U型套管式蒸发器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及化工设备领域，具体地，涉及一种U型套管式蒸发器。
【背景技术】
[0002]在石油及化工领域中，用于以热蒸汽或气体为介质的管壳式蒸发器的应用非常普遍。现有技术中的管壳式蒸发器一般采用卧式放置，蒸汽存在于管程或壳程。现有的管壳式蒸发器的一个特点是，蒸汽在冷却后会发生相变，凝结液体不易于排出，设备的换热效率会降低，并且该类型的蒸发器无法实现壳程蒸汽的过热，即将壳程蒸发后的介质进一步地加热。若卧式换热器倾斜布置，可部分解决冷凝液排出的问题，但未能从根本上解决。若采用立式蒸发器，如图1所示，换热管30和壳程壳体18的两端均和两个管板20相固接，管壳程的金属壁温差值较大，不利于机械设计，并且换热管30不能抽出进行清洗。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种U型套管式蒸发器，该U型套管式蒸发器能够保证管壳程的之间不存在温差应力，同时能够实现对壳程蒸汽的过热。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型提供一种U型套管式蒸发器，该U型套管式蒸发器包括壳体、位于该壳体内的管板，以及固接到所述管板上的换热管，其中，所述管板包括间隔设置的上管板、下管板，以将所述壳体的内部空间分隔成自下而上布置的第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述换热管包括固接到所述上管板的U型外管以及固接到所述下管板的内管，该U型外管位于所述第三腔室内，且和所述第二腔室相连通，所述内管下端和所述第一腔室连通，上端从所述U型外管的开口插入并向上延伸，所述壳体上具有与所述第一腔室连通的管壳进口，与所述第二腔室连通的管程出口，以及分别与所述第三腔室连通的壳程进口和壳程出口。
[0005]优选地，所述壳程进口位于所述第三腔室的下部，所述壳程出口位于所述第三腔室的上部。
[0006]优选地，所述内管的上端延伸至所述U型外管的上部，且和所述U型外管的顶端具有间隙。
[0007]优选地，所述U型外管的长度与所述第三腔室的高度之比为50% -90%。
[0008]优选地，所述壳体包括位于上方的壳程壳体和位于下方的管程壳体，所述壳程壳体与管程壳体法兰连接，所述上管板设置在所述壳程壳体的法兰和管程壳体的法兰之间。
[0009]优选地，所述U型外管具有两个支管，所述换热管包括多个所述U型外管和多个所述内管，每个内管插入至对应的一个支管中。
[0010]优选地，所述U型外管具有两个支管，所述换热管包括多个所述U型外管和多组所述内管，每组内管插入至对应的一个支管中，每组内管包括两个或两个以上的所述内管。
[0011]优选地，所述内管的上端设置有用于限制该内管中的气体向上流动的盖板，该盖板的下方形成有侧向通气口。
[0012]优选地，所述盖板封闭所述内管的上端口，所述侧向通气口开设在所述内管管壁的靠近所述盖板的位置。
[0013]优选地，所述内管上设置有从该内管的上边缘向上延伸的多个支撑筋，该多个支撑筋沿所述内管的周向布置，所述盖板支撑在所述多个支撑筋上，相邻两个支撑筋之间形成所述侧向通气口。
[0014]优选地，所述内管的外壁上和/或所述U型外管的内壁上设置有定位翅片。
[0015]优选地，所述U型外管的内壁上设置有用于将凝结在该U型外管上的液体向下引导的导流凹槽。
[0016]优选地，所述导流凹槽形成为纵向槽或螺旋槽。
[0017]通过上述技术方案，在壳体上间隔设置分别固接有U型外管和内管的上管板和下管板，且使得U型外管套设在内管的外面，能够使得高温蒸汽从管程进口进入第一腔室后，从内管的下端向上流动，流经第二腔室并进入第三腔室，直至高温蒸汽从内管的顶端流出和U型外管的产生直接接触后，才与第三腔室中的冷流体进行热交换并凝结成液体，由于在此后蒸汽沿着内管和U型外管之间的间隙从上向下折返流动的过程中，高温蒸汽和冷流体会一直进行热量交换，因此使得U型外管上部的温度最高，自上而下温度降低，可实现冷流体在壳程下部得到加热或蒸发，并在上部进一步被加热，即实现过热，从而兼具加热、蒸发和过热的功能，且U型外管上端增大了管程的通量，可以增加热量交换的面积，增强了过热的效果，另外，在管程蒸汽返流过程中，蒸汽介质流向和凝液的流动方向一致，有利于凝液向下排出，提高传热效果，此外，由于U型外管和内管具有和壳程壳体相分离的自由端，能够确保管程和壳程之间不存在温差应力。
