CN102331200A

CN102331200A - 应用旋弧形换热管的换热器

Info

Publication number: CN102331200A
Application number: CN201110192143A
Authority: CN
Inventors: 孔详锋
Original assignee: SHANGHAI KEMI STEEL TUBE CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI KEMI STEEL TUBE CO Ltd
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2012-01-25

Abstract

本发明公开了一种应用旋弧形换热管的换热器，至少包括壳体及管板，管板中穿设有多根旋弧形换热管；旋弧形换热管至少包括管体，管体合围形成一介质通道；管体为一异形管段；异形管段的管壁上形成有弧形延伸的凹槽，凹槽与管体的轴线形成一旋转夹角；凹槽在管体的内壁相应地形成有凸起的弧形纹路。本发明的换热器由于采用了旋弧形换热管，大大提高了换热效率，在换热器的整体换热效率上要大大高于现有的换热器，具有成本低，制造便利等有益效果，适用于石油、化工、化肥、锅炉、制药、食品、电力、核能、环保、供热等多种行业。

Description

应用旋弧形换热管的换热器

技术领域

本发明涉及热交换设备技术领域，尤其涉及一种换热器。

背景技术

换热器在工业、民用中的应用非常普及。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多，适用于不同介质、不同工况、不同温度以及不同压力的换热器其结构和型式亦不相同。换热器的种类随新型、高效换热器的开发不断更新。换热器的分类方式多种多样，可以按照换热原理、传热种类、传热元件等不同要素来分类。

图1所示为现有技术中一种固定管板式换热器，包括管板1、换热管3、壳体5及管箱6等。

图2所示为现有技术中一种补偿式换热器，包括壳体1、前管板3、后管板3、管束6及换热管8等。

图3所示为现有技术中一种U型管式换热器，包括壳体1、管板2、管箱4，壳体1中设有U型换热管13，U型换热管13的两端贯穿管板2与管箱4连通。

图4所示为现有技术中一种套管式换热器，包括内管1、内管管接头2、内管管板3、外管管板5、法兰6、壳体7等。

现有技术中的换热器虽然种类繁多，但都是应用了现有的各种换热管。众所周知，换热管是换热设备的关键部件，换热管的换热效率直接影响到换热设备的工作效率。换热器的效率和节能的核心在于换热管。

因此，本领域的技术人员一直致力于开发一种换热效率高、制造便利的新型的换热器。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种换热效率高、制造便利的应用旋弧形换热管的换热器。

为实现上述目的，本发明提供了一种应用旋弧形换热管的换热器，至少包括壳体及管板，所述管板中穿设有多根旋弧形换热管；所述旋弧形换热管至少包括管体，所述管体合围形成一介质通道；所述管体为一异形管段；所述异形管段的管壁上形成有弧形延伸的凹槽，所述凹槽与所述管体的轴线形成一旋转夹角；所述凹槽在所述管体的内壁相应地形成有凸起的弧形纹路。

较佳地，所述凹槽为一条或多条。

较佳地，所述凹槽的横截面为弧形或三角形或等腰梯形。

较佳地，所述旋转夹角为1°至75°。

较佳地，所述凹槽相对所述管体为顺时针方向或逆时针方向延伸。

较佳地，所述管体还包括分别位于所述异形管段两端的第一直管段、第二直管段，两者与所述异形管段为一体构成。

较佳地，所述第一直管段与所述第二直管段为等长或不等长。

较佳地，所述管体为U型或S型。

较佳地，所述管体为焊管。

较佳地，所述换热器为管壳式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器。

本发明的换热器由于采用了旋弧形换热管，提高了换热管的换热效率，在换热器的整体换热效率上要大大高于现有的换热器。

本发明尤其适用以焊管做为换热管的原材料，而焊管的成本比现有技术中用作换热管原材料的无缝管的成本至少低20％左右，因而本发明大幅度地降低了换热器的制造成本。

并且，本发明的应用旋弧形换热管的换热器，由于旋弧形换热管还可以具有直管段，在制造换热器时，换热管的直管段与管板的密封效果好，更适于现有换热器的制作技术，其设计寿命和使用寿命大大高于现有的换热器。

