本实用新型属于换热设备技术领域，具体涉及了一种带加强板的碳化硅双管板换热器。
背景技术：
换热器是进行热量传递的工艺设备，暖通、压力容器、水处理设备、制药、化工石油等近30多种产业均有涉及到换热器的使用。在腐蚀工况下，碳化硅换热器逐渐替代传统的石墨、搪玻璃换热器，成为腐蚀工况下的首选换热器，但碳化硅换热器的腐蚀介质泄漏也逐渐成为一个不可忽视的问题。
现有技术的碳化硅换热器包括碳化硅换热管以及套设在碳化硅换热管外的壳体，碳化硅换热管内形成流通空间a，壳体和碳化硅换热管之间形成流通空间b，流通空间a、b分别用于流通腐蚀介质或冷媒、热媒，例如流通空间a内流通腐蚀介质，流通空间b内流通冷媒或热媒对腐蚀介质进行换热(本申请后续叙述均以此为例进行描述，实际生产过程中，也可以流通空间a内流通冷媒或热媒，流通空间b内流通腐蚀介质)。壳体的两端设有与碳化硅换热管连通的封头，通过封头向碳化硅换热管内进料或出料。
为保证封头和壳体连接的密闭性，也是为了保证腐蚀介质经过封头只能进入到流通空间a内，而无法进入到流通空间b内，壳体和封头之间安装有管板，碳化硅换热管贯穿管板和封头连通，管板则将壳体两端挡住，壳体和碳化硅换热管之间形成一个封闭的环形空间(即流通空间b)。
根据管板的数量不同，现有技术中，碳化硅换热器分为单管板换热器和双管板换热器两种类型，其中双管板换热器是指在封头靠近壳体的一端固定有外管板，壳体靠近封头的一端固定有内管板，外管板和内管板相互贴合固定。由于封头需要向碳化硅换热管内输入或输出腐蚀介质，则外管板需选用耐腐蚀的材质，一般选择成本较低的聚四氟乙烯材质(也称四氟管板)，而内管板仅需选用普通金属材质(也称金属管板)即可(若是流通空间a内流通冷媒或热媒，流通空间b内流通腐蚀介质，则外管板选用普通金属材质，而内管板选用耐腐蚀的聚四氟乙烯材质)，由于内管板和外管板材质的不同，内管板和外管板的热膨胀系数相差较大(例如聚四氟乙烯的热膨胀系数为碳钢的10倍)，聚四氟乙烯材质的耐热温度不高，当腐蚀介质的温度低于聚四氟乙烯的耐热温度，而只有热媒温度高于聚四氟乙烯的耐热温度时，出于成本考虑，此时使用四氟管板的性价比较高。但热媒和金属管板接触后，金属管板升温将温度传递给四氟管板，导致四氟管板热膨胀，发生热膨胀时，内管板、外管板两者容易产生相对位移，两者之间相互贴合的状态被破坏，密封失效。而一旦密封失效，发生泄漏时会对设备造成严重的腐蚀，甚至发生生产事故。
技术实现要素：
针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种带加强板的碳化硅双管板换热器，以解决热媒和金属管板接触后，金属管板升温将温度传递给四氟管板，导致四氟管板热膨胀的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种带加强板的碳化硅双管板换热器，包括壳体以及设置在壳体两侧的封头，壳体两侧和封头之间均安装有管板组且两个管板组对称设置，管板组包括金属管板和四氟管板；还包括设置在壳体内的碳化硅换热管，碳化硅换热管端部贯穿管板组并和封头连通，金属管板上设有供碳化硅换热管通过的第一管孔，四氟管板上设有供碳化硅换热管通过的第二管孔；第一管孔内设有第一密封结构，第二管孔内设有第二密封结构，金属管板朝向四氟管板的一侧固定有用于对第一密封结构进行限位的加强板，加强板和四氟管板之间设有间隙且间距为加强板厚度的1-1.5倍；加强板上固定有用于隔开加强板和四氟管板的支撑圆筒，支撑圆筒套设在碳化硅换热管外且支撑圆筒的内径大于碳化硅换热管外径，支撑圆筒的外径小于加强板的外径。
相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