[0018]本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0019]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0020]图1是现有技术中的立式管壳式蒸发器的结构示意图；
[0021]图2是本实用新型优选实施方式提供的U型套管式蒸发器的结构示意图；
[0022]图3是本实用新型第一优选实施方式提供的加热管的局部结构示意图；
[0023]图4是本实用新型第二优选实施方式提供的加热管的局部结构示意图；
[0024]图5是本实用新型第三优选实施方式提供的加热管的局部结构示意图；
[0025]图6是沿图5中的A-A面所剖得的剖视结构示意图。
[0026]附图标记说明
[0027]10壳体11第一腔室 12第二腔室
[0028]13第三腔室 14管壳进口 15管程出口
[0029]16壳程进口 17壳程出口 18壳程壳体
[0030]19管程壳体 20管板21上管板
[0031]22下管板30换热管31 U型外管
[0032]310支管32内管33盖板
[0033]34侧向通气口 35支撑筋36定位翅片
[0034]37导流凹槽
【具体实施方式】
[0035]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0036]在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、底、顶”通常是相对于U型套管式蒸发器的正常使用时的状态而言的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。
[0037]如图2至图6所示，本实用新型提供一种U型套管式蒸发器，该U型套管式蒸发器包括壳体10、位于该壳体10内的管板20，以及固接到管板20上的换热管30，其中，管板20包括间隔设置的上管板21、下管板22，以将壳体10的内部空间分隔成自下而上布置的第一腔室11、第二腔室12和第三腔室13，换热管30包括固接到上管板21的U型外管31以及固接到下管板22的内管32，具体地，U型外管31可以采用焊接、胀接或胀焊并用的方式安装于上管板21上，而内管32可以采用焊接方式安装于下管板22上，该U型外管31位于第三腔室13内，且和第二腔室12相连通，内管32下端和第一腔室11连通，上端从U型外管31的开口插入并向上延伸，壳体10上具有与第一腔室11连通的管壳进口 14，与第二腔室12连通的管程出口 15，以及分别与第三腔室13连通的壳程进口 16和壳程出口 17。
[0038]首先需要说明的是，本实用新型提供的U型套管式蒸发器在正常使用时是立式放置的，使用时，高温蒸汽从管程进口 14进入第一腔室11后依次穿过相互套设的内管32和U型外管31，然后流入至第二腔室12并从管程出口 15中流出，与此同时，在壳程进口 16中通入冷却液和U型外管31进行热量交换，壳程介质加热被成蒸汽后从壳程出口 17中流出。
[0039]因此，在壳体10上间隔设置分别固接有U型外管31和内管32的上管板21和下管板22，且使得U型外管31套设在内管32的外面，能够使得高温蒸汽从管程进口 14进入第一腔室11后，从内管32的下端向上流动，流经第二腔室12并进入第三腔室13，直至高温蒸汽从内管32的顶端流出和U型外管31的产生直接接触后，才与第三腔室13中的冷流体进行热交换并凝结成液体，由于在此后蒸汽沿着内管32和U型外管31之间的间隙从上向下折返流动的过程中，高温蒸汽和冷流体会一直进行热量交换，因此使得U型外管31上部的温度最高，自上而下温度降低，可实现冷流体在第三腔室13的下部得到加热或蒸发，并在上部进一步被加热，即实现过热，从而兼具加热、蒸发和过热的功能；且U型外管31上端增大了管程的通量，可以增加热量交换的面积，增强了过热的效果；且该U型外管31为普通的U型管，易于弯制；另外，在管程蒸汽返流过程中，蒸汽介质流向和凝液的流动方向一致，有利于凝液向下排出，提高传热效果；此外，由于U型外管31和内管32具有和壳程壳体18相分离的自由端，能够确保管程和壳程之间不存在温差应力。
[0040]为调高第三腔室13中的冷流体与高温蒸汽的热量