述的贮杂兜包括兜体25、兜管26,所述的兜管外侧壁与管程隔流板上的贮杂孔螺纹连接,所述的兜管的进口朝向搅动叶轮,所述的兜管处在管程进流腔内,所述的兜体处在管程出流腔内。管箱、壳头之间通过法兰缘、螺栓连接固定,因此拆卸起来也是较为方便的。贮杂兜与贮杂孔螺纹连接,因此也是便于拆装的部件。当管程进流腔内的小体积杂质、絮状杂质等因流速变化、受热粘附等各种因素沉积、吸引、粘附在一起时,会形成较大的杂质,这些体积较大的杂质数量虽少,但易对换热管造成堵塞。搅动叶轮会一直转动,在管程进流腔内形成一定的旋流和离心流,大杂质就会被时不时地推到远离搅动叶轮的腔壁上,然后随着腔内乱流再次无序流动。而配合贮杂兜,则能使得这些中大体积的杂质被搅动叶轮推开后,进入到贮杂兜中,并且一旦进入,由于贮杂兜内相对乱流、紊流小,杂质就很难再离开贮杂兜了,从而保证了管程进流腔内不会有中大体积杂质的积留,避免导热管堵塞。当本发明工作完成后,则可以方便地卸下贮杂兜进行杂质清理。
[0035]所述的膨胀节外设有弹性水冷套27、弹性进水管28、弹性出水管29,所述的弹性水冷套、弹性进水管、弹性出水管外设有定位钢套30,所述的弹性水冷套与膨胀节之间形成水冷环道31,所述的弹性水冷套靠近管箱壁的一端与两个收口斜环板的外壁贴紧密封,所述的弹性进水管连接一进水管路32,所述的弹性出水管连接一出
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