[发明专利]一种高温冷却器换热管组

说明书

本发明涉及一种高温冷却器换热管组，换热管组由多个换热管束组成，其中换热管束包括进水环管、出水环管、上管板、下管板、侧管板、套管和冷却管，进水环管与出水环管通过上管板和下管板焊接成环状，若干侧管板分别套接在进水环管和出水环管外，套管分别固连在进水环管、出水环管与侧管板相接处，若干根冷却管固连在进水环管与出水环管内侧，进水环管、出水环管、上管板、下管板、侧管板和冷却管内通有冷却液，本发明具有实现高温冷却器的高效换热，防止换热管束在高温换热情形下过热失效和温差应力破坏，同时保证各换热管组冷却水流量分配要求，适用于电弧风洞高温冷却器在各种模式下的稳定运行的优点。

技术领域

本发明涉及换热器设计制造技术领域，尤其涉及一种高温冷却器换热管组。

背景技术

高温气体冷却器是电弧风洞中最重要的热交换系统。常规工业标准管壳式换热器通常采用顺流整体管束设计方案，在换热器壳体两端增加封头和隔板的方式进行冷流体(如水等)的进出口设计，冷却流体与热流体采用管板分隔，但是对于大尺度高温气体冷却器而言，这种设计型式并不适用。主要原因有：一是不能满足电弧风洞的启动和运行要求。二是电弧风洞高温冷却器采用气体横掠管束方式，壳体内部的换热管规格不一，很难用封头与隔板型式实现冷却流体的输运；三是电弧风洞高温气体最高焓值可达到30MJ/kg(温度可超过6000K)以上，规格不一的管束采用U型连接，不易实现较为复杂的冷却水流量；四是采用常规整体管束方案，对制造、安装和维护带来较大困难。

这些因素的限制需要采用新的管束布置方法来实现设计需求。

因此，针对以上不足，需要提供一种高温冷却器换热管组。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供了一种高温冷却器换热管组。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高温冷却器换热管组，换热管组由多个换热管束组成，其中换热管束包括进水环管、出水环管、上管板、下管板、侧管板、套管和冷却管，进水环管与出水环管通过上管板和下管板焊接成环状，若干侧管板分别套接在进水环管和出水环管外，套管分别固连在进水环管、出水环管与侧管板相接处，若干根冷却管固连在进水环管与出水环管内侧，进水环管、出水环管、上管板、下管板、侧管板和冷却管内通有冷却液。

通过采用上述技术方案，将每级换热器的换热管简化设计成换热管束组(一般为偶数排)单元，通过类似蜂箱的组合安装方式实现整台冷却器的的流动与传热，从而解决大尺度(直径超过2m，或者截面积超过2m×2m)高温气体(超过6000K)冷却器内部管束结构复杂与不同规格换热管的冷却水流量分配、制造安装与方便维护等矛盾；进水环管和出水环管与上管板和下管板设计成焊接型式，增加了管组的整体刚性，又可实现冷却水流量的均匀分配；设置上管板、下管板和侧管板，避免了因支撑管板过热变形引起管束拉脱和剪切破坏；冷却管与进水环管和出水环管连通采用焊接型式使换热管束内部构成循环。

作为对本发明的进一步说明，优选地，上管板与下管板为夹层结构且夹层之间具有缝隙，上管板、下管板均与出水环管相通，冷却管连通进水环管、上管板与下管板。

通过采用上述技术方案，使上管板和下管板内也能通入冷却液，使上管板和下管板在内部得到冷却，避免高温使上管板和下管板产生塑性形变，保证上管板和下管板对进水环管和出水环管连接稳定。

作为对本发明的进一步说明，优选地，若干根冷却管呈蛇形分布，冷却管端头处分别与进水环管和出水环管相通、与下管板和出水环管相通、与进水环管和上管板相通。

通过采用上述技术方案，冷却管蛇形分布，最大限度的增大冷却管与热流体的接触面积，使冷却液能更快的对热流体进行冷却，提高冷却效率；并且换热管束内的冷却管由多组构成，使得进水环管内的冷却液能同时流经换热管束中部，相比单根冷却管冷却液的流程更短，避免冷却液在单根冷却管中长时间流动过早发热而只使靠近冷却管进液端的热流体降温的问题，保证冷却液能对换热管束中部的所有热流体进行降温冷却，大大提高冷却效率。