CN101216262A - 一种连续螺旋折流板双壳程组合异形管管束换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种连续螺旋折流板双壳程组合异形管管束换热器，其一端的封头上设有管程进口和管程出口，管板之间还设有管束之一和管束之二；管束之一由多个传热管之一构成，布置在中心管与壳体之间；管束之二由多个传热管之二构成，布置在中心管内；传热管之一为非光滑壁面的异形管，传热管之二为螺旋扁管；定距管和管束之一穿过螺旋折流板，其两头分别与管板相连接，螺旋折流板由定距管固定；管束之二的两头也分别与管板相连接；中心管上开有分别与换热器的壳程进口和壳程出口相对应的两缺口。本发明的换热器采用两个具有不同传热管结构的管束，流体反混少、不存在流动死区、旁路流及泄漏流影响小，能充分利用壳体直径布置传热管，传热系数高。

Description

一种连续螺旋折流板双壳程组合异形管管束换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，特别涉及一种连续螺旋折流板换热器。

背景技术

工业上使用的换热器有多种结构，在管间支撑物结构方面，主要有单弓折流板、双弓折流板以及碟环折流板等，目前常用的换热器以单弓折流板支撑管束的结构较多，且传热管主要为光滑传热管。在弓形折流板换热器中，流体在折流板间往返折流冲刷管束，因折流造成的流体形体阻力大、压降高，且容易引起管束的振动破坏。同时，光滑管的传热系数较低，也导致了换热器传热性能差。流体在壳程螺旋流动具有流动均匀、压降低且不易引起管束振动的优点，采用螺旋折流板作为管间支撑结构的换热器能克服弓型折流板换热器的固有缺点，通过螺旋折流板与异形管的搭配，可进一步提高换热器的传热性能。目前，螺旋折流板换热器主要包括两大类，一类是不设中心管的不连续螺旋折流板换热器，另一类是设有中心管的连续螺旋折流板换热器。不连续的螺旋折流板一般是由多块扇形平板组成(见公开于2004年07月14日的中国专利03213481.9和公开于2004年11月10的中国专利200320106763.1)，相邻两块扇形板之间存在三角形缺口，存在漏流问题及阻力增加。设有中心管的连续螺旋折流不存在以上问题，且换热器的装配更简单。其原因是螺旋折流板固定在中心管上，壳程管束装配时传热管更易于在螺旋折流板的管孔中穿过。但现有连续螺旋折流板换热器的中心管主要是用于支撑螺旋折流板，中心管内没有布置管束(见见公开于2004年08月04日的中国专利03214056.8和公开于2006年01月11日的中国专利200510043033.5)，由于中心管的直径通常是换热器壳体直径的20％～40％，这使得单位壳体直径内布管数量减少，换热器传热面积也减少，尤其是对于壳体直径较大的换热器，损失的面积就更多，换热器的传热性能下降也更多。

发明内容

本发明的目的在于克服现有连续螺旋折流板换热器的上述缺点，提供一种连续螺旋折流板双壳程组合异形管管束换热器，换热面积明显提高。

本发明通过如下技术方案实现：

本发明的连续螺旋折流板双壳程组合异形管管束换热器包括封头、壳体、连续螺旋折流板、传热管之一和、中心管，定距管、管板，在管板之间设有连续螺旋折流板、中心管、传热管之一和及定距管，定距管和传热管之一穿过连续螺旋折流板，其两头分别与管板相连接，中心管和传热管之二的两头也分别与管板相连接，连续螺旋折流板由定距管固定，在封头上设有管程进口和管程出口，在壳体上设有壳程进口和壳程出口，且在换热器的壳程进口和出口对应的中心管位置开有缺口，引导流体进入中心管内并在管束之二的壳程流动；传热管之一的管壁外表面是不光滑结构，采用连续螺旋折流板进行支撑。传热管之一为低肋管、花瓣管、螺旋槽管、横纹管或缩放管。传热管之一排布可以为三角形布管、转角三角形布管、正方形布管、转角正方形布管或同心圆布管。换热器可以为固定管板式、浮头式或U型管式等结构形式。

上述管束之一的传热管为非光滑壁面的异形管，可以为二维翅片的低肋管、非连续三维翅片的花瓣管、横纹管或螺旋槽管、缩放管。管束之二的传热管为螺旋扁管，这是一种非圆形横截面的异形管，该传热管是以圆管为基管，经压扁后扭曲成型，其横截面为椭圆形，多根螺旋扁管沿管轴方向点接触相互支撑形成管束，无需折流板支撑。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、在连续螺旋折流板换热器的中心管内布置传热管，充分利用壳体直径，增加传热面积，总传热系数提高；

2、置于中心管内的传热管为螺旋扁管，多根螺旋扁管沿管轴方向点接触相互支撑形成管束，无需支撑折流板，结构简单。在螺旋扁管管束中，管内、外流体均呈纵向旋转流动，压降低，管壁流体的边界层不断被破坏，湍动强烈，传热系数高。

