CN102022943A - 列管式换热器的换热管及其列管式换热器 - Google Patents

Abstract

一种列管式换热器的换热管及其列管式换热器，其中：列管式换热器的换热管包括设置为横截面尺寸变化的异径换热管本体，换热管本体的横截面设置为圆角矩形、扁圆形、圆形或者六角形的横截面。列管式换热器包括管束、壳体和管箱，管束包括换热管，换热管为上述列管式换热器的换热管。由于列管式换热器的换热管采用圆角矩形、扁圆弧形、圆形或者六角形的横截面形状，可以显著增大换热管腔内流体与其内壁面的充分接触，并且选择横截面尺寸变化的异径管代替现有技术中的等径管，可使换热管腔内流体的流速显著增加，形成紊流，从而大大增强列管式换热器的换热管的传热效果，提高换热效率。因而，具有换热面积大、换热效果好和换热效率高的特点。

Description

列管式换热器的换热管及其列管式换热器

技术领域

本发明涉及列管式热交换专用设备的高效换热节能设备技术，特别是涉及一种列管式换热器的换热管及其列管式换热器。

背景技术

现有技术中，列管式换热器又称为管壳式换热器或者列管式冷凝器，适用于化工、石油、医药、食品、轻工、冶金、焦化等行业的“液——液”、“汽——汽”、“汽——液”热交换的对流传热，以及蒸汽冷凝和液体蒸发传热等换热冷凝流程。列管式换热器是加热炉和空冷器中应用最为广泛的热交换器。

现有技术中通常的列管式换热器一般由管束、壳体、管箱等主要构件构成，其中，管束是列管式换热器的核心，管束通常由换热管、支持板（或折流板）和管板组成，再与壳体、管箱组成完整的整体设备，换热管作为导热元件，与支持板（或折流板）一起决定列管式换热器的传热性能。管箱与壳体则决定列管式换热器的承压能力及操作运行的安全可靠性。这种列管式换热器的制造工艺成熟，安全性能高，是在换热设备中关键的能耗设备。

现有技术中的列管式换热器的换热管，大多数是以无缝直管作为基管进行加工，一般是在其外表面加工花纹，以强化换热管外表面与热交换器壳程介质的换热效果，但无法强化管内表面与管程介质的换热效果。这是因为任何一根内外表面光滑的钢管的外表面积都大于内表面积（100t／r）％，其中t和r分别是换热管的壁厚和内孔半径，如广泛使用的截面规格为φ25×2.5的换热管，外表面积就大于内表面积25﹪。

由此可见，即便不对换热管外表面进行换热强化加工，换热管外表面的换热效果也比换热管内表面的换热效果要好。因此，换热管内表面换热效果的提高已成为换热管外表面换热效果能否起作用的前提之一，而换热管内表面的换热效果，已成为提高管束换热效率的瓶颈和制约因素。

因此，针对现有技术中的不足亟需：

提供一种换热面积大、换热效果好、换热效率高的列管式换热器的换热管；以及

提供一种具有换热面积大、换热效果好、换热效率高的列管式换热器的换热管的列管式换热器。

发明内容

本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种换热面积大、换热效果好、换热效率高的列管式换热器的换热管。

本发明的目的之二在于避免现有技术中的不足之处而提供一种具有换热面积大、换热效果好、换热效率高的列管式换热器的换热管的列管式换热器。

本发明的目的通过以下技术措施实现：

本发明提供了一种列管式换热器的换热管，包括有换热管本体，其中，所述换热管本体设置为横截面尺寸变化的异径换热管本体，所述换热管本体的横截面设置为圆角矩形、扁圆弧形、圆形或者六角形的横截面。

