一種初冷器換熱管試驗裝置及試驗方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種初冷器換熱管試驗裝置及試驗方法，裝置包括箱體、管箱及換熱管，箱體上端蓋設管程介質入口，下端蓋設管程介質出口；箱體兩側分別設管箱，管箱上分別設管箱蓋，且一側管箱蓋設有管程介質入口，另一側管箱蓋設有管程介質出口；箱體內水平設置多根換熱管，換熱管兩端分別與兩側管箱的內部連通；管箱內通過隔板分為多個獨立空間，管程介質入口、管箱的各個獨立空間、換熱管及管程介質出口之間形成多次往返的管程介質流道。本發(fā)明實現(xiàn)了在同一試驗裝置內對多種類型換熱管進行試驗，每次試驗可采用多根換熱管進行，更利于試驗數(shù)據(jù)的采集及對不同類型換熱管換熱效果進行對比分析，試驗裝置操作方便，試驗結果準確可靠。
【專利說明】
一種初冷器換熱管試驗裝置及試驗方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種換熱管試驗設備，尤其涉及一種對管、殼程為垂直交叉流動型，一次安裝多根換熱管進行試驗，并可對多種換熱管進行對比分析的換熱器試驗裝置及試驗方法。
【背景技術】
[0002]在焦化領域中，常采用橫管式煤氣初冷器對煤氣進行冷卻，煤氣流與冷卻水管呈垂直交叉型流動。隨著焦爐的大型化，煤氣的處理量越來越大，所需的初冷器換熱面積越來越大，這會造成初冷器體積增大，占地面積擴大。為了提高初冷器的換熱能力，減小初冷器的體積，需要采用高效強化換熱管來代替光管。
[0003]為了更好的研究各種高效強化換熱管的性能，需要有一個設計合理的試驗裝置對其性能進行測試。目前，常用換熱器試驗設備多采用對單根換熱管進行試驗的方式，在很多工況下測得的數(shù)據(jù)往往變化較小，不利于讀數(shù)的觀測和記錄。因此急需設計一套可對多根換熱管進行試驗的裝置，使其測得的讀數(shù)便于觀測和記錄，同時又可對多種換熱管的換熱能力進行對比分析的試驗裝置。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明提供了一種初冷器換熱管試驗裝置及試驗方法，可實現(xiàn)在同一試驗裝置內對多種類型的換熱管進行對比試驗，每次試驗可采用多根換熱管進行，更利于試驗數(shù)據(jù)的采集及對不同類型換熱管換熱效果進行分析比較，試驗裝置操作方便，試驗結果準確可靠。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案實現(xiàn):
[0006]—種初冷器換熱管試驗裝置，包括箱體、管箱及換熱管，所述箱體頂部可拆卸地設有上端蓋，箱體底部可拆卸地設有下端蓋，上端蓋設管程介質入口，下端蓋設管程介質出口；箱體兩側分別設管箱，管箱上分別可拆卸地設管箱蓋，且一側管箱蓋設有管程介質入口，另一側管箱蓋設有管程介質出口；箱體內水平設置多根換熱管，換熱管兩端分別與兩側管箱的內部連通；管箱內通過隔板分為多個獨立空間，管程介質入口、管箱的各個獨立空間、換熱管及管程介質出口之間形成多次往返的管程介質流道。
[0007]所述上端蓋/下端蓋與箱體之間、管箱蓋與管箱之間分別通過法蘭結構連接并采用螺栓固定。
[0008]所述上端蓋沿縱向均勻設置多個殼程介質入口，下端蓋對應設置多個殼程介質出
□ O
[0009]所述上端蓋內設篩板。
[0010]所述換熱管在箱體內交錯排列，換熱管兩端穿過箱體側板上開設的定位孔后伸入兩側管箱內，并在管箱一側通過鎖緊螺母和墊片鎖緊固定。
[0011]所述管箱蓋上與隔板對應安裝位置處設固定槽，隔板一側插入固定槽中，另一側頂緊在箱體側板上形成密閉的獨立空間。
