CN117989898A - 一种高效循环加氢换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效循环加氢换热器，属于换热器领域，包括外壳和分流头，分流头上方和下方侧壁分别连接有输入管和输出管，外壳一端向上的侧壁连接有主冷却管，外壳另一端向下的侧壁连接有副冷却管，位于分流头相对的外壳端部连接有封头，分流头内侧壁连接有隔板，隔板侧壁连接有多个引导管，引导管内设置有引流组件。本发明通过折流挡板和叶轮件的设置，可以让得冷却流体在对折流挡板前一段的换热管冷却后，经叶轮件抬升冷却流体的流动性，使得冷却流体保持温度均匀对后段换热管的冷却，同时单向斗和限位珠的设置，可以在换热管内外温差较大产生热应力时，利用限位珠和单向斗打开补偿泄压通道，尽可能的减小对换热管的损伤。

Description

一种高效循环加氢换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，尤其涉及一种高效循环加氢换热器。

背景技术

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，应用广泛；管壳式换热器一种流体在管道内流动，从封头两端进出，称之为管程，另一种流体在壳体内，列管外部流动进出，称之为壳程。

加氢换热器一般用在反应器出口位置，以反应器产物和混氢原料为主进行换热，因此要求高温高压的使用条件，然而管箱法兰及管箱侧法兰之间的管板两侧用金属平垫，垫片对轴向回弹补偿很小，一旦主螺栓与法兰有一定的温差时，当法兰的热膨胀大于主螺栓时，主螺栓的伸长超过它自己的弹性变形长度时，就容易发生泄漏，对环境和工作人员带来很大的危险，同时管壳式换热器中的两种流体温差较大时，管程和壳程中会产生较大的热应力，易对换热器造成损坏，当前常采用U型管对热应力产生的形变进行补偿，可是U型管的弯管形式使得换热器使用后清洁较为麻烦，提高了清洁成本，降低了使用效率，故提出一种高效循环加氢换热器。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中管壳式换热器中的两种流体温差较大时，管程和壳程中会产生较大的热应力，易对换热器造成损坏，当前常采用U型管对热应力产生的形变进行补偿，可是U型管的弯管形式使得换热器使用后清洁较为麻烦，提高了清洁成本，降低了使用效率的问题，而提出的一种高效循环加氢换热器。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高效循环加氢换热器，包括外壳和分流头，所述分流头上方和下方侧壁分别连接有输入管和输出管，所述外壳一端向上的侧壁连接有主冷却管，所述外壳另一端向下的侧壁连接有副冷却管，位于分流头相对的所述外壳端部连接有封头，所述分流头内侧壁连接有隔板，所述隔板侧壁连接有多个引导管，所述引导管内设置有引流组件，所述外壳内侧壁连接有多个等间距的折流挡板，所述折流挡板内侧壁连接有多个换热管，所述换热管两端外侧壁均连接有主管板和副管板，所述主管板和副管板之间设置有热传导组件，所述封头内设置有多个内互通腔和外互通腔，所述内互通腔和外互通腔侧壁的上方和下方分别连接有两个补偿管，所述内互通腔上的两个补偿管通过同一个内连通管连接，所述外互通腔上的两个补偿管通过同一个外连通管连接，所述补偿管内设置有补偿组件。

优选地，所述外壳下方外侧壁固定连接有两个支座，所述外壳一端与分流头端面装配连接，所述外壳另一端与封头端面装配连接，所述外壳与分流头和外壳与封头之间均设置有密封环。

优选地，所述分流头上下侧壁分别与输入管和输出管相互连通，所述分流头内侧壁与隔板内侧壁固定连接，所述主冷却管位于分流头一侧上方，所述副冷却管位于封头一侧下方。

优选地，所述主管板外侧壁与外壳端部内侧壁固定连接，所述主管板内侧壁与换热管端部外侧壁固定连接，所述副管板内侧壁与换热管外侧壁固定连接。

优选地，所述折流挡板内侧壁与换热管外侧壁固定连接，所述折流挡板一外侧壁与外壳内侧壁固定连接，所述折流挡板斜对称的另一外侧壁与引导管外侧壁固定连接，相邻两个所述折流挡板的方向相反。

