一种高压翅片式换热装置及制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于热交换设备技术领域，公开了一种高压翅片式换热装置及制造方法，该装置包括：壳体；安装于壳体内的换热元件组，其包括多列换热管件；进/出口管箱，设于壳体端部，包括箱体，箱体上设多个加强短节，多个加强短节与多列换热管件的进口端或出口端一一对应连接；其中，每列换热管件由一根基管多次弯制成型，具有多个依次连接的平行管段，多个平行管段端视呈波浪形分布，相邻平行管段经圆滑弯管部连接；基管外设翅片；多列换热管件平行并列布置。该装置的换热管件为无焊缝整体，成型质量好，尺寸易控制，减少了焊接和无损检测工作量，制造周期短，成本低；平行管段端视呈波浪形分布，组成的换热元件组换热效率好。组成的换热元件组换热效率好。组成的换热元件组换热效率好。

【技术实现步骤摘要】
一种高压翅片式换热装置及制造方法


[0001]本专利技术属于热交换设备
，具体涉及一种高压翅片式换热装置及制造方法。

技术介绍

[0002]高压翅片式换热装置一般用于石油炼化、天然气净化处理、天然气压气站、页岩气开采、氢气加气站、超临界二氧化碳行业或配套设备上，用于冷却过流高压、高温介质（如天然气、氢气等）。
[0003]在标准NB/T47007
‑
2018和API661
‑
2013中对压力超过14Mpa的集合管式换热器有如下补充要求：1、焊接前，所有坡口和开孔部位都应进行磁粉或渗透检测，对发现的缺陷应清除；2、水压试验后，所有外部承压焊缝和接管内部应进行磁粉或渗透检测；3、对集合管式管箱结构，所有加强短节与换热管焊缝及换热管与U形弯管焊缝应进行100%射线或超声检测。加强短节与管箱焊缝应用磁粉或渗透法进行外部检测。
[0004]目前，高压翅片式换热装置的设计结构多为换热元件与U形弯管焊接组成换热元件组，加强短节与汇总管焊接组成进口管箱和出口管箱，换热元件组的进口和出口分别与进口管箱、出口管箱上的加强短节一一对应对接焊接而成。对于小管径的换热元件，其与U形弯管焊接后只能采用100%射线检测，存在检测费用高、制造周期长、组装难度大、焊接空间小难以操作等问题；对于加强短节与汇总管的焊接，由于结构限制，焊接后无法进行100%射线或超声检测，致使无法从无损检测上判断加强短节与汇总管的焊接是否存在未焊透等缺陷，因此在高温、高压及振动的工作环境中存在一定的安全隐患。综上，现有高压翅片式换热装置的设计结构存在对换热元件的尺寸精度要求高、焊接工作量大、无损检测工作量大、制造周期长、成本高及换热装置质量难以保证等问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了一种高压翅片式换热装置及制造方法，该装置的换热管件为无焊缝连接的整体，结构简单，整体成型质量好，尺寸易于控制，减少了焊接工作量和无损检测工作量，制造周期短，成本低；换热管件呈一定倾斜角度弯制，使平行管段端视呈波浪形分布，组成的换热元件组换热效率更好。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种高压翅片式换热装置，包括：壳体；换热元件组，安装于所述壳体内，包括多列换热管件；进/出口管箱，设置于所述壳体端部，包括箱体，所述箱体上设有多个加强短节，多个所述加强短节与多列所述换热管件的进口端或出口端一一对应连接；其中，每列所述换热管件由一根基管多次弯制成型，具有多个依次连接的平行管
段，多个所述平行管段端视呈波浪形分布，相邻所述平行管段的连接部位为圆滑弯管部；所述基管外设有翅片；多列所述换热管件平行并列布置。
[0007]在本申请的一种实施例中，设所述平行管段的长度方向为x方向，所述换热管件的宽度方向为y方向，垂直于所述x方向和y方向的方向为z方向，所述基管弯制时的倾斜角度即为所述圆滑弯管部相对于所述y方向的倾斜夹角α，所述倾斜夹角α为15
°
~60
°
。
[0008]在本申请的一种实施例中，所述换热元件组中，任意换热管件上相邻的两个平行管段与相邻换热管件中对应的两个平行管段端视呈棱形分布，所述棱形的短边对角线与该相邻两个所述平行管段所在平面之间的夹角为中心夹角β，所述中心夹角β为30
°
~120
°
。
[0009]在本申请的一种实施例中，所述箱体和所述加强短节为整体锻件，所述整体锻件的锻造方向与所述加强短节的轴线方向平行；所述箱体沿轴向设有主流道，所述加强短节沿轴向设有支流道，所述支流道与所述主流道相连通。
[0010]在本申请的一种实施例中，所述箱体端部设有连接颈部；所述进/出口管箱还包括连接法兰，所述连接法兰经所述连接颈部与所述箱体焊接；或者，还包括弯管和连接法兰，所述弯管一端与所述连接法兰焊接，另一端与所述箱体端部的连接颈部焊接。
[0011]在本申请的一种实施例中，所述加强短节的根部与所述箱体经圆角圆滑过度，所述圆角的尺寸R为3~15mm；所述加强短节的端部设有第一坡口。
