專利名稱：帶溫度補(bǔ)償板的三股流板殼式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于傳熱技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種板殼式換熱器，特別涉及一種帶溫度補(bǔ)償板的三股流板殼式換熱器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的技術(shù)中,板殼式換熱器集板式、管殼式換熱器的優(yōu)點(diǎn)于一體。它具有傳熱效率高、末端溫差小、耐高溫高壓、緊湊化以及重量輕等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于化肥裝置，煉油廠精制裝置，氣體分離裝置以及乙烯裝置等大中型、中高壓換熱設(shè)備中。常規(guī)的板殼式換熱器僅能實(shí)現(xiàn)兩股流換熱，而在LNG產(chǎn)業(yè)、空分工藝和甲醇工藝中很多場(chǎng)合都是多股流的。多股流纏繞管式換熱器在這些場(chǎng)合下得到了廣泛應(yīng)用。纏繞管式換熱器屬于管殼式換熱器類型，具有管殼式換熱器的優(yōu)點(diǎn)，也有體積大、重量重等缺點(diǎn)。板殼式換熱器要替代纏繞管式換熱器，如何實(shí)現(xiàn)多股流是需要考慮的一個(gè)問(wèn)題。同時(shí)，板殼式換熱器換熱板片與端板通常是焊接方式連接，由于端板與換熱板片厚薄差異較大，溫差所帶來(lái)的熱應(yīng)變就會(huì)不協(xié)調(diào)，焊縫處容易產(chǎn)生較大應(yīng)力集中，容易產(chǎn)生應(yīng)力破壞和應(yīng)力疲勞，降低了產(chǎn)品的壽命和可靠性。這個(gè)問(wèn)題也困擾著板殼式換熱器的深入推廣。常規(guī)的兩股流板殼式換熱器如圖1所示，包括圓筒狀殼體1、板芯組2、導(dǎo)流塊3、板側(cè)進(jìn)口管嘴4、板側(cè)出口管嘴5、殼程進(jìn)口管嘴6、殼程出口管嘴7、壓緊板8、法蘭面9、殼體法蘭面10構(gòu)成。板片11之間通過(guò)焊接形成板芯組2，板芯組2與壓緊板8之間通過(guò)激光焊接連接。法蘭面9與殼體法蘭面10通過(guò)螺紋孔12由螺栓連接。在圓筒狀殼體I的壁面上開(kāi)有殼程進(jìn)口和殼程出口，在法蘭面9上設(shè)有板程進(jìn)口和板程出口。每個(gè)板對(duì)由兩片板片11沿外圓周焊接而成，構(gòu)成板對(duì)的兩片板片11間形成板程流道。在每片板片11上有圓形的介質(zhì)進(jìn)口和介質(zhì)出口，板對(duì)間沿板片11的介質(zhì)進(jìn)口和介質(zhì)出口內(nèi)圓周焊接，板對(duì)間形成殼程流道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，設(shè)計(jì)一種帶溫度補(bǔ)償板的三股流板殼式換熱器，該換熱器可以減小體積并降低重量。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種帶溫度補(bǔ)償板的三股流板殼式換熱器，包括左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)、右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)、左板片芯組、殼體、隔板、右板片芯組、左法蘭面、右法蘭面；其中，所述左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)主要由兩塊左補(bǔ)償板組成，所述右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)主要由兩塊右補(bǔ)償板組成，所述左補(bǔ)償板和右補(bǔ)償板的截面為凸脊結(jié)構(gòu)，所述兩塊左補(bǔ)償板的外圓周面焊接連接并使兩塊左補(bǔ)償板的凸脊抵靠，所述兩塊右補(bǔ)償板的外圓周面焊接連接并使兩塊右補(bǔ)償板的凸脊抵靠；所述左板片芯組和右板片芯組的結(jié)構(gòu)相同，所述左板片芯組和右板片芯組的外徑小于殼體的內(nèi)徑；在所述殼體的外圓周面中間位置對(duì)稱開(kāi)有兩個(gè)通孔，該兩個(gè)通孔分別為殼程流體進(jìn)口和殼側(cè)流體出口；在所述左法蘭面的端面上開(kāi)有第一股流體出口和第一股流體入口，在所述右法蘭面的端面上開(kāi)有第二股流體出口和第二股流體入口；其連接關(guān)系在于:所述左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)設(shè)在左法蘭面和左板片芯組之間，所述左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