优选地，所述引流组件由销轴和叶轮件组成，所述引导管端部内侧壁固定连接有通板，所述通板端面与销轴端部转动连接，所述销轴外侧壁与叶轮件内侧壁固定连接。

优选地，所述热传导组件由多个热传导环组成，所述热传导环内侧壁与换热管外侧壁固定连接，所述热传导环两端分别与主管板和副管板端面固定连接。

优选地，所述补偿组件由单向斗和限位珠组成，所述补偿管内侧壁固定连接有孔板，所述补偿管内侧壁与单向斗外侧壁固定连接，所述孔板通过复位弹簧与限位珠侧壁固定连接，所述限位珠直径略大于单向斗小口端内径。

优选地，位于上方的所述单向斗与位于下方的所述单向斗朝向相反，所述内互通腔通过位于内圈的两个换热管共同连接，所述外互通腔通过位于外圈的两个换热管共同连接。

相比现有技术，本发明的有益效果为：

1、本方案通过折流挡板和叶轮件的设置，可以让得冷却流体在对折流挡板前一段的换热管冷却后，经叶轮件抬升冷却流体的流动性，使得冷却流体保持温度均匀对后段换热管的冷却。

2、本方案通过热传导环的设置，可以降低主管板密封连接部件处的温度差，避免热应力过大造成内部流体的泄露，对环境和工作人员造成损伤。

3、本方案通过单向斗和限位珠的设置，可以在换热管内外温差较大产生热应力时，利用限位珠和单向斗打开补偿泄压通道，尽可能的减小对换热管的损伤，保证了换热器的正常使用寿命，且内互通腔和外互通腔与主管板可拆卸的装配结构，可将内互通腔和外互通腔以及它们连接的多个补偿管和补偿组件拆卸后浸泡清洁，拆卸部件可进行备用更换清洁，对平直的换热管进行流体直接清洁，使得换热器整体的清洁更加便捷，提升了清洁效率，便于快速进行新的流体换热。

附图说明

图1为本发明提出的一种高效循环加氢换热器的立体结构示意图一；

图2为本发明提出的一种高效循环加氢换热器的立体结构示意图二；

图3为本发明提出的一种高效循环加氢换热器中多个折流挡板设置的结构示意图；

图4为图3中A处的放大图；

图5为本发明提出的一种高效循环加氢换热器中叶轮件的结构示意图；

图6为本发明提出的一种高效循环加氢换热器中热传导组件的结构示意图；

图7为本发明提出的一种高效循环加氢换热器中内互通腔和外互通腔位置的结构示意图；

图8为本发明提出的一种高效循环加氢换热器中上下单向斗朝向的结构示意图；

图9为图8中B处的放大图。

图中：1、外壳；2、分流头；3、支座；4、输入管；5、输出管；6、主冷却管；7、副冷却管；8、封头；9、密封环；10、隔板；11、主管板；12、副管板；13、热传导环；14、外连通管；15、换热管；16、折流挡板；17、引导管；18、通板；19、销轴；20、叶轮件；21、内互通腔；22、补偿管；23、孔板；24、单向斗；25、复位弹簧；26、限位珠；27、内连通管；28、外互通腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，参照图1-9，一种高效循环加氢换热器，包括外壳1和分流头2，分流头2上方和下方侧壁分别连接有输入管4和输出管5，外壳1一端向上的侧壁连接有主冷却管6，外壳1另一端向下的侧壁连接有副冷却管7，位于分流头2相对的外壳1端部连接有封头8，分流头2内侧壁连接有隔板10，隔板10侧壁连接有多个引导管17，引导管17内设置有引流组件；

