CN105865246A - 一种自支撑式波纹直管换热管束 - Google Patents

一种自支撑式波纹直管换热管束 Download PDF

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曲斌
梁有仪
李晶晶
于涛
段有龙
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    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/08—Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明涉及一种自支撑式波纹直管换热管束，包括多根平行设置的换热管，每根换热管由波纹直管和光滑直管组成，波纹直管的主体为波纹管段加直管段结构，即一个周期的波形包括波峰‑直管‑波峰‑波谷；波纹直管的两端设光滑直管用于与换热器中的管板固定连接，换热管之间通过直管段的线接触实现自支撑。本发明可有效提高换热器的换热效率，抑制污垢的生成，解决与折流板之间的磨损问题，此外还具有拆卸方便、缩小设备、造价低等优点。

Description

一种自支撑式波纹直管换热管束
技术领域
本发明涉及一种换热管束，尤其涉及一种用于焦化生产中热交换设备中的自支撑式波纹直管换热管束。
背景技术
传统换热器通常采用直管换热管束，存在换热效率不高，换热器内污垢沉积快、污垢难清理，温差大时需加膨胀节，设备成本高等问题。近年来，出现了横纹槽管、缩放管、螺旋槽管和波纹管等形式的换热管束，但螺旋槽管和横纹槽管换热管束传热效率相对不高，缩放管和波纹管换热管束加工困难，易与折流板磨损，安装时需加设管套，增加成本。
发明内容
本发明提供了一种自支撑式波纹直管换热管束，可有效提高换热器的换热效率，抑制污垢的生成，解决与折流板之间的磨损问题，此外还具有拆卸方便、缩小设备、造价低等优点。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种自支撑式波纹直管换热管束，包括多根平行设置的换热管，每根换热管由波纹直管和光滑直管组成，波纹直管的主体为波纹管段加直管段结构，即一个周期的波形包括波峰-直管-波峰-波谷；波纹直管的两端设光滑直管用于与换热器中的管板固定连接，换热管之间通过直管段的线接触实现自支撑。
所述波纹直管采用薄壁管加工而成，光滑直管采用厚壁管加工，光滑直管的外径与波纹直管波谷处的内径相等，其与波纹直管连接处经切边处理，并伸入波纹直管内与波纹直管焊接连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)换热管由波纹管段加直管段组成，管程中的介质容易形成涡旋，提高了管内外介质的湍流程度，破坏流动边界层，减小传热阻力，提高了换热效率；
2)管程介质对波纹直管管壁冲刷剧烈，形成的涡旋与温差变形，使管壁不易形成污垢，实现自动清理；
3)换热管主体为薄壁管，易于加工生产，降低热阻；
4)由于换热效率的提高，使换热面积减小，换热设备体积随之减小，使制造成本大幅降低；
5)由于波纹直管具有弹性，在温差较大时，无需设置膨胀节；
6)波纹直管换热管束间通过线接触实现自支撑，换热设备壳程内无需设折流板，流体从管束接触缝隙处流出，消除壳程内流动死区，降低壳程压降，减少换热管的磨损；
7)由于波纹直管束自支撑，壳程内无流动死区，换热设备内不易结垢。
附图说明
图1是本发明所述换热管的结构示意图。
图2是本发明所述自支撑式波纹直管换热管束的结构示意图。
图3是本发明所述自支撑式波纹直管换热管束应用状态示意图。(局部)
图中：1.光滑直管 2.波纹直管 21.波峰 22.直线段 23.波谷 3.管板 4.换热器壳体 5.扩大圆筒 6.换热管束
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图2所示，本发明所述一种自支撑式波纹直管换热管束，包括多根平行设置的换热管，每根换热管由波纹直管2和光滑直管1组成(如图1所示)，波纹直管2的主体为波纹管段加直管段结构，即一个周期的波形包括波峰21-直线段22-波峰21-波谷23；波纹直管2的两端设光滑直管1用于与换热器中的管板3固定连接，换热管之间通过直管段的线接触实现自支撑。
所述波纹直管2采用薄壁管加工而成，光滑直管1采用厚壁管加工，光滑直管1的外径与波纹直管2波谷处的内径相等，其与波纹直管2连接处经切边处理，并伸入波纹直管2内与波纹直管2焊接连接。
波纹直管2采用薄壁管压形成由波峰、波谷组成的波纹管段及由直线段波形组成的直管段，是一种特殊的具有周期波形的换热管结构。换热管两端设有厚壁的光滑直管1，用于与管板3之间的支撑固定，利用直管段的线接触实现换热管束6各换热管之间的自支撑，构成壳程扰流元件。
本发明所述自支撑式波纹直管换热管束的工作原理是：管程流体在波峰和波谷的截面变化过程中，产生周期性的径向流速，形成漩涡流，在很小的流速下快速达到湍流，增强传热，自动清理污垢。直管段通过线接触实现自支撑，构成壳程扰流元件，壳程流体从管束接触缝隙处流出，增大流体的湍流度，破坏了管壁上的流体边界层，避免了流体直接撞击壳体，降低换热器的振动，提高换热器的换热效果。
如图3所示，是本发明所述自支撑式波纹直管换热管束应用状态的局部结构示意图。壳程流体从壳程物料进口进入，经过扩大圆筒5和换热器壳体4组成的防冲结构，提高换热面积利用率。流体在自支撑波纹直管换热管束6的波谷段横向流动，从各换热管接触缝隙处流出，与波纹直管2内管程流体换热后，从壳程物料出口离开。管程流体从管程物料进口进入，在自支撑波纹直管换热管束6内以漩涡流进行高效换热后，从管程物料出口离开。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自支撑式波纹直管换热管束，其特征在于，包括多根平行设置的换热管，每根换热管由波纹直管和光滑直管组成，波纹直管的主体为波纹管段加直管段结构，即一个周期的波形包括波峰-直线段-波峰-波谷；波纹直管的两端设光滑直管用于与换热器中的管板固定连接，换热管之间通过直管段的线接触实现自支撑。
2.根据权利要求1所述的一种自支撑式波纹直管换热管束，其特征在于，所述波纹直管采用薄壁管加工而成，光滑直管采用厚壁管加工，光滑直管的外径与波纹直管波谷处的内径相等，其与波纹直管连接处经切边处理，并伸入波纹直管内与波纹直管焊接连接。
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