更进一步地，由于本发明的旋弧形换热管的第一直管段与第二直管段可以不等长，这样在制作换热器时，可以方便地借位安装，大大降低了空间局限性，提高了设备空间的利用率。

本发明使用的旋弧形换热管，更适合传统换热器的制造工艺，其与管板的连接既可胀贴，也可焊接，同时也可胀焊结合使用。

本发明采用的旋弧形换热管，管体还可以是U型或S型，极大地拓展了应用领域，可以适用于各种种类、型号、规格的换热器。

本发明的应用旋弧形换热管的换热器，可以应用于现有的各种管壳式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器，以及各种浮头式换热器、立式管板式换热器或卧式管板式换热器、U型管式换热器、填料函双壳程换热器、釜式重沸器、填料函分流式换热器等，具有结构简单，成本低，制造便利等有益效果，适用于石油、化工、化肥、锅炉、制药、食品、电力、核能、环保、供热等多种行业中。

附图说明

图1是现有技术中一种固定管板式换热器的结构示意图。

图2是现有技术中一种补偿式换热器的结构示意图。

图3是现有技术中一种U型管式换热器的结构示意图。

图4是现有技术中一种套管式换热器的结构示意图。

图5是本发明的换热器的实施例1的剖视结构示意图。

图6是图5所示实施例中的一种旋弧形换热管的立体结构示意图。

图7是本发明的换热器的实施例2的剖视结构示意图。

图8是图7所示实施例中的一种旋弧形换热管的立体结构示意图。

图9是图8中A部的局部放大结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

实施例1：

管壳式换热器是应用最广泛的换热器之一，主要由壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束，管束两端固定于管板上。

如图5所示，本实施例的换热器为管壳式换热器，主要包括旋弧形换热管1、管板4和管束体，管板4上设置有管孔，若干旋弧形换热管1插设在管板4的管孔内。

本发明与现有技术的主要区别在于，采用了旋弧形换热管。

如图6所示，本发明中的旋弧形换热管1为一具有一定长度的金属焊管，如奥氏体不锈钢焊管、碳素钢焊管、钛及钛合金焊管、镍及镍合金焊管，或奥氏体—铁素体双相钢焊管等。

旋弧形换热管1的管体合围形成一介质通道，管体为一异形管段及第一直管段11与第二直管段12的一体结构。

该异形管段的管壁上形成有多条弧形延伸的凹槽31。多条凹槽31互相平行，与管体的轴线形成一旋转夹角。凹槽31与管体的轴线的旋转夹角对旋弧形换热管的换热性能影响显著。旋转夹角可以根据介质流动性及管径等因素选择在1至75°之间。优选地，可以选择5°至60°之间。

凹槽31在管体的内壁相应地形成有凸起的弧形纹路。这些纹路的存在，增加了介质通道内的扰流效果，提高了换热器的换热效率。

本实施例中，凹槽31的横截面为弧形。在其他实施例中，也可以是三角形或等腰梯形。

凹槽31相对管体可以为顺时针方向延伸，在不同实施例中也可以采用逆时针方向延伸。

为了改善装配效果，第一直管段11与第二直管段12为不等长，以便在安装中可以借位，充分利用管板之间的空间。

本发明中的旋弧形换热管还由于制管成型后没有冷加工，因此内部结构应力基本消除，抗结垢性、耐蚀性更好。本发明还具有结构简单，成本低，制造更便利等有益效果。

根据客户需要，本发明中的旋弧形换热管的整体长度可以在0米至数十米之间选取。当然，如果合理配置热处理炉，本发明中的旋弧形换热管的整体长度还可以在任意长度，而不受限于冷加工设备的规格。

一台完善的换热器在设计或选型时应满足合理地实现所规定的工艺条件、结构安全可靠、便于制造、安装、操作和维修及经济上的合理。因此，在换热器的设计过程中，要充分注意各参数的均衡性。

换热管构成了换热器的传热面，换热管的尺寸和形状对传热有很大影响。采用小直径的换热管时，换热器单位体积的换热面积大一些，设备比较紧凑，单位传热面积的金属消耗量少，传热系数也较高。因此，对粘性大或者污浊的流体一般选择大直径的换热管，对较清洁的流体一般选择小直径的换热管。

