CN101782339B - 螺旋盘管式换热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种螺旋盘管式换热装置，它包括带有介质进出口及中心管的筒体，筒体内多根螺旋盘管并排无隙设置后以中心管为轴心呈螺旋渐开状；螺旋盘管组的外壁与筒体内壁间为一螺旋渐开状管外通道；由螺旋盘管组与中心管组成螺旋渐开状管内通道，两介质分别于两相互独立的螺旋渐开状通道内进行逆向流换热。该装置在不增加管道长度的前提下，换热面积大大增加，换热效率、能源利用度提高，管壁厚度减小，结构紧凑、体小质轻，承压能力高，密封效果好，不发生串流现象。本发明适用于能源、石油、化工、日常生活等领域，可作为锅炉、热水器、冷却塔等器件的热交换装置，也可单独使用，在不同温度的气-气、液-液或气-液两流体间进行热交换。

Description

螺旋盘管式换热装置
技术领域
本发明属于一种不同温度介质间进行热交换的装置，具体地说是一种螺旋盘管式换热装置。
背景技术
在能源、石油、化工等行业及居民日常生活中都会用到热交换装置，现有热交换装置包括管壳式、套管式、螺旋板式等，换热器按其冷热流体相互间的流动方式来分，包括顺流、逆流、交叉流等方式；按冷热流体各自的流动方式可分为管内直流、波流、旋流，管外绕流、折流、旋流等。其中，冷热流体相互逆流且各自旋流为换热效果较理想的一种方式，螺旋板式换热器就属于此类，如中国发明专利ZL992082013公开了一种“螺旋板换热器”，由冷、热媒进出口与螺旋式卷曲的换热板构成，在其结构中有冷媒、热媒两个螺旋通道，冷热媒间可逆流换热，但螺旋板式换热器存在如下弊病：
①对换热板的强度要求较高，厚度要求是：一般碳钢板为4mm，不锈钢板为3mm，承压能力有限，另因体大量重，耗材严重，且影响换热效率，导致能源浪费；
②两通道内存在压差时，压力小的一侧的螺旋板在强度上也需按照压力大的一侧进行设计，这种情况导致压差过大时，存在材料浪费现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题，是提供一种螺旋盘管式换热装置，螺旋盘管内为一介质通道，管外壁与壳体间形成另一螺旋介质通道，要进行热交换的两介质相互逆向、旋流换热。该换热装置较之螺旋板换热器在不增加管道长度的前提下，换热面积大大增加，换热效率、能源利用度提高，管壁厚度减小，结构紧凑、体小质轻，承压能力高，密封效果好，不发生串流现象。
本发明要解决上述的技术问题，是通过以下的技术方案得以实现的：
一种螺旋盘管式换热装置，包括带有一次介质进、出口与二次介质进、出口的筒体，筒体内设有中心管、以中心管为轴心呈螺旋渐开状的螺旋盘管，螺旋盘管于轴心一端与中心管相连通，所述螺旋盘管有至少两根，管间并排无隙设置成螺旋盘管组，位于螺旋盘管组边缘处的两根外端螺旋盘管分别于垂直于中心管的外侧壁处与筒体相应处的内壁间无隙固定联接；螺旋盘管组的外壁与筒体内壁间为一螺旋渐开状管外通道；由螺旋盘管组与中心管组成螺旋渐开状管内通道；管内通道与管外通道其中之一接于一次介质的进、出间口间，相应地另一通道接于二次介质的进、出间口间。
作为本发明的优化，所述相邻螺旋盘管间于它们的螺旋渐开线的相应螺旋圈处焊接固定。
所述螺旋盘管组的螺旋盘管相互错置地与中心管相接通。
位于螺旋盘管组边缘处的两根外端螺旋盘管各自的螺旋渐开线的圈间固定联接有圆钢，即该两根外端螺旋盘管各自的螺旋渐开线的圈间缝隙处设有一螺旋渐开状的圆钢，该两根外端螺旋盘管分别与相应圆钢固联为一无隙环形盘面。
所述圆钢与外端螺旋盘管间焊接固定。
