[发明专利]一种U形管三股流换热器

说明书

一种U形管三股流换热器，包括进口管箱、出口管箱、换热管束、壳体，所述U形管三股流换热器为卧式U形管换热器，换热管束的管板为管板Ⅰ、管板Ⅱ构成的双管板结构，双管板之间的筒节兼做出口管箱，与进口管箱配合实现管程流体分配和收集；所述管束采用不等直边长度U形换热管，较长直管段端部与管板Ⅰ连接，较短直管段端部只与管板Ⅱ连接；在管板Ⅱ上两管程介质换热管交错排设置。本发明可以实现一股流体与两股流体同时换热，与多台换热器并联技术方案相比，提高了壳体使用效率，降低壳体材料重量，节省设备投资；与缠绕管、板翅式换热器相比，本发明结构简单，易于实现工业化生产，制造难度低，设备可检维修。

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，具体指一种U形管三股流换热器。

背景技术

多股流换热器的作用是一股或多股流体加热或冷却另一股或几股流体，使得需要加热或冷却的流体达到要求的某一温度。由于它比两股流换热器网络具有节省投资的优点而在国防、石油化工、空分和深冷等领域得到愈来愈多的应用。较早的用于多股流热交换的换热器为板翅式换热器，板翅式换热器具有结构紧凑、传热效率高、全钎焊结构，杜绝泄漏可能性，可靠性高等优点。同时具有以下几个方面缺点：流道狭小，容易引起堵塞而增大压降；当换热器结垢以后，清洗比较困难，因此要求介质比较干净；若腐蚀而造成内部串漏，则很难修补；板片、封条和隔板采用钎焊工艺，对制造厂的制造能力和检测水平要求高；最大使用压力为8MPa，使用温度为150~-27℃。授权公告号为CN104359335A的发明专利公开了一种《新型多股流换热器》，主要由芯筒、外壳、换热管、垫条、封头、管板等组成，换热管布置在芯筒与外壳之间的空间内，按螺旋线形状逐层交替缠绕而成，相邻两层换热管的缠绕方向相反，两层换热管之间用金属垫条隔开，形成壳程流道。该换热器具有高效换热、结构紧凑、不易结垢、管束补偿性好、管内的操作压力高、可同时实现多股流的热交换等优点，同时存在结构复杂、制造和检修困难；换热管直径较小，易造成换热管堵塞；清洗困难，只能采用化学清洗；价格昂贵等问题。

发明内容

本发明提出一种结构简单、易于制造、检维修方便、换热管不易堵塞、可靠性高、价格便宜的U形管三股流换热器。

本发明所采用的技术方案为：

一种U形管三股流换热器，包括进口管箱、出口管箱、换热管束、壳体，所述U形管三股流换热器为卧式U形管换热器，换热管束的管板为管板Ⅰ、管板Ⅱ构成的双管板结构，双管板之间的筒节兼做出口管箱，与进口管箱配合实现管程流体分配和收集；所述管束采用不等直边长度U形换热管，较长直管段端部与管板Ⅰ连接，较短直管段端部只与管板Ⅱ连接；在管板Ⅱ上两管程介质换热管交错排设置。

在管板Ⅱ上的换热管具体交错排布置：一排为走管程介质a的换热管，一排为走管程介质b的换热管，管板Ⅰ上换热管排间距为管板Ⅱ上换热管排间距的两倍。

所述管程进口管箱和管板Ⅰ之间、壳体和管板Ⅱ之间均采用可拆卸法兰连接结构。

所述管束的换热管端与管板Ⅰ采用强度焊加强度胀连接，和管板Ⅱ采用强度胀连接，而换热管的另一端与管板Ⅱ采用强度焊加强度胀连接。

该U形管三股流换热器是两管程一壳程，或是两管程两壳程。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：与多台换热器并联相比，壳体利用率高，设备重量轻，节省设备投资。与板翅式换热器相比：本发明由于换热元件为换热管，换热器使用温度、使用压力不受限制；换热管采用45°或者90°布管，双管板两侧为法兰连接，换热器壳侧结垢后，可抽出换热器管束，对管束进行机械清洗；若发现设备内部有腐蚀串流，可进行堵管处理，设备可维修性好。与缠绕管换热器和板翅式换热器相比，本发明制造难度与常规换热器相同，不需换热器制造厂家增加设备投资和开发新的生产工艺，制造成本低。

除此之外，本发明与常规U形管换热器相比，本发明管板所受热应力较小。以管内走热介质为例，高温端介质直接接触的只有管板Ⅰ，低温端介质接触管板Ⅰ和管板Ⅱ，管板Ⅰ和管板Ⅱ上进出口界面热应力较小，保证换热器运行过程中的可靠性。