高效换热器制造技术

用于回收例如反应生成的气体的热量的高效换热器，该换热器具有承插式管，承插式管包括中心管（称为第一组管）和外管（称为第二组管），热交换阻力至少存在于所述的第一组管的部分长度方向上，它是通过在上述第二组管和第娨（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于回收例如反应生成的气体的热量的高效换热器，该换热器包含许多从管板伸出的、管底敞口的第二组管进行承插式连接，并在这些第一组管的外壁与第二组管的内壁之间形成空隙。众所周知，热交换在化工厂中是十分重要的。同样众所周知，为化工厂提供从使用可靠性和投资成本的观点来看具有最佳效能的换热器是十分重要的，特别是用于涉及侵蚀性很强的流体并需在高温高压下进行的化学加工(例如合成氨工厂)的换热器更为重要，在那些化学加工中，换热器用材的选择与换热器本身的设计是同样重要的，必须完全可靠，以避免破坏。这种破坏会使工厂由于不能生成或危及操作安全而陷于停顿，并带来无法预计的损失。已有大量文献描述获得广泛使用并且一般是在非苛刻的条件下工作的换热器的目前设计水平。特别是具有固定头带有单一管板的发夹管或承插式管的换热器。是大家所知道的。浮头式换热器也是大家所知道的。但是所有上述换热器在涉及高压高温流体的苛刻工作条件下都有严重的缺点。固定头式换热器(附图说明图1)的缺点是它使管与壳体之间的单个零件(single parts)不易膨胀，这是一种包含机械破坏的可能性的刚性。与固定头式换热器相比，发夹式或U形换热器的优点是能让管自由膨胀，但它们也并未完全解决该问题，因为在U形管流体进口和出口上面的管板中的两个区域处于不同的温度，这引起管板变形，从而产生材料应力。另一方面，具有承插式管的换热器能让管自由膨胀，管板不会变形，但它只适用于承插式管内的流体是处于沸点的那些情况，而不适用于待冷却或加热的流体(不论是液体或气体形式)不改变其物理状态的情况。那是因为在后一种情况下在承插式换热器的每一单元的内管与外管之间的不可避免的热交换(称为寄生热交换(parasitical exchange))阻止在外管与壳体内的流体之间进行有效的热交换，因而换热器不能正确地工作。因此本专利技术的目的是提供一种具有下列结构特性和工作特性的换热器使用时绝对可靠，特别是在高温度高压的苛刻工作条件下使用时仍绝对可靠，同时保持最佳的热交换，减少维修该换热器所需的投资和运行费用，并克服了已知技术的上述缺点。本专利技术的这一目的和其他目的将通过下面的描述而得到更好的说明，这些目的是通过一种如前面的引言和权利要求1所述的用于回收例如反应生成的气态的热量的高效换热器而达到的，该换热器的特点是它包含许多从上管板伸出的、管底敞口的第一组管，这些第一组管与许多从下管板伸出的、管底封口的第二组管进行承插式连接，并在这些第一组管的外壁与第二组管的内壁之间形成空隙，在该空隙中形成热交换阻力。这些阻力至少部分地存在于沿第一管的长度方向上。在本专利技术的一实施方案中，所述的阻力由静止液体的死区构成，更具体地说由静止的非循环流体构成。在本专利技术的一特别有利的优选实施方案中，所述的阻力是通过在第二组管和第一组管之间插入第三组管而形成的，插入时使第一组管的下端与相应的第三组管的下端靠近。有利的做法是还设法或更具体地说通过在所述的第一组管与第三组管之间的空隙内引入绝缘流体和(或)固体或使该空隙成为真空区，以提高耐热性和避免对流运动。此外，还发现更为有利的是用强制循环的方法使回收热量的流体在承插式管内流动，而使传递热量的加热流体(例如反应生成的气体)在换热器的管际空间中流动。特别令人惊奇的是如何用简单而聪明的方法克服上述缺点，该方法是使承插式管的内管和外管之间的寄生热交换降低到几乎不起作用的地步，同时又不对该过程产生任何影响。通过对下面的实施方案例子所作的详细描述并参照所示的非限制性附图，可以更好地说明本专利技术的各个方面及其优点，图中-图1、2、3和4是已知技术的固定头式换热器、已知技术的发夹管换热器、已知技术的承插式管换热器和本专利技术的优选实施方案中的承插式管换热器的具有部分轴向视图的截面;-图5所示为图4的一种实施方案中的第一组管、第二组管和第三组管之一的下端详图(放大)的部分轴向截面。