其中，所述换热管本体设置为横截面尺寸由小到大渐变的异径换热管本体，或者设置为横截面尺寸由大到小渐变的异径换热管本体。

其中，所述换热管本体一端的大口径横截面与所述换热管本体另一端的小口径横截面的面积比为：3/2～9/4。

其中，所述换热管本体一端的大口径横截面与所述换热管本体另一端的小口径横截面的面积比为：9/4。

其中，所述换热管本体为其内表面设置有花纹结构的换热管本体。

其中，所述花纹结构为具有凸点、凹点、钉齿、针孔、波纹、横纹、斜纹、直纹或者棱形中的一种或者一种以上的花纹结构。

其中，所述换热管本体为板材有缝焊接的换热管本体，所述花纹结构与所述换热管本体的内表面一体成型。

其中，所述换热管本体设置为螺旋盘管式的换热管本体。

其中，所述换热管本体设置为蛇形管式的换热管本体。

本发明还提供了一种列管式换热器，包括有管束、壳体和管箱，所述管束包括有换热管，其中，所述换热管为以上任一项所述的列管式换热器的换热管。

本发明的有益效果：本发明的列管式换热器的换热管，包括有换热管本体，其中，换热管本体设置为横截面尺寸变化的异径换热管本体，换热管本体的横截面设置为圆角矩形、扁圆弧形、圆形或者六角形的横截面。本发明的列管式换热器，包括有管束、壳体和管箱，管束包括有换热管，其中，换热管为上述的列管式换热器的换热管。由于，列管式换热器的换热管采用横截面形状为圆形、扁圆形或者六角形的换热管本体，可以显著增强换热管腔内的流体与其内壁面的充分接触，并且选择横截面尺寸变化的异径管代替现有技术的等径管，可以使得换热管腔内的流体的流速显著增加，流体与换热管本体的内壁碰撞接触几率显著增加，碰撞的流体形成更多的局部小涡流，流体在局部小涡流的干扰作用下，不断改变流动速度，形成紊流。在紊流的干扰下可以使热交换加速，从而大大增强了列管式换热器的换热管的传热效果，提高换热效率。而且，对于“汽——液”对流传热，采用横截面尺寸变化的异径换热管本体，可以合理利用“汽——液”转换后管内体积变化，以节省成本，并且使得整个列管式换热器的换热管的结构更紧凑，布局更合理。因此采用上述列管式换热器的换热管的列管式换热器，具有换热面积大、换热效果好、换热效率高的特点。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的一种列管式换热器的换热管的结构示意图。

图2是图1中的一种“A向”结构示意图。

图3是图1中的另一种“A向”结构示意图。

图4是本发明的另一种列管式换热器的换热管的结构示意图。

图5是图4中的“B向”结构示意图。

图6是本发明的另一种列管式换热器的换热管的结构示意图。

图7是本发明的一种列管式换热器的结构示意图。

在图1、图2、图3、图4、图5和图6中包括有：

10——换热管本体、11——大口径、12——小口径。

在图7中包括有：

1——换热管、2——管束、3——壳体、4——管箱。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本发明的一种列管式换热器的换热管的具体实施方式之一，如图1、图2和图3所示，包括有换热管本体10，其中，换热管本体10的横截面形状设置为六角形的横截面，换热管本体10设置为横截面尺寸变化的异径换热管本体10。换热管本体10的横截面形状还可以是除六角形之外的圆角矩形、圆形或者扁圆弧形。

由此，可以显著增大换热管腔内的流体与其内壁面的充分接触，并且选择横截面尺寸变化的异径管代替现有技术中的等径管，可以使得换热管腔内的流体的流速显著增加，流体与换热管本体10的内壁碰撞接触几率显著增加，碰撞的流体形成更多的局部小涡流，流体在局部小涡流的干扰作用下，不断改变流动速度，形成紊流。在紊流的干扰下可以使热交换加速，从而大大增强了列管式换热器的换热管的传热效果，提高换热效率。而且，对于“汽——液”对流传热，采用横截面尺寸变化的异径换热管本体10，可以合理利用“汽——液”转换后管内体积变化，以节省成本，并且使得整个列管式换热器的换热管的结构更紧凑，布局更合理。

具体的，换热管本体10设置为横截面尺寸由小到大渐变的异径换热管本体10，或者设置为横截面尺寸由大到小渐变的异径换热管本体10。

具体的，换热管本体10一端的大口径11的横截面与换热管本体10另一端的小口径12的横截面的面积比为：3/2～9/4。

具体的，换热管本体10为其内表面设置有花纹结构的换热管本体10。

换热管本体10可以为板材有缝焊接成的换热管本体10，有缝焊接的换热管本体10可以由钢带卷合成形并对其接缝焊接而成，以降低成本及利于各种横截面形状的换热管本体10的成形加工。由此区别于现有技术中的无缝钢管。