进一步地，外壳1下方外侧壁固定连接有两个支座3，外壳1一端与分流头2端面装配连接，外壳1另一端与封头8端面装配连接，外壳1与分流头2和外壳1与封头8之间均设置有密封环9，分流头2上下侧壁分别与输入管4和输出管5相互连通，分流头2内侧壁与隔板10内侧壁固定连接，主冷却管6位于分流头2一侧上方，副冷却管7位于封头8一侧下方，主管板11外侧壁与外壳1端部内侧壁固定连接，主管板11内侧壁与换热管15端部外侧壁固定连接，副管板12内侧壁与换热管15外侧壁固定连接，折流挡板16内侧壁与换热管15外侧壁固定连接，折流挡板16一外侧壁与外壳1内侧壁固定连接，折流挡板16斜对称的另一外侧壁与引导管17外侧壁固定连接，相邻两个折流挡板16的方向相反，引流组件由销轴19和叶轮件20组成，引导管17端部内侧壁固定连接有通板18，通板18端面与销轴19端部转动连接，销轴19外侧壁与叶轮件20内侧壁固定连接；

需要说明的是：将热流体从输入管4接入，进入分流头2内，然后进入到隔板10上方的换热管15内，与此同时，冷却流体从主冷却管6接入，进入到外壳1内，随着冷却流体的不断输入，冷却流体经折流挡板16和外壳1之间的间隙曲线流动，冷却流体在经过折流挡板16时，会穿过引导管17内，流动的冷却流体会给叶轮件20转动的动力，让叶轮件20通过销轴19在通板18上转动，从而将流动过折流挡板16的冷却流体进行多段搅拌混合，使得冷却流体穿过折流挡板16后有较强的流动性，且各处温度均匀，避免在前一个折流挡板16前对换热管15的冷却让局部的冷却流体温度升高，使得冷却流体的整体温度不均匀，影响后段换热管15的外部冷却效果；

采用上述进一步地好处是：这样可以让得冷却流体在对折流挡板16前一段的换热管15冷却后，经叶轮件20抬升冷却流体的流动性，使得冷却流体保持温度均匀对后段换热管15的冷却。

实施例二，参考图1-9，外壳1内侧壁连接有多个等间距的折流挡板16，折流挡板16内侧壁连接有多个换热管15，换热管15两端外侧壁均连接有主管板11和副管板12，主管板11和副管板12之间设置有热传导组件；

进一步地，热传导组件由多个热传导环13组成，热传导环13内侧壁与换热管15外侧壁固定连接，热传导环13两端分别与主管板11和副管板12端面固定连接；

需要说明的是：热流体刚输入换热管15内的温度极高，会使得主管板11内外的温度会有较大的差别，换热管15的高温度传导至热传导环13上，热传导环13将热量传导至主管板11和副管板12上，将换热管15端部的热量进行分散；

采用上述进一步地好处是：这样可以降低主管板11密封连接部件处的温度差，避免热应力过大造成内部流体的泄露，对环境和工作人员造成损伤。

实施例三，参考图1-9，封头8内设置有多个内互通腔21和外互通腔28，内互通腔21和外互通腔28侧壁的上方和下方分别连接有两个补偿管22，内互通腔21上的两个补偿管22通过同一个内连通管27连接，外互通腔28上的两个补偿管22通过同一个外连通管14连接，补偿管22内设置有补偿组件，内互通腔21和外互通腔28均可拆卸装配在主管板11的侧壁上；

进一步地，补偿组件由单向斗24和限位珠26组成，补偿管22内侧壁固定连接有孔板23，补偿管22内侧壁与单向斗24外侧壁固定连接，孔板23通过复位弹簧25与限位珠26侧壁固定连接，限位珠26直径略大于单向斗24小口端内径，位于上方的单向斗24与位于下方的单向斗24朝向相反，内互通腔21通过位于内圈的两个换热管15共同连接，外互通腔28通过位于外圈的两个换热管15共同连接；

