CN106996704A - 一种蛇形管排、热交换装置及蛇形管排的布置方法 - Google Patents

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    • F28D7/082—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration
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Abstract

本发明公开了一种蛇形管排、热交换装置及蛇形管排的布置方法，用于与外界的流体介质产生热交换，包括蛇形管，固定有蛇形管的框架，进口大小头和出口大小头；若干个蛇形管相互平行错列布置，位于同一蛇形管上相邻的两个基管顺列布置；框架包括与进口大小头连接的左面框，和与出口大小头连接的右面框；流体介质经进口大小头进入框架与蛇形管排接触，并通过出口大小头流出；将位于同一蛇形管上相邻的两个基管顺列布置；将若干个蛇形管依次错列布置。本发明的优点和有益效果在于：工作环境的适应性高，增加了热交换装置的受热面积和整体传热系数，提高了热交换效率，降低了对布置空间的要求及投资成本；翅片之间没有粘连和交叉不易积灰。

Description

一种蛇形管排、热交换装置及蛇形管排的布置方法
技术领域
本发明涉及热交换器领域，特别涉及一种蛇形管排、热交换装置及蛇形管排的布置方法。
背景技术
热交换就是由于温差而引起的两个物体或同一物体各部分之间的热量传递过程；而热交换器是换热是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用；
当前螺旋鳍片管和H型翅片管受热面广泛应用于换热器或散热器领域，具有错列和顺列两种布置方式。错列或顺列布置的螺旋鳍片管在选择导热系数较高的基管或鳍片管材料的情况下具有传热效果好、布置空间要求小的优势，但均会产生积灰和堵灰的现象，直到H型翅片管的广泛应用，积灰和堵灰的现象才得以改观，而美中不足的是由于H型翅片管的特殊形状，导致其一般情况下均采用的是顺列布置方式，而受热面顺列布置的方式其传热效果较之于错列布置又显得十分逊色，再者，由于H型翅片管的特殊形状，在将其错列布置的设计和研究方面给广大设计者产生了一定的障碍。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种蛇形管排、热交换装置及蛇形管排的布置方法。本技术方案解决了以下问题：
1、采用碰焊方式制作的H型翅片管受热面对工作环境的适应性更高；增加了热交换装置的受热面积，可节约不受热面所需的布置空间；
2、采用基管错列，翅片顺列的布置方式，各蛇形管的翅片之间仍然形成一个个规则的介质流动通道，翅片之间没有粘连和交叉，因而继承了顺列布置方式下H型翅片管受热面不易积灰的优点，从结构上防止了积灰的可能性；
3、蛇形管排采用错列布置提高了热交换装置的整体传热系数，有利于减小受热面积，降低对布置空间的要求，降低投资成本。
本发明中的一种蛇形管排，用于与外界的流体介质产生热交换，所述蛇形管排包括若干个蛇形管；所述蛇形管由若干个翅片管通过若干个连接弯头首尾连接组成，所述翅片管包括基管和翅片；所述若干个蛇形管相互平行并沿所述基管的径向依次错列布置，位于同一所述蛇形管上相邻的两个基管顺列布置。
上述方案中，位于同一所述蛇形管的翅片顺列布置，所述若干个蛇形管的翅片顺列布置。
上述方案中，所述翅片具有若干个，若干个所述翅片沿所述基管的轴向布置并连接在所述基管的外侧壁上；所述翅片为横向翅片，所述翅片管为H型翅片管；所述翅片与所述基管通过碰焊方式连接。
一种热交换装置，包括上述的蛇形管排；所述热交换装置还包括框架、进口大小头和出口大小头；所述框架包括位于所述框架左侧的左面框，位于所述框架右侧的右面框，位于所述框架顶部的顶面框，位于所述框架底部的底面框，位于所述框架前部的前面框和位于所述框架后部的后面框；所述进口大小头与所述前面框连接，所述出口大小头与所述后面框连接；所述蛇形管排布置在所述框架内部，所述基管的轴向与所述框架的左右方向一致。
上述方案中，所述蛇形管沿所述框架的前后方向延伸，所述蛇形管的若干个连接弯头依次间隔排列在所述框架的左面框内和右面框内；
所述顶面框和所述底面框分别固定有顶护板和底护板，使所述框架内部在顶部和底部的方向上与外界隔离；所述左面框和所述右面框分别固定有左支撑板和右支撑板，使所述框架内部在左侧和右侧的方向上与外界隔离；所述左支撑板固定在所述左面框朝向所述框架内部的一侧，所述右支撑板固定在所述右面框朝向所述框架内部的一侧；位于所述左面框内的所述连接弯头穿出所述左支撑板，位于所述右面框内的所述连接弯头穿出所述右支撑板；
所述左面框和所述右面框还分别固定有左护板和右护板，所述左护板固定在所述左面框背向所述框架内部的一侧，使位于所述左面框内的连接弯头与外界隔离，所述右护板固定在所述右面框背向所述框架内部的一侧，使位于所述右面框内的连接弯头与外界隔离。