设置加强板，热媒接触到金属管板后的热量传递需要经过加强板，通过加强板即可损耗热量传递过程中的部分热量，同时通过支撑圆筒分隔开加强板和四氟管板，加强板上的热量通过支撑圆筒传递，进一步损耗热量，且支撑圆筒和四氟管板的接触面远远小于加强板和四氟管板的接触面，通过减小接触面积，再进一步的减少传递给四氟管板的热量，本方案中，通过在热量传递过程中增大损耗以及减小传递接触面面积，减少四氟管板接收的热量，进而避免四氟管板热量过高发生热膨胀。
加强板和四氟管板的间距为加强板厚度的1-1.5倍，避免间距过大，支撑圆筒对四氟管板的支撑强度不足，也避免间距过小，加强板上的热量更多的通过热辐射传递给四氟管板所导致的隔热效果不足。
附图说明
图1为本实用新型实施例的整体结构的剖视图。
图2为本实用新型实施例的剖视图。
图3为图2中a部分的放大图。
图4为图2中b部分的放大图。
在图中：100、封头；101、第一物料进口；102、螺母；103、螺栓；104、四氟管板；105、加强板；106、金属管板；107、支撑圆筒；108、第二物料进口；109、壳体；110、折流板；111、第二物料出口；112、第一物料出口；113、碳化硅换热管；114、锁紧螺母；115、限位段；116、安装段；117、挡圈；118、密封圈；119、水平段；120、竖直段；121、泄漏槽；122、轴套。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型作进一步详细说明，并给出具体实施方式。
如图1、图2所示，一种带加强板的碳化硅双管板换热器，包括柱状的壳体109，壳体109两端对称设置有封头100，壳体109两侧和封头100之间均安装有管板组且两个管板组对称设置，管板组包括金属管板106和四氟管板104，本实施例中，以封头100靠近壳体109的一端安装有四氟管板104，壳体109靠近封头100的一端安装有金属管板106为例进行叙述，根据金属管板106、四氟管板104的设置，在本实施例中，换热器工作时，碳化硅换热管113内通入腐蚀介质，碳化硅换热管113和壳体109之间通入冷媒或热媒，封头100内表面需衬氟塑料或搪玻璃防腐蚀，金属管板106选用普通金属材质(例如碳钢)，壳体109也选用普通金属材质(例如碳钢)。金属管板106、四氟管板104的外径一致，且金属管板106的外径大于壳体109的外径，封头100靠近壳体109一端的端面呈圆形且该圆形的直径和壳体109外径一致。
金属管板106朝向四氟管板104的一侧固定有加强板105，加强板105选用普通金属材质(例如碳钢)，加强板105和四氟管板104之间设有间隙且间距为加强板105厚度的1-1.5倍。加强板105上固定有用于隔开加强板105和四氟管板104的支撑圆筒107，实际加工时，支撑圆筒107选用普通金属材质(例如碳钢)，支撑圆筒107可和加强板105焊接。支撑圆筒107套设在碳化硅换热管113外，支撑圆筒107的外径小于加强板105的外径，支撑筒的外径等于或大于壳体109的外径，支撑圆筒107的内径大于碳化硅换热管113外径，避免支撑圆筒107的尺寸过小导致的支撑效果不好。四氟管板104上设有环形槽，支撑圆筒107的端部嵌入环形槽内，通过环形槽的设置，在安装时，支撑圆筒107对四氟管板104的径向可进行限位。
壳体109两端的侧壁上、封头100靠近壳体109的一端侧壁上均固定有法兰，法兰上沿周向开设有多组法兰孔，加强板105、金属管板106、四氟管板104上均沿周向开设有多组分别与法兰孔配合的通孔，还包括螺栓103，螺栓103依次穿过壳体109上法兰的法兰孔、金属管板106上的通孔、加强板105上的通孔、四氟管板104上的通孔、封头100上法兰的法兰孔，螺栓103设有多个，沿周向将壳体109上的法兰、金属管板106、加强板105、四氟管板104、封头100上的法兰连接起来，螺栓103的两端均螺纹连接有螺母102。