)左側(cè)兩個(gè)通孔分別與左法蘭面的第一股流體出口和第一股流體入口貫通，所述左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)右側(cè)兩個(gè)通孔分別與左板片芯組的流體出口和流體入口貫通，由左法蘭面、左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)和左板片芯組組成左換熱部件；所述右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)設(shè)在右法蘭面和右板片芯組之間，所述右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)右側(cè)兩個(gè)通孔分別與右法蘭面的第二股流體出口和第二股流體入口貫通，所述右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)左側(cè)兩個(gè)通孔分別與右板片芯組的流體出口和流體入口貫通，由右法蘭面、右補(bǔ)償板結(jié)構(gòu)和右板片芯組組成右換熱部件；所述左換熱部件和右換熱部件分別安裝在所述殼體的左右兩端，在所述左換熱部件的左板片芯組和右換熱部件的右板片芯組之間安裝隔板；所述第一股換熱介質(zhì)由左法蘭面的第一股流體入口進(jìn)入左換熱部件從左法蘭面的第一股流體出口流出；所述第二股換熱介質(zhì)由右法蘭面的第二股流體入口進(jìn)入右換熱部件從右法蘭面的第二股流體出口流出；所述第三股換熱介質(zhì)由殼體的殼程流體進(jìn)口進(jìn)入殼體和左換熱部件、右換熱部件之間的空腔內(nèi)再由殼體的殼側(cè)流體出口流出。還包括兩片導(dǎo)流塊，所述兩片導(dǎo)流塊安裝在所述殼體和左換熱部件、右換熱部件之間空腔內(nèi)并左右對(duì)稱。所述左板片芯組和右板片芯組的板片為波紋型結(jié)構(gòu)。所述板片的厚度為0.6mm 1.0mm。所述左法蘭面和右法蘭面的厚度為15mm 20mm。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明對(duì)常規(guī)的板殼式換熱器進(jìn)行改進(jìn)，提出了可以實(shí)現(xiàn)三股流換熱的板殼式換熱器。左右板片芯組通過(guò)左右法蘭面固定組成一個(gè)整體，左右板片芯組之間用隔板。左右板片芯組被放置于殼體當(dāng)中。左板片芯組有板側(cè)第一股流體入口和第一股流體出口。右板片芯組有板側(cè)第二股流體入口和第二股流體出口。殼體上有殼程流體進(jìn)口和殼側(cè)流體出口。補(bǔ)償結(jié)構(gòu)位于左右板片芯組與左右法蘭面之間。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于:本發(fā)明兩組板芯共用一個(gè)殼體，可以在一臺(tái)換熱器上實(shí)現(xiàn)三股流換熱，板側(cè)兩股流，殼側(cè)一股流。由于還包括兩片導(dǎo)流塊，所述兩片導(dǎo)流塊安裝在所述殼體和左換熱部件、右換熱部件之間空腔的兩側(cè)面，在防止流體短路的同時(shí)可以提高第三股換熱介質(zhì)的換熱效率。由于所述左板片芯組和右板片芯組的板片為波紋型結(jié)構(gòu)，可以提高換熱介質(zhì)的換熱效率。由于所述左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)和右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償板的截面為凸脊結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)起到了緩解應(yīng)力的作用。


圖1是常規(guī)的板殼式換熱器；圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4是本發(fā)明所用換熱板片；
圖5是本發(fā)明換熱板片結(jié)構(gòu)圖；圖6是本發(fā)明補(bǔ)償板結(jié)構(gòu)圖；圖7是本發(fā)明熱補(bǔ)償板片結(jié)構(gòu)圖；圖8是本發(fā)明熱補(bǔ)償板片連接方式示意圖；圖9是本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。