CN104374220A - 波纹管式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波纹管式换热器，它包括分流室、筒体、折流板、换热管、螺杆和回流室。所述筒体两端筒口分别密封连接管座板，顺筒体轴向安置的换热管两端分别贯穿管座板，换热管的管口与管座板密封连接。在换热管外壁上等间距套装的折流板用螺杆串接成一体。所述分流室和回流室分别连接到筒体的两端，构成工作介质和换热介质热交换后分道流动结构。本发明中的换热管是一种波纹管结构的直管道，该管的结构特征是表面积大，换热效率高，以及每节波纹轴向截面积不等，使得流经的介质不断改变流向而形成湍流，湍流的介质有冲刷管壁的功效，其结果是管程内不易结垢。另一方面湍流搅动介质边界层，降低管壁热阻，改善换热条件。

Description

波纹管式换热器

技术领域

本发明涉及一种热交换装置，具体地讲，本发明涉及一种换热元件采用波纹管制作的热交换装置，该装置属于管壳式换热器技术领域的产品。 

背景技术

管壳式换热器是一种传统型热交换装置，该装置结构简单、坚固耐用、安全可靠、适用范围广。正由于这些显著特点的存在，当代制造业应用的热交换装置绝大多数是管壳式换热器。市售管壳式换热器内置的换热管都是光壁直管，光壁的换热管虽然结构简单、制作容易，但换热面积仅是自有表面积，导致换热效率有限，而且管程内易结垢。这些客观存在的问题必然影响用户配套使用效益，特别是管程结垢造成热交换效率直线下降，此状况除增加能耗，还降低了生产工效。通常情况下换热管通径较小，内部清垢难度大，使得清垢成本高，这些问题都是现有技术的管壳式换热器有待解决的问题。近几年来，本行业为了克服管壳式换热器内置的换热管易堵塞的问题，研制出螺纹管、肋管，以及在管内加设扰流构件来改变介质流向，促成介质流成湍流状，从而达到减少管程内结垢的目的。这些研发成果都取得了不同程度的效果，为减垢寻求到有效的解决方案。但是，这些成果至今没有得到广泛的认可，市场应用量极少，其主要原因之一是螺纹管、肋管以及其它异形管加工难度大，生产成本高，而且应用后清垢更难。第二个原因是螺纹管、肋管等异形管内壁有内置物，造成管道运行阻力大，折装困难等现实问题。 

发明内容

本发明主要针对现有技术的管壳式换热器换热效率不高，管程内易结垢且难清垢的问题，提出一种结构简单、制作容易、换热效率高、单位体积小、管程不易结垢的波纹管式换热器。 

本发明通过下述技术方案实现技术目标。 

波纹管式换热器，它包括分流室、筒体、折流板、换热管、螺杆和回流室。所述筒体为卧姿式圆筒，两端筒口分别密封连接管座板，顺筒体轴向安置的一族换热管，每根换热管的两端分别贯穿配套的管座板并作密封连接，在换热管外壁上轴向等间距套装的折流板用螺杆串接成一体；所述分流室和回流室分别连接到筒体的两端，构成工作介质和换热介质热交换后分道流动结构。其改进之处在于：所述换热管是一种波纹管结构的直管道。 

作为进一步改进方案，所述换热管的波纹为外凸圆弧状，波纹段的波距为15mm～30mm。 

作为进一步改进方案，所述换热管的波纹为连续状。 

作为进一步改进方案，所述换热管的波纹为断续状。 

作为进一步改进方案，所述换热管两端设有密封连接的管接头，管接头的壁厚比波纹段的壁厚厚1mm～3mm。 

作为进一步改进方案，所述换热管用不锈钢薄壁管制造。 

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果： 

1、在口径和长度相同条件下，波纹管比光壁直管换热面积大，故换热效率高；

2、波纹管结构的换热管的每节波纹轴向截面积不等，使流经的介质不断改变流向而形成湍流，湍流的介质不断地冲刷管壁，此效应一方面使管程内不易结垢，另一方面湍流搅到介质边界层，降低管壁热阻，改善换热条件；