具体的，花纹结构为具有凸点、凹点、钉齿、针孔、波纹、横纹、斜纹、直纹或者棱形中的一种或者一种以上的花纹结构。换热管的内表面设置花纹结构，使其换热面积显著增大，换热管内的流体可以在花纹结构的干扰下产生强烈的紊流，可以进一步改善换热管内表面的换热效果，提高了列管式换热器的换热效率。

具体的，换热管本体10采用板材有缝焊接成换热管本体10时，可以将花纹结构与换热管本体10的内表面一体成型。该花纹结构是通过在板材上采用模压、滚花等机加工工艺一体成型，具有制作工艺简单的特点。

具体的，如图6所示，换热管本体10设置为螺旋盘管式的换热管本体10。还可以设置为蛇形管式的换热管本体10。以进一步提高紊流效果，提高换热效率。

实施例2

本发明的一种列管式换热器的换热管的具体实施方式之二，如图4和图5所示，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述，而且在图4和图5中与图1、图2、和图3相同的部件采用相同的标号。本实施例与实施例1的区别在于，换热管本体10一端的大口径11的横截面与换热管本体10另一端的小口径12的横截面的面积比为9/4。其换热管本体10的横截面形状采用圆角矩形。传热效果最佳，而且也利于换热管的布管。

实施例3

本发明的一种列管式换热器的换热管的具体实施方式之三，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，换热管本体10一端的大口径11的横截面与换热管本体10另一端的小口径12的横截面的面积比为3/2。

实施例4

本发明的一种列管式换热器的具体实施方式之一，如图7所示，包括有管束2、壳体3和管箱4，管束2包括有换热管1，其中，换热管1为实施例1中所述的列管式换热器的换热管。

实施例5

本发明的一种列管式换热器的具体实施方式之二，如图7所示，本实施例的主要技术方案与实施例4相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例4中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例4的区别在于，换热管1为实施例2中所述的列管式换热器的换热管。

实施例6

本发明的一种列管式换热器的具体实施方式之三，如图7所示，本实施例的主要技术方案与实施例4相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例4中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例4的区别在于，换热管1为实施例3中所述的列管式换热器的换热管。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种列管式换热器的换热管，包括有换热管本体，其特征在于：所述换热管本体设置为横截面尺寸变化的异径换热管本体，所述换热管本体的横截面设置为圆角矩形、扁圆弧形、圆形或者六角形的横截面。

2.根据权利要求1所述的列管式换热器的换热管，其特征在于：所述换热管本体设置为横截面尺寸由小到大渐变的异径换热管本体，或者设置为横截面尺寸由大到小渐变的异径换热管本体。

3.根据权利要求2所述的列管式换热器的换热管，其特征在于：所述换热管本体一端的大口径横截面与所述换热管本体另一端的小口径横截面的面积比为：3/2～9/4。

4.根据权利要求3所述的列管式换热器的换热管，其特征在于：所述换热管本体一端的大口径横截面与所述换热管本体另一端的小口径横截面的面积比为：9/4。

5.根据权利要求1所述的列管式换热器的换热管，其特征在于：所述换热管本体为其内表面设置有花纹结构的换热管本体。

6.根据权利要求5所述的列管式换热器的换热管，其特征在于：所述花纹结构为具有凸点、凹点、钉齿、针孔、波纹、横纹、斜纹、直纹或者棱形中的一种或者一种以上的花纹结构。

7.根据权利要求5所述的列管式换热器的换热管，其特征在于：所述换热管本体为板材有缝焊接的换热管本体，所述花纹结构与所述换热管本体的内表面一体成型。

8.根据权利要求5所述的列管式换热器的换热管，其特征在于：所述换热管本体设置为螺旋盘管式的换热管本体。

9.根据权利要求5所述的列管式换热器的换热管，其特征在于：所述换热管本体设置为蛇形管式的换热管本体。

10.一种列管式换热器，包括有管束、壳体和管箱，所述管束包括有换热管，其特征在于：所述换热管为权利要求1至9中任一项所述的列管式换热器的换热管。

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