其中，1-圓筒狀殼體；2_板芯組；3_導(dǎo)流塊；4_板側(cè)進(jìn)口管嘴；5_板側(cè)出口管嘴；6-殼程進(jìn)口管嘴；7-殼程出口管嘴；8-壓緊板；9-法蘭面；10-殼體法蘭面；11-板片；12-螺紋孔；13-第一股流體出口 ； 14-左補(bǔ)償板；15-左板片芯組；16_殼體；17_隔板；18-右板片芯組；19_殼程流體進(jìn)口 ；20_第二股流體出口 ；21_右法蘭面；22_第二股流體入口 ；23_殼側(cè)流體出口 ；24_第一股流體入口 ；25_左法蘭面；26_右補(bǔ)償板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖2至圖9所示，本發(fā)明具體實(shí)施的技術(shù)方案是:一種帶溫度補(bǔ)償板的三股流板殼式換熱器，其特征在于:包括左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)、右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)、左板片芯組15、殼體16、隔板17、右板片芯組18、左法蘭面25、右法蘭面21 ；其中，所述左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)主要由兩塊左補(bǔ)償板14組成，所述右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)主要由兩塊右補(bǔ)償板26組成，所述左補(bǔ)償板14和右補(bǔ)償板26的截面為凸脊結(jié)構(gòu)，所述兩塊左補(bǔ)償板14的外圓周面焊接連接并使兩塊左補(bǔ)償板14的凸脊抵靠，所述兩塊右補(bǔ)償板26的外圓周面焊接連接并使兩塊右補(bǔ)償板26的凸脊抵靠；所述左板片芯組15和右板片芯組18的結(jié)構(gòu)相同，所述左板片芯組15和右板片芯組18的外徑小于殼體16的內(nèi)徑；在所述殼體16的外圓周面中間位置對(duì)稱開(kāi)有兩個(gè)通孔，該兩個(gè)通孔分別為殼程流體進(jìn)口 19和殼側(cè)流體出口 23 ；在所述左法蘭面25的端面上開(kāi)有第一股流體出口 13和第一股流體入口 24，在所述右法蘭面21的端面上開(kāi)有第二股流體出口 20和第二股流體入口 22 ；其連接關(guān)系在于:所述左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)設(shè)在左法蘭面25和左板片芯組15之間，所述左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)左側(cè)兩個(gè)通孔分別與左法蘭面25的第一股流體出口 13和第一股流體入口 24貫通，所述左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)右側(cè)兩個(gè)通孔分別與左板片芯組15的流體出口和流體入口貫通，由左法蘭面25、左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)和左板片芯組15組成左換熱部件；所述右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)設(shè)在右法蘭面21和右板片芯組18之間，所述右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)右側(cè)兩個(gè)通孔分別與右法蘭面21的第二股流體出口 20和第二股流體入口 22貫通，所述右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)左側(cè)兩個(gè)通孔分別與右板片芯組18的流體出口和流體入口貫通，由右法蘭面21、右補(bǔ)償板結(jié)構(gòu)和右板片芯組18組成右換熱部件；所述左換熱部件和右換熱部件分別安裝在所述殼體16的左右兩端，在所述左換熱部件的左板片芯組15和右換熱部件的右板片芯組18之間安裝隔板17 ;所述第一股換熱介質(zhì)由左法蘭面25的第一股流體入口 24進(jìn)入左換熱部件從左法蘭面25的第一股流體出口 13流出；所述第二股換熱介質(zhì)由右法蘭面21的第二股流體入口 22進(jìn)入右換熱部件從右法蘭面21的第二股流體出口 20流出；所述第三股換熱介質(zhì)由殼體16的殼程流體進(jìn)口 19進(jìn)入殼體16和左換熱部件、右換熱部件之間的空腔內(nèi)再由殼體16的殼側(cè)流體出口 23流出。還包括兩片導(dǎo)流塊3，所述兩片導(dǎo)流塊3安裝在所述殼體16和左換熱部件、右換熱部件之間空腔內(nèi)并左右對(duì)稱。所述左板片芯組15和右板片芯組18的板片11為波紋型結(jié)構(gòu)。所述板片11的厚度為0.6mm 1.0mm。所述左法蘭面25和右法蘭面21的厚度為15mm 20mm。下面詳細(xì)闡述設(shè)置溫度左補(bǔ)償板14和右補(bǔ)償板26的作用。在已有的板殼式熱交換器中，入口端口管和出口端口管被直接焊接到板片11芯上，從而獲得壓力密閉的板側(cè)流通道。同時(shí)入口端口管和出口端口管還被焊接到熱交換器的左法蘭面25和右法蘭面21上。