3、波纹管结构的换热管液阻小，介质畅通性好。

附图说明

图1是本发明结构剖面示意图。 

图2是图1左视图。 

图3是图1中A处局部结构放大示意图，图中展示换热管的波纹为连续状。 

图4是图1中换热管结构放大示意图，图中展示换热管的波纹为断续状。 

图5是图1中换热管结构放大示意图，图中展示换热管的波纹是分节连接的光壁直管。 

具体实施方式

下面根据附图并结合实施例，对本发明作进一步说明。 

图1所示的波纹管换热器，它包括分流室1、筒体2、折流板3、换热管4、螺杆5和回流室6。所述筒体2是主体构件，它是一种卧姿式圆筒，两端筒口分别密封连接管座板2.1，管座板2.1端面上按换热管4分布位置设有通孔。在筒体2内腔安放一族换热管4，如图3、图4或图5所示，每根换热管4的两端分别贯穿配套的管座板2.1，在管座板2.1外端面上分别密封连接换热管4。所述换热管4两端设有密封连接的管接头4.1，为了提高连接质量，管接头4.1的壁厚比波纹段的壁厚厚一些，本实施例管接头4.1壁厚2.5mm，波纹段壁厚1.2mm。为了提高换热管4外壁的换热效率，在换热管4外壁上间隔套装的折流板3用螺杆5串连接成一体。所述分流室1和回流室6分别连接到筒体2的两端，构成工作介质和换热介质热交换后分道流动结构。所述换热管4是换热器中的核心部件，其换热性能好坏直接影响换热器的换热效率，本发明中的换热管4是一种波纹管结构的直管道，该管壁上的波纹如图3所示为连续状，也可以制成如图4或图5所示的波纹断续状。此种结构充分利用波纹管轴向截面积不等值的特点，使得流通的介质不断改变流向，促成介质呈湍流状，湍流的介质不断冲刷管壁，此效应一方面使管程内不易结垢，另一方搅动介质边界层，有效降低管壁热阻，直接改善换热条件，其结果有利于提高换热效率。在口径和长度相同条件下，波纹管结构的换热管与现有技术的光壁直管相比，因波纹外凸或内凹，整个管壁表面积显著增大，即换热面积大，同样也有利于提高换热效率。本发明中波纹管结构的换热管4仍然是直管，管内腔没有异物，管壁光滑，无障碍的管道液阻小，有利于介质畅通。再加上管程内不易结垢，减少清垢作业，可降低换热器使用成本。 

下面通过实施例来进一步说本发明。 

本实施例为波纹管式换热器，它用于石化企业作原料油换热处理，对比例选用现有技术的内置光壁直管换热器，两者在同一生产现场作比较性试验，尽管本实施例和对比例选用的换热器同属管壳式换热器，但两者试验结果区别很大。 

对比试验基本条件： 

1、管程内置原料油温度为60℃～100℃，定性温度80℃，管程流量5kg/s。

2、壳程内置饱和水蒸汽，本实施例要求饱和水蒸汽温度为120℃，对比例要求饱和水蒸汽温度为140℃。 

3、本实施例使用1台65㎡的波纹管式换热器，对比例使用2台65㎡的光壁直管换热器。 

对比试验结果如下表所示。 

对比试验结果表 

从上述对比试验数据可知，本发明实施例与对比例相比，在相同工况条件下，换热器少用1台，总重量轻一半，可减少用户50%的设备投资。该规格的换热器使用时耗用蒸汽量为700kg/h，再加蒸汽温度低20℃，每个工作日按8小时计算，全年可节省蒸汽1478400kg，折算成标准煤约30T。本发明实施例虽然比对比例的管程压降高0.4MPa，因管程流量仅有5kg/s，原功率每小时多耗电200w，全年增加耗电1500度。节省蒸汽与多耗电相比，多耗电的价值仅占小数。总的来说，本发明比现有技术的换热效率高，节能明显，再加上换热管的管壁不易结垢，没有堵塞的可能，不需要定期拆卸作清污除垢处理，由此可节省使用成本，而且提高工效。

Claims (6)

1.一种波纹管式换热器，它包括分流室（1）、筒体（2）、折流板（3）、换热管（4）、螺杆（5）和回流室（6）；所述筒体（2）为卧姿圆筒，两端筒口分别密封连接管座板（2.1），顺筒体（2）轴向安置的一族换热管（4），每根换热管（4）的两端分别贯穿配套的管座板（2.1）并作密封连接，在换热管（4）外壁上轴向等间距套装的折流板（3）用螺杆（5）串接成一体；所述分流室（1）和回流室（6）分别连接到筒体（2）的两端，构成工作介质和换热介质热交换后分道流动结构；其特征在于：所述换热管（4）是一种波纹管结构的直管道。

2.根据权利要求1所述波纹管式换热器，其特征在于：所述换热管（4）的波纹为外凸圆弧状，波纹段的波距为15mm～30mm。

3. 根据权利要求1所述波纹管式换热器，其特征在于：所述换热管（4）的波纹为连续状。

4.根据权利要求1所述波纹管式换热器，其特征在于：所述换热管（4）的波纹为断续状。

5.根据权利要求1所述波纹管式换热器，其特征在于：所述换热管（4）两端设有密封连接的管接头（4.1），管接头（4.1）的壁厚比波纹段的壁厚厚1mm～3mm。

6.根据权利要求1所述波纹管式换热器，其特征在于：所述换热管（4）用不锈钢薄壁管制造。