[0012]所述管箱蓋端面為外凸的弧面。
[0013]所述箱體外側沿縱向設有多圈加固筋。
[0014]基于一種初冷器換熱管試驗裝置的試驗方法，包括如下步驟:
[0015]I)將試驗用的換熱管截取適當長度，兩端加工出與鎖緊螺母相配合的管螺紋；
[0016]2)將上端蓋從箱體上取下，將管箱蓋分別從兩側的管箱上取下，將試驗用的換熱管逐根安裝到箱體中:先將換熱管兩端分別穿過箱體側板上的定位孔并伸入管箱中，再從對應的管箱一側分別用鎖緊螺母和墊片鎖緊固定；
[0017]3)將隔板分別插入管箱蓋上的固定槽中，然后將管箱蓋固定到管箱上；
[0018]4)將上端蓋安裝到箱體上；
[0019]5)殼程介質輸入管道連接殼程介質入口，殼程介質輸出管道連接殼程介質出口 ；管程介質輸入管道連接管程介質入口，管程介質輸出管道連接管程介質出口；以上連接確認無誤后，開始試驗；
[0020]6)管程介質從管程介質入口進入，在管程介質流道內經多次住返后，從管程介質出口流出；殼程介質從殼程介質入口進入，經過篩板均布后進入殼程空間，與管程介質換熱后由殼程介質出口流出；在管程介質/殼程介質的入口 /出口處分別測量流體介質的溫度、壓力和流量，并記錄相關數(shù)據(jù)用于后續(xù)分析處理；
[0021]7)—種換熱管一次安裝后可進行一次或多次試驗，試驗結束后試驗裝置冷卻到室溫后更換另一種換熱管重新試驗;此時先卸下兩側的管箱蓋，松開鎖緊螺母后取出試驗完的換熱管，更換另一種換熱管后，按照步驟3)?步驟6)重新進行試驗；
[0022]8)需要進行對比的多種換熱管全部試驗完成后，根據(jù)在同樣試驗條件下獲得的多組數(shù)據(jù)，可方便地對多種換熱管的換熱能力進行對比分析。
[0023]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0024]I)本發(fā)明所述初冷器換熱管試驗裝置的結構實現(xiàn)了管、殼程流體的垂直交叉流動，很好的模擬了初冷器的工況;管、殼程內可通過液體、氣體或蒸汽等流動介質，適用于更多工況下的換熱管試驗；
[0025]2)可方便地實現(xiàn)換熱管的更換，在同一試驗裝置內就可對不同類型的換熱管進行試驗，節(jié)約了試驗設備投資；
[0026]3)該試驗裝置的結構有效保證了管、殼程之間的密封，殼側介質分布均勻，試驗得到的數(shù)據(jù)變化明顯，更便于采集記錄，方便對比分析不同類型換熱管傳熱性能的差異。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明所述初冷器換熱管試驗裝置的立體結構示意圖。
[0028]圖2是本發(fā)明所述初冷器換熱管試驗裝置的主視圖及管程介質流動方向示意圖。
[0029]圖3是本發(fā)明所述換熱管與箱體側板固定連接的示意圖。
[0030]圖4是本發(fā)明所述管箱蓋的結構示意圖。
[0031]圖中:1.上端蓋2.箱體3.管箱4.管箱蓋5.下端蓋6.殼程介質入口7.殼程介質出口 8.換熱管9.隔板10.管程介質入口 11.管程介質出口 12.篩板13.管板14.墊片15.鎖緊螺母16.加固筋17.固定槽
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明:
[0033]如圖1及圖2所示，本發(fā)明所述一種初冷器換熱管試驗裝置，包括箱體2、管箱3及換熱管8，所述箱體2頂部可拆卸地設有上端蓋I，箱體2底部可拆卸地設有下端蓋5，上端蓋I設管程介質入口 6，下端蓋5設管程介質出口 7;箱體2兩側分別設管箱3，管箱3上分別可拆卸地設管箱蓋4，且一側管箱蓋4設有管程介質入口 10，另一側管箱蓋4設有管程介質出口 11;箱體2內水平設置多根換熱管8，換熱管8兩端分別與兩側管箱3的內部連通;管箱3內通過隔板9分為多個獨立空間，管程介質入口 10、管箱3的各個獨立空間、換熱管8及管程介質出口 11之間形成多次往返的管程介質流道。
[0034]所述上端蓋I/下端蓋5與箱體2之間、管箱蓋4與管箱3之間分別通過法蘭結構連接并采用螺栓固定。
[0035]所述上端蓋I沿縱向均勻設置多個殼程介質入口6，下端蓋5對應設置多個殼程介質出口 7。
[0036]所述上端蓋I內設篩板12。
[0037]所述換熱管8在箱體2內交錯排列，換熱管8兩端穿過箱體2側板上開設的定位孔后伸入兩側管箱3內，并在管箱3—側通過鎖緊螺母15和墊片14鎖緊固定。(如圖3所示)
[0038]所述管箱蓋4上與隔板9對應安裝位置處設固定槽17(如圖4所示)，隔板9一側插入固定槽17中，另一側頂緊在箱體2側板上形成密閉的獨立空間。
[0039 ]所述管箱蓋4端面為外凸的弧面。
[0040]所述箱體2外側沿縱向設有多圈加固筋16。
[0041 ]基于一種初冷器換熱管試驗裝置的試驗方法，包括如下步驟:
[0042]I)將試驗用的換熱管8截取適當長度，兩端加工出與鎖緊螺母15相配合的管螺紋；
[0043]2)將上端蓋I從箱體2上取下，將管箱蓋4分別從兩側的管箱3上取下，將試驗用的換熱管8逐根安裝到箱體2中:先將換熱管8兩端分別穿過箱體2側板上的定位孔并伸入管箱3中，再從對應的管箱3—側分別用鎖緊螺母15和墊片14鎖緊固定；
[0044]3)將隔板9分別插入管箱蓋4上的固定槽17中，然后將管箱蓋4固定到管箱3上；
[0045]4)將上端蓋I安裝到箱體2上；
[0046]5)殼程介質輸入管道連接殼程介質入口6，殼程介質輸出管道連接殼程介質出口7;管程介質輸入管道連接管程介質入口 10，管程介質輸出管道連接管程介質出口 11;以上連接確認無誤后，開始試驗；
[0047]6)管程介質從管程介質入口 10進入，在管程介質流道內經多次住返后，從管程介質出口 11流出；殼程介質從殼程介質入口6進入，經過篩板12均布后進入殼程空間，與管程介質換熱后由殼程介質出口 7流出；在管程介質/殼程介質的入口/出口 11、12、6、7處分別測量流體介質的溫度、壓力和流量，并記錄相關數(shù)據(jù)用于后續(xù)分析處理；
[0048]7)—種換熱管8—次安裝后可進行一次或多次試驗，試驗結束后試驗裝置冷卻到室溫后更換另一種換熱管8重新試驗;此時先卸下兩側的管箱蓋4，松開鎖緊螺母15后取出試驗完的換熱管8，更換另一種換熱管8后，按照步驟3)?步驟6)重新進行試驗；
[0049]8)需要進行對比的多種換熱管8全部試驗完成后，根據(jù)在同樣試驗條件下獲得的多組數(shù)據(jù)，可方便地對多種換熱管8的換熱能力進行對比分析。
[0050]如圖1、圖2所示，是本發(fā)明所述初冷器換熱管試驗裝置的一種具體結構形式。圖中，箱體2和管箱3均采用方形結構，為了保證殼程介質分布均勻，上端蓋I上設有3個殼程介質入口 6，下端蓋5上設有3個殼程介質出口 7，且上端蓋I內還設有篩板12。管程介質入口 10設在左側管箱3的下部，管程介質出口 11設在右側管箱3的上部;每個管箱3內通過隔板9分隔為3個獨立空間，管程介質入口 10或管程介質出口 11對應的獨立空間分別通過I排5根換熱管8連通，另外的管箱3獨立空間分別連通2排共10根換熱管8，換熱管8—共為25根，管程介質入口 10、管箱3的各個獨立空間、換熱管8及管程介質出口 11之間形成5次往返的管程介質流道。