需要说明的是：当换热管15内外的温差较大时，在热应力的膨胀情况下，换热管15内部的压强会相比正常情况下的压强较大，则增大的压强会使得热流体输送至内互通腔21和外互通腔28处时，对位于上方的补偿管22内的限位珠26进行压动，在压力逐渐增加的情况下，限位珠26受到的压力大于复位弹簧25形变的弹力，使得限位珠26与单向斗24出现间隙，让热流体通过限位珠26和单向斗24之间的间隙进入到内连通管27和外连通管14内，对换热管15内的压强进行补偿泄压，内连通管27和外连通管14可以进行多次的补偿泄压，当补偿完成后，限位珠26在复位弹簧25的弹力作用下重新与单向斗24压紧，使得内连通管27和外连通管14重新成为密封状态，换热器在使用完成后，通过内互通腔21和外互通腔28与主管板11可拆卸的装配结构，将内互通腔21和外互通腔28以及它们连接的多个补偿管22和补偿组件拆卸后浸泡清洁，拆卸部件可进行备用更换清洁，对平直的换热管15进行流体直接清洁；

采用上述进一步地好处是：这样可以在换热管15内外温差较大产生热应力时，利用限位珠26和单向斗24打开补偿泄压通道，尽可能的减小对换热管15的损伤，保证了换热器的正常使用寿命，且使得换热器整体的清洁更加便捷，提升了清洁效率，便于快速进行新的流体换热。

本发明在使用时，将热流体从输入管4接入，进入分流头2内，然后进入到隔板10上方的换热管15内，与此同时，冷却流体从主冷却管6接入，进入到外壳1内，随着冷却流体的不断输入，冷却流体经折流挡板16和外壳1之间的间隙曲线流动，冷却流体在经过折流挡板16时，会穿过引导管17内，流动的冷却流体会给叶轮件20转动的动力，让叶轮件20通过销轴19在通板18上转动，从而将流动过折流挡板16的冷却流体进行多段搅拌混合，使得冷却流体穿过折流挡板16后有较强的流动性，且各处温度均匀，避免在前一个折流挡板16前对换热管15的冷却让局部的冷却流体温度升高，使得冷却流体的整体温度不均匀，影响后段换热管15的外部冷却效果，这样可以让得冷却流体在对折流挡板16前一段的换热管15冷却后，经叶轮件20抬升冷却流体的流动性，使得冷却流体保持温度均匀对后段换热管15的冷却；

热流体刚输入换热管15内的温度极高，会使得主管板11内外的温度会有较大的差别，换热管15的高温度传导至热传导环13上，热传导环13将热量传导至主管板11和副管板12上，将换热管15端部的热量进行分散，这样可以降低主管板11密封连接部件处的温度差，避免热应力过大造成内部流体的泄露，对环境和工作人员造成损伤；

