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螺旋板换热器外圈板的改进

来源:无锡中凡工业装备有限公司浏览量:载入中...发布时间:2022.01.05


1、传统螺旋旋板式换热器外圈板的弊端

1.1问题的由来

螺旋板式换热器传统外圏板是两个半圆筒体,通过焊接在连接板上,与螺旋体连接。使用两张或四张板卷制的具有均勻通道的螺旋板式换热器,板的厚度一般在3-6mm ,当设备直径较大时,其厚度不足以承受介质内压。

通常螺旋板的强度依靠通道内布焊的定距柱的支撑来保障。螺旋板上连接定距柱,然后随板卷制,随着螺旋体的卷紧,定距柱贴紧相邻的螺旋板的背面,很好的支撑住处于其内层的螺旋板,螺旋板可以比一般无定距柱支撑的光板耐压能力提髙很多的主要原因;传统的外圈板并不是与螺旋体一起卷制成型,而是单独成型,分成两个半圆,通过与螺旋体螺旋通道尾部上连接的连接板连接,包在螺旋体的外面。 外圏板与螺旋体之间留有间隙以维持介质进出螺旋体的流通截面积。该段间隙因为并不是螺旋体成型时产生的,因此没有定距柱,即外圈板里面的螺旋体外圏的背面,并没有定距柱支撑以加强承压能力。

螺旋体上焊接的连接板宽度有限,与螺旋体外层螺旋板焊接时,两条焊缝离得很近,又分别属于两个通道,如图所示。 如果外层螺旋板没有支撑,焊缝热影响区(离连接板100mm左右)很容易沿轴向产生应力断裂,裂口长度约为螺旋板宽度的60%~80%。

目前螺旋板换热器损坏的情况,这种损坏占了将近一半。 如出现这种损坏,需将设备解体,把外 圏 板打 开 后方 可修复 。 而 如 图 所示的 切向 缩 口 结构,可以 消除死 区 提高 传效率,同 时 可 以减 少应 力 集 中 并 降低 局 部 阻 力,但 图 中 所示搭 接焊 缝,在使 用 时 经 常发生开裂。

图片1.png


1.2传统的解决办法

1.21压力较小并且直径较小时,外 层 螺 旋板 自 身厚 度 已经 可以 满足 强 度要 求,此种工况 下可以 不用 采取任 何补救措施。 这种情况只限于小直径低压力的工 况 ;

1.22螺旋板采用不等厚接板,螺旋 体外 圈 板选择较厚 的板,以 保 证其 自 身承压能力 满足 强度要求,

1.23不使用 外 圏 板,将螺旋体的终端制成 切 向 缩 口,在切 向 缩 口 的下面(相 当 于螺旋体 的 外圈)定距柱 支撑不 到的 地方贴焊 满足 强 度 要 求的补强板 。 这种结 构 由 于形成 切 向 缩 口 的 外 圏 螺旋板 强度需要,一般都需 要结合不 等厚接板 或外 层贴 强 结构 才能实现 。 且切 向 缩 口 是 非圆 结构,不 能承 受较髙压 力,直径较大 时承压变形量很大,经常 出 现失稳撕 裂 ;

1.24在螺旋体外圈的背面焊接定距柱,依据外圈板的内径排焊类似于定距柱的短圆棒,以期螺 旋体受内压而向外扩张时,短圆棒能够接触到外圈板,以起到增加承压能力的作用。但由于安装的程序和制造的精度问题,短圆棒不可能直接和外圏板接触,也无法保证受压时短圆棒全部都能和外圈板接触,因此种结构是无法保证螺旋体的安全。

 1.25在外圈板上打孔,按照计算出来的密度要求,在外圈板上钻孔,当外圈板与连接板

焊接后,在孔中塞入定距柱,然后在外圈板外侧焊好。 这种结构在理论上是可行的,可以应用干较大直径和较髙压力的工况 。 缺点是钻孔、焊接的工作量大,同时外圏板上钻 出 几百上千的孔,也增加了外泄 的危险 。

 2. 采用外层贴强板的解决方案为 了 解决传统外圈 板存 在的 问题,我公 司 采用 了一种我们称之为 外层贴强 板的结构彻底解决这个问 题 。 外层贴强板的制作实 际 上应该分为 外 圈 收 圆 和外层贴强 两部分,如图 所示。

2.1外 圈 收 圆采用 外 层 贴 强 板结构 的 螺旋板 换 热器 不 采用 传统螺旋 板换热 器 的 外 圏 板,以螺旋体外圏板作为外圈板,并将 后几 排定距 柱逐次降低,一排归零,卷制时直接将螺旋板的板尾搭焊在螺旋体上 。 使螺 旋体 由 两个错位的半圆 体 回 归 成 基本 圆 柱体 。 由 于 螺旋 板上都 焊有定 距柱,因 此 卷制的螺旋体从里之外都有定距柱支撑。 保证了次外圏螺旋板的强度。

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2.2外层贴强螺旋体卷制完成后,按照螺旋体的直径,在螺旋体的外表面,再 包上一层厚板,这就是贴强板 。 贴强板与传统的外圈板一样,也是两个半圆筒体,直接箍在螺旋体上,半圆筒体对接焊缝与螺旋板收尾搭燥辉缝重合。 贴强板的厚度按 照 受压情 况进行设计计算,而外圏螺旋板则不需加厚 。 由于贴强 板与外圈螺旋板 紧密贴合在一起,螺旋板承受的内压被贴强板分担,故此结构可以近似于多层包扎式壳体。

2.3端面焊接

螺旋体外层贴强后,需将外层螺旋板与贴强板的端面焊在一起 。 贴强板上需保留检验孔;

水压试压完再完成封闭。

2.4流道接管

在设计的接管位置上,将贴强板和外圈螺旋板挖开,先将开孔略大的贴强板与外圏螺 旋板焊好,经检验无误后,把接管与外圈螺旋板焊接在一起,再与贴强板焊接后,接管与流道接通。


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