壳体109中部固定有碳化硅换热管113，金属管板106上设有供碳化硅换热管113通过的第一管孔，四氟管板104上设有供碳化硅换热管113通过的第二管孔，碳化硅换热管113的两端依次插入第一管孔、第二管孔后和封头100连通，第一管孔、第二管孔均包括大径段和小径段，小径段的内径等于碳化硅换热管113的外径，大径段的内径大于碳化硅换热管113的外径，第一管孔的大径段内安装有第一密封结构，第二管孔的大径端内安装有第二密封结构。
结合图3所示，第一密封结构、第二密封结构均包括沿大径段轴向设置的多个挡圈117，相邻挡圈117之间均设有密封圈118，密封圈118、挡圈117均套设在碳化硅换热管113外壁，本实施例中，密封圈118选用o型密封圈。第一密封结构还包括轴套122，轴套122设置在加强板105和挡圈117之间，轴套122的长度为挡圈117长度的1.5-2.5倍。第一密封结构的长度大于大径段的长度，即轴套122、挡圈117、密封圈118的厚度之和大于第一管孔内大径段的长度。第二密封结构还包括锁紧螺母114，锁紧螺母114外壁设有外螺纹且和大径段内壁螺纹连接，锁紧螺母114内壁包括供碳化硅换热管113通过的安装段116和用于对碳化硅换热管113端部进行限位的限位段115，安装段116内径等于碳化硅换热管113外径，限位段115内径小于安装段116内径，具体安装过程中，碳化硅换热管113端部和限位段115的端部之间具有间距，该间距形成的空间为碳化硅换热管113的热膨胀留下一定空间，称为热膨胀空间。
结合图4所示，管板组上设有用于检测壳体109泄漏的泄漏槽121，本实施例中，泄漏槽121开设在金属管板106上，泄漏槽121包括竖直段120和水平段119，发生泄漏时，即第一密封结构密封失效时，壳体109内的介质通过第一管孔流到加强板105、金属管板106之间，并沿着加强板105、金属管板106之间的间隙流入泄漏槽121内，通过检测泄漏槽121处是否存在泄漏，即可检测第一密封结构的密封状态。实际使用时，在加强板105和碳化硅换热管113的连接处也可设置泄漏检测。
以图1中的方向为例，壳体109侧壁左侧下部开设有第二物料进口108，壳体109侧壁右侧上部开设有第二物料出口111，左侧封头100上开设有第一物料进口101，右侧封头100上开设有第一物料出口112。壳体109内壁上下侧交错固定有若干折流板110，折流板110的高度大于壳体109内壁的半径，折流板110上开设有供碳化硅换热管113通过的连接孔，通过折流板110的设置，一方面对物料流动进行一定阻碍，使得物流在壳体109内停留时间延长，增强换热效果；另一方面通过折流板110的阻碍在一定程度上限制物料回流。
本申请的带加强板105的碳化硅双管板换热器在组装时，以壳体109左端组装为例，将碳化硅换热管113插入折流板110上的连接孔内。先在壳体109左端外壁安装法兰，然后将螺栓103插入该法兰的法兰孔内，通过螺栓103的导向安装金属管板106，将第一密封结构安装至第一管孔内，然后安装加强板105，使得加强板105和金属管板106相贴合，第一密封结构的长度大于第一管孔大径段的长度，则加强板105挤压轴套122，使得密封圈118变形抱紧碳化硅换热管113，密封效果更好。安装四氟管板104时，使得环形槽和支撑圆筒107插接配合，四氟管板104和支撑圆筒107相抵，在第二管孔内安装第二密封结构，通过锁紧螺母114和四氟管板104的螺纹配合，将挡圈117、密封圈118抵在第二管孔内，使得密封圈118变形抱紧碳化硅换热管113。最后将封头100上法兰的法兰孔和螺栓103配合，然后旋紧螺母102，使得封头100、四氟管板104、支撑圆筒107、加强板105、金属管板106、壳体109依次抵紧贴合。