[0012]在本申请的一种实施例中，所述换热管件的进口端和出口端设有第二坡口；所述换热管件与所述加强短节经所述第二坡口与所述第一坡口对应进行对焊连接。
[0013]在本申请的一种实施例中，所述第一坡口与第二坡口对接的组合角度为55
°
~65
°
，所述第一坡口和第二坡口的钝边厚度为1~2mm，钝边间距为0~2mm。
[0014]在本申请的一种实施例中，所述加强短节的厚度为t1，所述换热管件的厚度为t2；所述加强短节与所述换热管件的厚度差处采用堆焊焊接，当t1＞t2时，堆焊高度与所述第一坡口的高度齐平，并在所述第二坡口外形成第一锥形过渡，所述第一锥形过渡的长度≥3（t1
‑
t2）；当t1＜t2时，堆焊高度与所述第二坡口的高度齐平，并在所述第一坡口外形成第二锥形过渡，所述第二锥形过渡的长度≥3（t2
‑
t1）。
[0015]一种高压翅片式换热装置的制造方法，用于制造以上任一项所述的高压翅片式换热装置，包括如下步骤：将基管多次弯制形成换热管件，所述换热管件形成多个经圆滑弯管部连接的平行管段，使多个所述平行管段端视呈波浪形分布；将多个所述换热管件平行并列布置成换热元件组；锻造整体方锻件，所述整体方锻件经数控加工形成一体连接的箱体和多个加强短节；将所述换热元件组中的换热管件入口端与一个所述箱体上的加强短节一一对应焊接；将所述换热元件组中的换热管件出口端与另一个所述箱体上的加强短节一一对应焊接；将所述换热元件组和所述箱体固接于壳体。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的高压翅片式换热装置，其换热管件由一根基管弯制成型，即每列换热管件均为无焊缝连接的整体，其制造工作量小，减少了焊接操作和无损检测操作，制造周期缩短，成本更低，且整体成型质量好，无泄露风险；基管呈一定倾斜角度进行弯制，平行管段端视呈波浪形分布，使得相邻三个平行管段呈三角形分布，进而多列换热管件组成的换热元件组中相邻换热管件之间的平行管段也呈三角形布置或菱形布置，较传统的方形布置方式具有更好的传热效率；2、进/出口管箱中箱体和加强短节为整体锻件，锻造方向与加强短节的轴线方向平行，其加强短节在内部受压、外部受载时整体结构可具有更佳的力学性能；加强短节与箱体连接处经圆角圆滑过渡，可有效避免加强短节与箱体连接处的应力集中；加强短节与箱体之间无焊缝连接，减少了焊接操作和无损检测操作，整体成型质量好，加工尺寸精度高；3、换热管件与加强短节经坡口对接，进行对焊和堆焊连接，厚度差经堆焊形成的锥形部位进行过渡，该对焊、堆焊及锥形过渡厚度差的焊接结构强度高，锥形过渡结构减少了应力集中，焊接、无损检测易操作，更适于高温、高压、振动大的工况；4、该换热装置及制造方法，制造时的管件总数量少，尺寸易控制，焊接操作和无损检测操作极大的减少，能有效缩短本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压翅片式换热装置，其特征在于，包括：壳体；换热元件组，安装于所述壳体内，包括多列换热管件；进/出口管箱，设置于所述壳体端部，包括箱体，所述箱体上设有多个加强短节，多个所述加强短节与多列所述换热管件的进口端或出口端一一对应连接；其中，每列所述换热管件由一根基管多次弯制成型，具有多个依次连接的平行管段，多个所述平行管段端视呈波浪形分布，相邻所述平行管段的连接部位为圆滑弯管部；所述基管外设有翅片；多列所述换热管件平行并列布置。2.根据权利要求1所述的高压翅片式换热装置，其特征在于，设所述平行管段的长度方向为x方向，所述换热管件的宽度方向为y方向，垂直于所述x方向和y方向的方向为z方向，所述基管弯制时的倾斜角度即为所述圆滑弯管部相对于所述y方向的倾斜夹角α，所述倾斜夹角α为15
°
~60
°
。3.根据权利要求1或2所述的高压翅片式换热装置，其特征在于，所述换热元件组中，任意换热管件上相邻的两个平行管段与相邻换热管件中对应的两个平行管段端视呈棱形分布，所述棱形的短边对角线与该相邻两个所述平行管段所在平面之间的夹角为中心夹角β，所述中心夹角β为30
°
~120
°
。4.根据权利要求1所述的高压翅片式换热装置，其特征在于，所述箱体和所述加强短节为整体锻件，所述整体锻件的锻造方向与所述加强短节的轴线方向平行；所述箱体沿轴向设有主流道，所述加强短节沿轴向设有支流道，所述支流道与所述主流道相连通。5.根据权利要求1或4所述的高压翅片式换热装置，其特征在于，所述箱体端部设有连接颈部；所述进/出口管箱还包括连接法兰，所述连接法兰经所述连接颈部与所述箱体焊接；或者，还包括弯管和连接法兰，所述弯管一端与所述连接法兰焊接，另一端与所述箱体端部的连接颈部焊接。6.根据权利要求1或4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：花兰军，孙夫，邱安容，高坤，
申请(专利权)人：四川禧上热能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：