板片11的厚度通常在0.6mm Imm之間，而左法蘭面25和右法蘭面21的厚度通常在15mm 20mm之間。由于薄厚的差異,換熱板片11將比左法蘭面25和右法蘭面21對(duì)熱變化反應(yīng)快得多，所以在入口與出口管以及熱交換板之間將施加應(yīng)力。如果該連接經(jīng)受熱循環(huán)，該連接將損壞并最后可能斷裂。 左補(bǔ)償板14和右補(bǔ)償板26的目的是介于換熱板片11與左法蘭面25和右法蘭面21之間的一種過(guò)渡結(jié)構(gòu)，其熱應(yīng)變應(yīng)該處于左法蘭面25和右法蘭面21與換熱板片11之間，緩解換熱板片11和左法蘭面25和右法蘭面21之間的接頭造成應(yīng)力集中及熱疲勞。如圖5所示，左補(bǔ)償板14和右補(bǔ)償板26是一系列的同心圓結(jié)構(gòu)，左補(bǔ)償板14和右補(bǔ)償板26的凸脊結(jié)構(gòu)(如圖6，圖7所示)與換熱板片11的波紋結(jié)構(gòu)(如圖5所示)不同，左補(bǔ)償板14和右補(bǔ)償板26的波紋斜面更接近于豎直，這些結(jié)構(gòu)可以是的板片11在熱膨脹時(shí)具有較小的徑向應(yīng)力。圖8給出了左補(bǔ)償板14的具體連接方式。換熱板片11與左法蘭面25之間有兩塊左補(bǔ)償板14進(jìn)行過(guò)渡。左補(bǔ)償板14的凸脊抵靠在相鄰左補(bǔ)償板14的凸脊上，在板側(cè)流通道和殼側(cè)流通道中具有非常有限的流。故而左補(bǔ)償板14之間是沒(méi)有流體流過(guò)的補(bǔ)償。當(dāng)熱交換器中發(fā)生快且高的溫度上升，左板片芯組的熱交換板將立即膨脹。左補(bǔ)償板14將比熱交換板膨脹的略微慢一些，因?yàn)榇蠖鄶?shù)左補(bǔ)償板14不與流過(guò)熱交換器的流處與大的接觸。因?yàn)樽笱a(bǔ)償板14疊組一方面連接在熱交換器板疊組上，并且另一方面連接在左法蘭面25上，所以各個(gè)左補(bǔ)償板14將略微不同地膨脹。因而將有助于最大限度地減少施加在左法蘭面25處和施加于換熱板片11連接處的應(yīng)力。一種新型結(jié)構(gòu)的板殼式換熱器，可以實(shí)現(xiàn)三股流體的換熱。常規(guī)的板殼式換熱器只能實(shí)現(xiàn)兩股流換熱，而本發(fā)明兩組板芯共用一個(gè)殼體，可以在一臺(tái)換熱器上實(shí)現(xiàn)三股流換熱，板側(cè)兩股流，殼側(cè)一股流。常規(guī)的板殼式換熱器由于端板與換熱板采用焊接連接，材料厚薄的差異，引起的熱應(yīng)變不協(xié)調(diào)，容易在連接處產(chǎn)生較大的應(yīng)力。本發(fā)明在換熱板與端板之間設(shè)置了熱補(bǔ)償板，補(bǔ)償板特殊的結(jié)構(gòu)起到了緩解應(yīng)力的作用。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.帶溫度補(bǔ)償板的三股流板殼式換熱器，其特征在于:包括左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)、右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)、左板片芯組(15)、殼體(16)、隔板(17)、右板片芯組(18)、左法蘭面(25)、右法蘭面(21)； 其中，所述左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)主要由兩塊左補(bǔ)償板(14)組成，所述右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)主要由兩塊右補(bǔ)償板(26)組成，所述左補(bǔ)償板(14)和右補(bǔ)償板(26)的截面為凸脊結(jié)構(gòu)，所述兩塊左補(bǔ)償板(14)的外圓周面焊接連接并使兩塊左補(bǔ)償板(14)的凸脊抵靠，所述兩塊右補(bǔ)償板(26)的外圓周面焊接連接并使兩塊右補(bǔ)償板(26)的凸脊抵靠； 所述左板片芯組(15)和右板片芯組(18)的結(jié)構(gòu)相同，所述左板片芯組(15)和右板片芯組(18)的外徑小于殼體(16)的內(nèi)徑； 在所述殼體(16)的外圓周面中間位置對(duì)稱開(kāi)有兩個(gè)通孔，該兩個(gè)通孔分別為殼程流體進(jìn)口(19)和殼側(cè)流體出口(23)； 在所述左法蘭面(25)的端面上開(kāi)有第一股流體出口(13)和第一股流體入口(24)，在所述右法蘭面(21)的端面上開(kāi)有第二股流體出口(20)和第二股流體入口(22)； 