本方案中，第一密封结构、第二密封结构分开设置，便于分别拆卸维修，加强板105的作用为压紧轴套122，进而抵紧第一密封结构，相比将轴套122设置较长以插入第二管孔内和第二密封结构相抵进而抵紧第一密封结构，在拆卸时，第二密封结构就需要重新安装，且由于轴套122需要插入第一管孔、第二管孔内，对第一管孔、第二管孔的加工要求较高，而本申请中通过设置加强板105压紧轴套122，将第一密封结构、第二密封结构完全分开设置，在维修时即可分别拆卸维修，降低拆卸成本，而加强板105的设置也可以对金属管板106的强度进行加强。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
1.一种带加强板的碳化硅双管板换热器，包括壳体以及设置在壳体两侧的封头，壳体两侧和封头之间均安装有管板组且两个管板组对称设置，管板组包括金属管板和四氟管板；还包括设置在壳体内的碳化硅换热管，碳化硅换热管端部贯穿管板组并和封头连通，金属管板上设有供碳化硅换热管通过的第一管孔，四氟管板上设有供碳化硅换热管通过的第二管孔；其特征在于：所述第一管孔内设有第一密封结构，第二管孔内设有第二密封结构，金属管板朝向四氟管板的一侧固定有用于对第一密封结构进行限位的加强板，加强板和四氟管板之间设有间隙且间距为加强板厚度的1-1.5倍；加强板上固定有用于隔开加强板和四氟管板的支撑圆筒，支撑圆筒套设在碳化硅换热管外且支撑圆筒的内径大于碳化硅换热管外径，支撑圆筒的外径小于加强板的外径。
2.根据权利要求1所述的一种带加强板的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述四氟管板上设有环形槽，支撑圆筒的端部嵌入环形槽内。
3.根据权利要求1所述的一种带加强板的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述第一管孔、第二管孔均包括大径段和小径段，小径段的内径等于碳化硅换热管的外径，大径段的内径大于碳化硅换热管的外径，第一密封结构安装在第一管孔的大径段内，第二密封结构安装在第二管孔的大径端内；第一密封结构的长度大于大径段的长度。
4.根据权利要求3所述的一种带加强板的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述第一密封结构、第二密封结构均包括沿大径段轴向设置的多个挡圈，相邻挡圈之间均设有密封圈，密封圈、挡圈均套设在碳化硅换热管外壁。
5.根据权利要求4所述的一种带加强板的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述第一密封结构还包括轴套，轴套设置在加强板和挡圈之间。
6.根据权利要求5所述的一种带加强板的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述轴套的长度为挡圈长度的1.5-2.5倍。
7.根据权利要求4所述的一种带加强板的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述第二密封结构还包括锁紧螺母，锁紧螺母外壁设有外螺纹且和大径段内壁螺纹连接，锁紧螺母内壁包括供碳化硅换热管通过的安装段和用于对碳化硅换热管端部进行限位的限位段，限位段内径小于安装段内径，安装段内径等于碳化硅换热管外径。
8.根据权利要求7所述的一种带加强板的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述碳化硅换热管端部和限位段端部之间具有间距。
9.根据权利要求1所述的一种带加强板的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述管板组上设有用于检测壳体泄漏的泄漏槽。
10.根据权利要求1所述的一种带加强板的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述壳体内壁固定有若干用于防止流入壳体内的介质回流的折流板。
技术总结