换热管的材料的参数选择应根据介质的压力、温度及腐蚀性来确定。

换热管在管板上的排列不单要考虑到设备的紧凑性，还要考虑到流体的性质、结构设计以及加工制造方面的情况。

另外，对于多管程换热器，常采用组合排列方法，其每一程中一般都采用三角形排列，而各程之间则常常采用正方形排列，这样便于安排隔板位置。

当换热器直径较大，换热管较多时，都必须在管束周围的弓形空间内尽量配置换热管。这不但可以有效地增大传热面积，也可以防止壳程流体在弓形区域内短路而给传热带来不利影响。

管板上换热管中心距的选择既要考虑结构的紧凑性，传热效果，又要考虑管板的强度和清洗管子外表面所需的空间。

除此之外，还需要考虑换热管在管板上的固定方法。若间距太小，当采用焊接连接时，相邻两根换热管的焊缝太近，焊缝质量受热影响不易得到保证；若采用胀接，挤压力可能造成管板发生过大的变形，失去换热管和管板间的结合力。一般采用的换热管的中心距不小于换热管外径的1.25倍。

当换热器需要的换热面积较大，而换热管又不能做得太长时，就得增大壳体直径，以排列较多的换热管。此时，为了提高管程流速，增加传热效果，须将管束分程，使流体依次流过各程管束。为了把换热器做成多管程，可在一端或两端的管箱中分别安置一定数量的隔板。

换热器装配成功后，还要进行耐压试验和气密性试验，以保证可靠性和安全性。

实施例2：

应用旋弧形换热管的换热器还可以为沉浸式蛇管换热器，这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状，并沉浸在容器内的液体中。蛇管换热器的优点是结构简单，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造。

如图7所示，为应用旋弧形换热管的一种U形管汽水换热器，该换热器包括管箱6、管板5、U形的旋弧形换热管1、管箱封头4等部件。

图8、图9所示为一直线形的旋弧形换热管1，围合形成一介质通道2。凹槽31在管体的内壁形成相对应的凸起纹路32。将图8所示的直线形的旋弧形换热管1弯曲为U型，即为本实施例中的U形的旋弧形换热管1。

在其他实施例中，旋弧形换热管也可以根据需要做成S型。

本发明的上述各种应用旋弧形换热管的换热器内只流通一种换热介质，以与换热器外的其他介质交换热量。

本发明使用的旋弧形换热管与现有技术中同等直径的其他结构换热管相比，虽然横截面积相同，但旋弧形换热管内扰流效果明显，其换热效率大为提高，还进一步降低了换热器的能耗。

本发明使用的旋弧形换热管，由于管内的扰流效果，不易结垢，抗垢性能好，因此本发明的换热器也具有不易结垢，抗垢性能好的特点。

综上所述，本说明书中所述的只是本发明的几种较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种应用旋弧形换热管的换热器，至少包括壳体及管板，其特征在于：所述管板中穿设有多根旋弧形换热管；所述旋弧形换热管至少包括管体，所述管体合围形成一介质通道；所述管体为一异形管段；所述异形管段的管壁上形成有弧形延伸的凹槽，所述凹槽与所述管体的轴线形成一旋转夹角；所述凹槽在所述管体的内壁相应地形成有凸起的弧形纹路。

2.如权利要求1所述应用旋弧形换热管的换热器，其特征在于：所述凹槽为一条或多条。

3.如权利要求1所述应用旋弧形换热管的换热器，其特征在于：所述凹槽的横截面为弧形或三角形或等腰梯形。

4.如权利要求1所述应用旋弧形换热管的换热器，其特征在于：所述旋转夹角为1°至75°。

5.如权利要求1所述应用旋弧形换热管的换热器，其特征在于：所述凹槽相对所述管体为顺时针方向或逆时针方向延伸。

6.如权利要求1所述应用旋弧形换热管的换热器，其特征在于：所述管体还包括分别位于所述异形管段两端的第一直管段、第二直管段，两者与所述异形管段为一体构成。

7.如权利要求6所述应用旋弧形换热管的换热器，其特征在于：所述第一直管段与所述第二直管段为等长或不等长。

8.如权利要求1所述应用旋弧形换热管的换热器，其特征在于：所述管体为U型或S型。

9.如权利要求1所述应用旋弧形换热管的换热器，其特征在于：所述管体为焊管。

10.如权利要求1所述应用旋弧形换热管的换热器，其特征在于：所述换热器为管壳式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器。