其連接關(guān)系在于:所述左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)設(shè)在左法蘭面(25)和左板片芯組(15)之間，所述左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)左側(cè)兩個(gè)通孔分別與左法蘭面(25)的第一股流體出口(13)和第一股流體入口(24)貫通，所述左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)右側(cè)兩個(gè)通孔分別與左板片芯組(15)的流體出口和流體入口貫通，由左法蘭面(25)、左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)和左板片芯組(15)組成左換熱部件；所述右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)設(shè)在右法蘭面(21)和右板片芯組(18)之間，所述右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)右側(cè)兩個(gè)通孔分別與右法蘭面(21)的第二股流體出口(20)和第二股流體入口(22)貫通，所述右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)左側(cè)兩個(gè)通孔分別與右板片芯組(18)的流體出口和流體入口貫通，由右法蘭面(21)、右補(bǔ)償板結(jié)構(gòu)和右板片芯組(18)組成右換熱部件；所述左換熱部件和右換熱部件分別安裝在所述殼體(16)的左右兩端，在所述左換熱部件的左板片芯組(15)和右換熱部件的右板片芯組(18)之間安裝隔板(17);所述第一股換熱介質(zhì)由左法蘭面(25)的第一股流體入口(24)進(jìn)入左換熱部件從左法蘭面(25)的第一股流體出口(13)流出；所述第二股換熱介質(zhì)由右法蘭面(21)的第二股流體入口(22)進(jìn)入右換熱部件從右法蘭面(21)的第二股流體出口(20)流出；所述第三股換熱介質(zhì)由殼體(16)的殼程流體進(jìn)口( 19)進(jìn)入殼體(16)和左換熱部件、右換熱部件之間的空腔內(nèi)再由殼體(16)的殼側(cè)流體出口(23)流出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶溫度補(bǔ)償板的三股流板殼式換熱器，其特征在于:還包括兩片導(dǎo)流塊(3)，所述兩片導(dǎo)流塊(3)安裝在所述殼體(16)和左換熱部件、右換熱部件之間空腔內(nèi)并左右對(duì)稱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶溫度補(bǔ)償板的三股流板殼式換熱器，其特征在于:所述左板片芯組(15)和右板片芯組(18)的板片(11)為波紋型結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶溫度補(bǔ)償板的三股流板殼式換熱器，其特征在于:所述板片(11)的厚度為0.6mm 1.0_。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶溫度補(bǔ)償板的三股流板殼式換熱器，其特征在于:所述左法蘭面(25)和右法蘭面(21)的厚度為15mm 20mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于傳熱技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種板殼式換熱器，特別涉及一種帶溫度補(bǔ)償板的三股流板殼式換熱器。包括左補(bǔ)償結(jié)構(gòu)、右補(bǔ)償結(jié)構(gòu)、左板片芯組、殼體、隔板、右板片芯組、左法蘭面、右法蘭面；本發(fā)明對(duì)常規(guī)的板殼式換熱器進(jìn)行改進(jìn)，提出了可以實(shí)現(xiàn)三股流換熱的板殼式換熱器。左右板片芯組通過(guò)左右法蘭面固定組成一個(gè)整體，左右板片芯組之間用隔板。左右板片芯組被放置于殼體當(dāng)中。本發(fā)明兩組板芯共用一個(gè)殼體，可以在一臺(tái)換熱器上實(shí)現(xiàn)三股流換熱,板側(cè)兩股流,殼側(cè)一股流。本發(fā)明在換熱板與法蘭面之間設(shè)置了熱補(bǔ)償板，補(bǔ)償板特殊的結(jié)構(gòu)起到了緩解應(yīng)力的作用。
文檔編號(hào)F28F3/08GK103196315SQ20131011889
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月8日
發(fā)明者欒輝寶, 夏曉宇, 王崧, 張永貴, 李培麟, 張世程 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所