[0051]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種初冷器換熱管試驗裝置，其特征在于，包括箱體、管箱及換熱管，所述箱體頂部可拆卸地設有上端蓋，箱體底部可拆卸地設有下端蓋，上端蓋設管程介質入口，下端蓋設管程介質出口；箱體兩側分別設管箱，管箱上分別可拆卸地設管箱蓋，且一側管箱蓋設有管程介質入口，另一側管箱蓋設有管程介質出口；箱體內水平設置多根換熱管，換熱管兩端分別與兩側管箱的內部連通;管箱內通過隔板分為多個獨立空間，管程介質入口、管箱的各個獨立空間、換熱管及管程介質出口之間形成多次往返的管程介質流道。2.根據(jù)權利要求1所述的一種初冷器換熱管試驗裝置，其特征在于，所述上端蓋/下端蓋與箱體之間、管箱蓋與管箱之間分別通過法蘭結構連接并采用螺栓固定。3.根據(jù)權利要求1所述的一種初冷器換熱管試驗裝置，其特征在于，所述上端蓋沿縱向均勻設置多個殼程介質入口，下端蓋對應設置多個殼程介質出口。4.根據(jù)權利要求1所述的一種初冷器換熱管試驗裝置，其特征在于，所述上端蓋內設篩板。5.根據(jù)權利要求1所述的一種初冷器換熱管試驗裝置，其特征在于，所述換熱管在箱體內交錯排列，換熱管兩端穿過箱體側板上開設的定位孔后伸入兩側管箱內，并在管箱一側通過鎖緊螺母和墊片鎖緊固定。6.根據(jù)權利要求1所述的一種初冷器換熱管試驗裝置，其特征在于，所述管箱蓋上與隔板對應安裝位置處設固定槽，隔板一側插入固定槽中，另一側頂緊在箱體側板上形成密閉的獨立空間。7.根據(jù)權利要求1所述的一種初冷器換熱管試驗裝置，其特征在于，所述管箱蓋端面為外凸的弧面。8.根據(jù)權利要求1所述的一種初冷器換熱管試驗裝置，其特征在于，所述箱體外側沿縱向設有多圈加固筋。9.基于權利要求1所述的一種初冷器換熱管試驗裝置的試驗方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)將試驗用的換熱管截取適當長度，兩端加工出與鎖緊螺母相配合的管螺紋； 2)將上端蓋從箱體上取下，將管箱蓋分別從兩側的管箱上取下，將試驗用的換熱管逐根安裝到箱體中:先將換熱管兩端分別穿過箱體側板上的定位孔并伸入管箱中，再從對應的管箱一側分別用鎖緊螺母和墊片鎖緊固定； 3)將隔板分別插入管箱蓋上的固定槽中，然后將管箱蓋固定到管箱上； 4)將上端蓋安裝到箱體上； 5)殼程介質輸入管道連接殼程介質入口，殼程介質輸出管道連接殼程介質出口；管程介質輸入管道連接管程介質入口，管程介質輸出管道連接管程介質出口；以上連接確認無誤后，開始試驗； 6)管程介質從管程介質入口進入，在管程介質流道內經多次住返后，從管程介質出口流出；殼程介質從殼程介質入口進入，經過篩板均布后進入殼程空間，與管程介質換熱后由殼程介質出口流出；在管程介質/殼程介質的入口 /出口處分別測量流體介質的溫度、壓力和流量，并記錄相關數(shù)據(jù)用于后續(xù)分析處理； 7)—種換熱管一次安裝后可進行一次或多次試驗，試驗結束后試驗裝置冷卻到室溫后更換另一種換熱管重新試驗;此時先卸下兩側的管箱蓋，松開鎖緊螺母后取出試驗完的換熱管，更換另一種換熱管后，按照步驟3)?步驟6)重新進行試驗； 8)需要進行對比的多種換熱管全部試驗完成后，根據(jù)在同樣試驗條件下獲得的多組數(shù)據(jù)，可方便地對多種換熱管的換熱能力進行對比分析。
【文檔編號】G01N25/20GK105866169SQ201610356793
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】梁有儀, 李晶晶, 邱紅, 于濤, 段有龍
【申請人】中冶焦耐工程技術有限公司