本发明的工作过程：进行换热的两种温度不同的介质分别于入口处通入，并于各自的旋流通道中进行逆流热交换，并经介质出口流出。管内宜通高温、高压流体，相应地管外宜通低压、低温的流体。该换热装置可用气-气、液-液、气-液间的热交换。
本发明的结构特点是：
①管内通道与管外通道均为螺旋渐开状流体通道，可实现一次介质与二次介质均可逆向、旋流前进，进行热交换。该换热装置较之螺旋板换热器在不增加管道长度的前提下，因换热面积大大增加，且因为是逆流热交换，故换热效率、能源利用度提高；管壁厚度减小，结构紧凑、体小质轻，承压能力高。
②相邻螺旋盘管间焊接固定，密封效果好，不发生串流现象。
③螺旋盘管相互错置地与中心管相接通，可保证中心管的受力均匀，不易出现漏点，从而不发生串流现象。强度不受影响，
④外端螺旋盘管螺旋渐开线的圈间固联圆钢，圆钢的直径为圆间间距，用于保证管外通道的径向尺寸。环形盘面的内环为中心管的外径处。
⑤圆钢与外端螺旋盘管间焊接固定，可进一步保证密封效果与整个螺旋体的强度、承压能力，不易变形，延长使用寿命。
⑥适用于两通道压差大的情况，由于螺旋盘管承压能力高，所以管内通高压介质，管外通低压介质。
综上，本发明与现有技术相比其所取得的技术进步在于：两介质于各自的螺旋状通道内逆流行进实现换热，较之螺旋板换热器在不增加管道长度的前提下，换热面积大大增加，换热效率、能源利用度提高，管壁厚度减小，结构紧凑、体小质轻，承压能力高，密封效果好，不发生串流现象。
本发明适用于能源、石油、化工、日常生活等领域，可作为锅炉、热水器、冷却塔等器件的热交换装置，也可单独使用，用来使不同温度的两流体间的热交换。
本发明下面将结合说明书附图及具体实施例作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例一的主视图；
图2为图1的左视图；
图3是图2的I-I视图的放大图；
图4是图2的局部放大图；
图5为图4的侧视图；
图6为本发明实施例二的主视图；
图7为图6的俯视图；
图8为图7中中心隔板的右视图。
图中：1-鞍座，2-接管，3-堵板，4-接管，5-法兰，6-筒体，7-接管，8-半管，9-角钢，10-铭牌座，11-连接板，12、121、122-圆钢，13、131、132-螺旋盘管，14-螺旋盘管组，15-中心管，16-中心隔板；A为一次介质入口，B为一次介质出口，C为二次介质入口，D为二次介质出口；A-D标注旁箭头表示流体流动方向。
具体实施方式
实施例一
图1--图5所示为一种卧式螺旋盘管式换热装置，金属质。
该换热装置包括带有一次介质入口A与出口B、二次介质入口C与出口D的筒体6，如图1所示。参考图2，筒体6内设有中心管15为轴心呈螺旋渐开状的螺旋盘管13，螺旋盘管13于轴心一端与中心管相连通。
参考图3，螺旋盘管13有多根，它们并排无隙设置成螺旋盘管组14，螺旋盘管13于外壁上中心管15上相互错设置(参考图2、图4、图5)。相邻螺旋盘管13间于它们的螺旋渐开线的相应螺旋圈处焊接固定。
位于螺旋盘管组14边缘处的两根外端螺旋盘管131、132各自的螺旋渐开线的圈间固定焊接有圆钢121、122：即该两根外端螺旋盘管131、132各自的螺旋渐开线的圈间缝隙处焊有一螺旋渐开状的圆钢121、122。该两根外端螺旋盘管131、132分别与相应圆钢121、122焊接固联后成一无隙环形盘面，其内环处为中心管外缘。环形盘面于外侧处与筒体6相应处的内壁间焊接固定。
螺旋盘管组14的外壁与筒体6内壁间为一螺旋渐开状管外通道；由螺旋盘管组14与中心管15组成螺旋渐开状管内通道。管内通道通过角钢9、半管8等接于二次介质的入口C与出口D间，管外通道通过接管2、堵板3、接管4和法兰5等接于一次介质的入口A与出口B间。管内通道的外圈与筒体6内壁间还焊接有平行轴向设置的连接板11，用于加固定型。