3、两管束采用不同结构的传热管进行组合，实现传热强化。与现有连续螺旋折流板换热器相比，在相同条件下，本发明的连续螺旋折流板双壳程组合异形管管束换热器总传热系数可提高30％以上。

附图说明

图1为本法明的固定管板式连续螺旋折流板双壳程组合异形管管束换热器结构示意图。

图2设有中心管的连续螺旋折流板管束之一的结构示意图。

图3开有缺口的中心管结构示意图。

图4置于中心管内的螺旋扁管及其横截面示意图。

图5为二维翅片低肋管的轴向剖面图。

图6a为三维翅片花瓣管的结构示意图，三维翅片参数分别为翅片高h、翅片距p1和翅片间隙P2；图6b为三维翅片花瓣管的径向横截面图。

图7为螺旋槽管的轴向剖面图。

图8为横纹管的轴向剖面图。

图9为缩放管的轴向剖面图。

图10为管束之一的同心圆布管图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，但本发明的实施方式不限于此。

如附图1所示，本实施例中连续螺旋折流板双壳程组合异形管管束换热器主要由封头1、壳程进口2、壳体3、连续螺旋折流板4、管束之一中的传热管之一5、定距管6、管板7、管程出口8、管程进口9、壳程出口10所组成、中心管11、管束之二中的传热管之二12。在管板7之间设有连续螺旋折流板4、传热管之一5、定距管6，中心管11和传热管之二12。传热管之一5和定距管6穿过连续螺旋折流板4，其两头分别与管板7相连接，连续螺旋折流板4由定距管6固定。中心管11和传热管之二12，其两头也分别与管板7相连接。图1所示为固定管板换热器。

如附图2、3所示，螺旋折流板4为连续连续的螺旋结构，且管束的中心设有中心管11。在与壳程进口和出口对应位置处，中心管上开有缺口，引导流体从中心管内进出。

如附图4所示，螺旋扁管是以圆管为基管，经压扁后扭曲成型的，其横截面为椭圆形，多根螺旋扁管沿管轴方向点接触相互支撑形成管束之二，没有支撑折流板。在不同位置处螺旋扁管的横截面均为椭圆形。

图5至图7、8、9分别为二维翅片低肋管、螺旋槽管、横纹管、缩放管的轴向剖面图，这些都可作为管束之一的传热管。

图6为三维翅片花瓣管的横截面图和翅片结构示意图，该管也可作为管束之一的传热管。以上所有传热管的金属可以是碳钢、不锈钢、有色金属和合金。

如图10所示，管束之一的传热管可以按同心圆形式排布。

Claims (10)

1.一种连续螺旋折流板双壳程组合异形管管束换热器，包括壳体(3)、管板(7)和封头(1)，管板(7)之间设有连续螺旋折流板(4)、中心管(11)及定距管(6)；所述换热器一端的封头(1)上设有管程进口(9)和管程出口(8)，其特征在于：管板(7)之间还设有管束之一和管束之二，管束之一布置在中心管(11)与壳体(3)之间，管束之二布置在中心管(11)内；所述管束之一由多个传热管之一(5)构成，管束之二由多个传热管之二(12)构成；定距管(6)和管束之一穿过螺旋折流板(4)，其两头分别与管板(7)相连接，螺旋折流板(4)由定距管(6)固定；管束之二的两头也分别与管板(7)相连接；在壳体(3)上设有壳程进口(10)和壳程出口(2)；中心管(11)上开有分别与换热器的壳程进口(10)和壳程出口(2)相对应的两缺口。

2.根据权利1所述的换热器，其特征在于所述的传热管之一(5)为粗糙壁面的异形管。

3.根据权利1所述的换热器，其特征在于所述的传热管之一(5)为二维翅片的低肋管。

4.根据权利1所述的换热器，其特征在于所述的传热管之一(5)为三维翅片的花瓣管。

5.根据权利1所述的换热器，其特征在于所述的传热管之一(5)为横纹管或螺旋槽管。

6.根据权利1所述的换热器，其特征在于所述的传热管之一(5)为缩放管。

7.根据权利1所述的换热器，其特征在于所述的传热管之二(12)为椭圆形横截面的异形管。

8.根据权利1所述的换热器，其特征在于所述的传热管之二(12)为螺旋扁管。

9.根据权利1所述的换热器，其特征在于所述管束之一中的多个传热管为三角形布管、转角三角形布管、正方形布管、转角正方形布管或同心圆布管。

10.根据权利8所述的换热器，其特征在于所述螺旋扁管是以圆管为基管，经压扁后扭曲成型的，其横截面为椭圆形，多根螺旋扁管沿管轴方向点接触相互支撑形成管束之二。

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