当换热管15内外的温差较大时，在热应力的膨胀情况下，换热管15内部的压强会相比正常情况下的压强较大，则增大的压强会使得热流体输送至内互通腔21和外互通腔28处时，对位于上方的补偿管22内的限位珠26进行压动，在压力逐渐增加的情况下，限位珠26受到的压力大于复位弹簧25形变的弹力，使得限位珠26与单向斗24出现间隙，让热流体通过限位珠26和单向斗24之间的间隙进入到内连通管27和外连通管14内，对换热管15内的压强进行补偿泄压，内连通管27和外连通管14可以进行多次的补偿泄压，当补偿完成后，限位珠26在复位弹簧25的弹力作用下重新与单向斗24压紧，使得内连通管27和外连通管14重新成为密封状态，换热器在使用完成后，通过内互通腔21和外互通腔28与主管板11可拆卸的装配结构，将内互通腔21和外互通腔28以及它们连接的多个补偿管22和补偿组件拆卸后浸泡清洁，拆卸部件可进行备用更换清洁，对平直的换热管15进行流体直接清洁，使得换热器整体的清洁更加便捷，提升了清洁效率，便于快速进行新的流体换热，这样可以在换热管15内外温差较大产生热应力时，利用限位珠26和单向斗24打开补偿泄压通道，尽可能的减小对换热管15的损伤，保证了换热器的正常使用寿命。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高效循环加氢换热器，包括外壳（1）和分流头（2），其特征在于，所述分流头（2）上方和下方侧壁分别连接有输入管（4）和输出管（5），所述外壳（1）一端向上的侧壁连接有主冷却管（6），所述外壳（1）另一端向下的侧壁连接有副冷却管（7），位于分流头（2）相对的所述外壳（1）端部连接有封头（8），所述分流头（2）内侧壁连接有隔板（10），所述隔板（10）侧壁连接有多个引导管（17），所述引导管（17）内设置有引流组件，所述外壳（1）内侧壁连接有多个等间距的折流挡板（16），所述折流挡板（16）内侧壁连接有多个换热管（15），所述换热管（15）两端外侧壁均连接有主管板（11）和副管板（12），所述主管板（11）和副管板（12）之间设置有热传导组件，所述封头（8）内设置有多个内互通腔（21）和外互通腔（28），所述内互通腔（21）和外互通腔（28）侧壁的上方和下方分别连接有两个补偿管（22），所述内互通腔（21）上的两个补偿管（22）通过同一个内连通管（27）连接，所述外互通腔（28）上的两个补偿管（22）通过同一个外连通管（14）连接，所述补偿管（22）内设置有补偿组件，所述引流组件由销轴（19）和叶轮件（20）组成，所述引导管（17）端部内侧壁固定连接有通板（18），所述通板（18）端面与销轴（19）端部转动连接，所述销轴（19）外侧壁与叶轮件（20）内侧壁固定连接，所述热传导组件由多个热传导环（13）组成，所述热传导环（13）内侧壁与换热管（15）外侧壁固定连接，所述热传导环（13）两端分别与主管板（11）和副管板（12）端面固定连接，所述内互通腔（21）和外互通腔（28）均可拆卸装配在主管板（11）的侧壁上。

2.根据权利要求1所述的一种高效循环加氢换热器，其特征在于，所述外壳（1）下方外侧壁固定连接有两个支座（3），所述外壳（1）一端与分流头（2）端面装配连接，所述外壳（1）另一端与封头（8）端面装配连接，所述外壳（1）与分流头（2）和外壳（1）与封头（8）之间均设置有密封环（9）。

3.根据权利要求1所述的一种高效循环加氢换热器，其特征在于，所述分流头（2）上下侧壁分别与输入管（4）和输出管（5）相互连通，所述分流头（2）内侧壁与隔板（10）内侧壁固定连接，所述主冷却管（6）位于分流头（2）一侧上方，所述副冷却管（7）位于封头（8）一侧下方。

4.根据权利要求1所述的一种高效循环加氢换热器，其特征在于，所述主管板（11）外侧壁与外壳（1）端部内侧壁固定连接，所述主管板（11）内侧壁与换热管（15）端部外侧壁固定连接，所述副管板（12）内侧壁与换热管（15）外侧壁固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种高效循环加氢换热器，其特征在于，所述折流挡板（16）内侧壁与换热管（15）外侧壁固定连接，所述折流挡板（16）一外侧壁与外壳（1）内侧壁固定连接，所述折流挡板（16）斜对称的另一外侧壁与引导管（17）外侧壁固定连接，相邻两个所述折流挡板（16）的方向相反。

6.根据权利要求1所述的一种高效循环加氢换热器，其特征在于，所述补偿组件由单向斗（24）和限位珠（26）组成，所述补偿管（22）内侧壁固定连接有孔板（23），所述补偿管（22）内侧壁与单向斗（24）外侧壁固定连接，所述孔板（23）通过复位弹簧（25）与限位珠（26）侧壁固定连接，所述限位珠（26）直径略大于单向斗（24）小口端内径。

7.根据权利要求6所述的一种高效循环加氢换热器，其特征在于，位于上方的所述单向斗（24）与位于下方的所述单向斗（24）朝向相反，所述内互通腔（21）通过位于内圈的两个换热管（15）共同连接，所述外互通腔（28）通过位于外圈的两个换热管（15）共同连接。