该换热装置的下部为鞍座1，用于支撑筒体6。
筒体6上设有铭牌座10，记载有产品的相关信息。
实施例二
图6--图8所示为一种立式螺旋盘管式换热装置，金属质。
该换热装置包括带有一次入口A与出口B、二次介质入口C与出口D的筒体6，如图6所示。参考图7、图8，筒体6内设有中心管15、以中心管15为轴心呈螺旋渐开状的螺旋盘管13，螺旋盘管13于轴心一端与中心管相连通。
参考图7、图8，螺旋盘管13有多根，它们并排无隙设置成螺旋盘管组14，螺旋盘管13于中心管15内设置的中心隔板16上相互错置地与中心管6接通。相邻螺旋盘管13间于它们的螺旋渐开线的相应螺旋圈处焊接固定。
位于螺旋盘管组14边缘处的两根外端螺旋盘管131、132各自的螺旋渐开线的圈间固定焊接有圆钢121、122：即该两根外端螺旋盘管131、132各自的螺旋渐开线的圈间缝隙处焊有一螺旋渐开状的圆钢121、122。该两根外端螺旋盘管131、132分别与相应圆钢121、122焊接固联后成一无隙环形盘面，其内环处为中心管外缘。环形盘面于外侧处与筒体6相应处的内壁间焊接固定。
螺旋盘管组14的外壁与筒体6内壁间为一螺旋渐开状管外通道；由螺旋盘管组14与中心管15组成螺旋渐开状管内通道；管内通道接于二次介质的入口C与出口D间，管外通道接于一次介质的入口A与出口B间。
当然，本发明的具体实施方式不限于上述的具体实施例，其各种特征可以有多种形式的组合与变换，如：介质出口与介质入口可以同时进行对换，另外还可设于其它位置，当换热过程中介质存在气-液或液-气相变现象时，气体口要高于液体口；螺旋盘管的具体数量与螺旋圈的圈距可根据需要确定；产品可为立式、卧式，也可任意方向设置等。但凡是依据本发明权利要求书所限定的技术特征所实现的螺旋盘管式换热装置，即通过多根螺旋盘管组无隙排列后，卷曲成螺旋渐开状从而形成螺旋状的管内通道与螺旋状的管外通道，以实现两流体的逆向旋流换热的换热装置，都认为不脱离本发明的精髓，落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种螺旋盘管式换热装置，包括带有一次介质进、出口与二次介质进、出口的筒体，筒体内设有中心管、以中心管为轴心呈螺旋渐开状的螺旋盘管，螺旋盘管于轴心一端与中心管相连通，其特征在于：所述螺旋盘管有至少两根，管间并排无隙设置成螺旋盘管组，位于螺旋盘管组边缘处的两根外端螺旋盘管分别于垂直于中心管的外侧壁处与筒体相应处的内壁间无隙固定联接；螺旋盘管组的外壁与筒体内壁间为一螺旋渐开状管外通道；由螺旋盘管组与中心管组成螺旋渐开状管内通道；管内通道与管外通道其中之一接于一次介质的进、出间口间，相应地另一通道接于二次介质的进、出间口间。
2.根据权利要求1所述的螺旋盘管式换热装置，其特征在于：所述相邻螺旋盘管间于它们的螺旋渐开线的相应螺旋圈处焊接固定。
3.根据权利要求1或2所述的螺旋盘管式换热装置，其特征在于：所述螺旋盘管组的螺旋盘管相互错置地与中心管相接通。
4.根据权利要求1或2所述的螺旋盘管式换热装置，其特征在于：位于螺旋盘管组边缘处的两根外端螺旋盘管各自的螺旋渐开线的圈间固定联接有圆钢，即该两根外端螺旋盘管各自的螺旋渐开线的圈间缝隙处设有一螺旋渐开状的圆钢，该两根外端螺旋盘管分别与相应圆钢固联为一无隙环形盘面。
5.根据权利要求4所述的螺旋盘管式换热装置，其特征在于：所述圆钢与外端螺旋盘管间焊接固定。
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