在已知技术的图1、2、3和本专利技术的优选实施方案的图4中，所示的用于回收例如反应生成的气体的热量的换热器包含壳体2，壳体2至少在其一端用盖子3盖住。在本专利技术的一优选实施方案中(图4和5)，壳体2的内部有许多从上管板5伸出的、管底敞口的第一组管4。第一组管4与许多从下管板7伸出的、管底封口的第二组管6进行承插式连接。然后按照本专利技术的独特见解，在上述第二组管6和第一组管4之间插入许多从上管板5伸出的第三组管8，第三组管8的下端与上述第一组管4的相应下端在点9处靠近。这样在所述的第一组管4的外壁与所述的第三组管8的内壁之间形成第一组许多空隙10，在所述的第三组管8的外壁和所述的第二组管6的内壁之间形成第二组许多空隙11。上管板5和下管板7将壳体2内部的空间分成3个空间或室12、13和14。上室12包含许多第一组管4的上部开口15和第三组管8的上部开口16，而中室13则包含许多第二组管6的上部开口17。按照图4和5中所示的优选实施方案，进行热交换的流体F1从开口18进入上室12，并通过第一组管4的许多上开口15和第三组管8的许多上开口16。这样在第二组管8的内部就形成静止流体F1的死区，在第二组管6和第一组管4之间提供绝缘。另一方面，流体F1沿着第一组管4的内部流下，没有进行显著的热交换，到达第一组管4的底部后又沿着第二组管6内部的空隙向上流动，同时与处于换热器的管际空间内的第二种流体F2交换热量。然后流体F1从上开口11出来，进入中室13，然后从出口19最后地离开换热器。从进口20进入壳体2内部的第二种流体F2(最好是热的反应生成的气体)从出口21离开换热器1。在空隙10内宜设法或更具体地说引入流体和(或)固体绝缘体，或使该空隙成为真空区，以进一步提高耐热性和避免对流运动。本专利技术的换热器可用于任何种类的反应器，更具体地说，可用于本专利申请人的专利(例如美国专利第4372920、4405562、4755362号等)中所描述的反应器。权利要求1.用于回收例如反应生成的气体的热量的高效换热器，该换热器包含许多从上管板伸出的、管底敞口的第一组管，这些第一组管与许多从下管板伸出的、管底封口的第二组管进行承插式连接，并在这些第一组管的外壁与第二组管的内壁之间形成空隙，该换热器的特点是在第一组管和第二组管之间形成热交换阻力。2.权利要求1所述的高效换热器，其特点是该热交换阻力至少部分地存在于沿第一组管的长度方向。3.权利要求1所述的高效换热器，其特点是该热交换阻力由静止流体的死区构成，更具体地说由静止的非循环流体构成。4.权利要求1所述的高效换热器，其特点是所述的热交换阻力是通过在所述的第二组管和第一组管之间插入许多第三组管而提供的，插入时使第一组管的下端与相应的第三组管的下端靠近。5.权利要求4所述的高效换热器，其特点是还设法或更具体地说通过在所述的第一组管与第三组管之间的空隙内6.以上权利要求所述的高效换热器，其特点是用强制循环的方法使回收热量的流体在承插式管内流动，而使传递热量的加热流体(例如反应生成的气体)在换热器的管际空间中流动。全文摘要用于回收例如反应生成的气体的热量的高效换热器，该换热器具有承插式管，承插式管包括中心管(称为第一组管)和外管(称为第二组管)，热交换阻力至少存在于所述的第一组管的部分长度方向上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于回收例如反应生成的气体的热量的高效换热器，该换热器包含许多从上管板伸出的、管底敞口的第一组管，这些第一组管与许多从下管板伸出的、管底封口的第二组管进行承插式连接，并在这些第一组管的外壁与第二组管的内壁之间形成空隙，该换热器的特点是在第一组和第二组管之间形成热交换阻力。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：昂伯托扎迪，乔吉帕加尼，
申请(专利权)人：阿莫尼卡萨尔公司，昂伯托扎迪，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]