上述方案中，所述热交换装置还包括进口集箱和出口集箱，所述进口集箱位于所述右面框中心偏向所述后面框的一侧，所述出口集箱位于所述右面框中心偏向所述前面框的一侧，所述进口集箱和所述出口集箱分别固定在所述右面框上，所述进口集箱和出口集箱分别沿所述框架的顶底方向贯穿所述右护板。
上述方案中，相邻两个所述蛇形管的基管在所述框架的前后方向上错列布置，所述蛇形管的两个端口分别穿过所述右支撑板与所述进口集箱和所述出口集箱连接。
上述方案中，所述流体介质从所述进口大小头进入所述框架内部与所述蛇形管排接触，并经所述出口大小头流出；具有所述蛇形管其中一个端口的所述翅片管位于所述框架内部中心偏向所述前面框一侧，并与所述出口集箱连接；具有所述蛇形管另一个端口的所述翅片管位于所述框架内部中心偏向所述后面框一侧，并与所述进口集箱连接；所述进口集箱充有热交换介质，所述热交换介质经所述蛇形管进入所述出口集箱，形成所述蛇形管排的逆流布置。
一种蛇形管排的布置方法，包括以下步骤：
S1.准备若干个翅片管并将所述翅片管通过若干个连接弯头首尾相连组成蛇形管；位于同一所述蛇形管上的基管顺列布置，所述蛇形管的横向间距为b；其中，b为自然数；
S2.将若干个所述蛇形管沿基管的径向依次错列布置，相邻的两个所述蛇形管的基管的纵向间距为a，相邻的两个所述蛇形管的基管横向间距为b/2；其中，a为自然数。
本发明的优点和有益效果在于：本发明提供的一种蛇形管、热交换装置及蛇形管排的布置方法，具有以下优点和有益效果，
1、对工作环境的适应性更高，并增加了热交换装置的受热面积，节约了受热面的布置空间；
2、翅片之间没有粘连和交叉，因而继承了顺列布置方式下H型翅片管受热面不易积灰的优点，从结构上防止了积灰的可能性；
3、提高了热交换装置的整体传热系数，有利于减小受热面积，降低对布置空间的要求，降低投资成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种蛇形管排的结构示意图；
图2为本发明一种蛇形管排的俯视结构示意图；
图3为本发明一种热交换装置的右侧剖视结构示意图；
图4为本发明一种热交换装置中蛇形管排和框架的结构关系示意图；
图5为本发明一种热交换装置的前视结构示意图；
图6为本发明一种蛇形管排的布置方法的结构示意图。
图中：1、蛇形管 2、框架 3、进口大小头 4、出口大小头
5、进口集箱 6、出口集箱
11、翅片管 12、基管 13、翅片 14、连接弯头
21、前面框 22、后面框 23、底面框 24、顶面框
25、右面框 26、顶护板 27、底护板 28、右支撑板
29、左护板 30、右护板
L、流体介质的流动方向 R、热交换介质的流动方向
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明是一种蛇形管排，如图1和图2所示，用于与外界的流体介质产生热交换，蛇形管排包括若干个蛇形管1；蛇形管1由若干个翅片管11通过若干个连接弯头14首尾连接组成，翅片管11包括基管12和翅片13；若干个蛇形管1相互平行并沿基管12的径向依次错列布置，位于同一蛇形管1上相邻的两个基管12顺列布置。
优选的，位于同一蛇形管1的翅片13顺列布置，若干个蛇形管1的翅片13顺列布置。
优选的，翅片13具有若干个，若干个翅片13沿基管12的轴向布置并连接在基管12的外侧壁上；翅片13为横向翅片13，翅片管11为H型翅片管11；翅片13与基管12通过碰焊方式连接。
如图1-图5所示，一种热交换装置，上述方案中任意一项的蛇形管排；热交换装置还包括框架2、进口大小头3和出口大小头4；框架2包括位于框架2左侧的左面框(图中未示出)，位于框架2右侧的右面框(图中未示出)，位于框架2顶部的顶面框24，位于框架2底部的底面框23，位于框架2前部的前面框21和位于框架2后部的后面框22；进口大小头3与前面框21连接，出口大小头4与后面框22连接；蛇形管排布置在框架2内部，基管12的轴向与框架2的左右方向一致。
上述技术方案的工作原理是：通过利用在蛇形管1内充入热交换介质，用于改变基管12和翅片13的温度；将流体介质通过经进口大小头3进入框架2内与蛇形管1接触，以改变流体介质的温度，进而实现流体介质与热交换介质之间的热交换作用，在通过出口大小头4流出；通过将位于同一蛇形管1上相邻的两个基管12错列布置，提高了热交换装置的整体传热系数，有利于减小受热面积，降低对布置空间的要求，降低投资成本。
优选的，蛇形管1沿框架2的前后方向延伸，蛇形管1的若干个连接弯头14依次间隔排列在框架2的左面框(图中未示出)内和右面框25内；
顶面框24和底面框23分别固定有顶护板26和底护板27，使框架2内部在顶部和底部的方向上与外界隔离；左面框(图中未示出)和右面框25分别固定有左支撑板(图中未示出)和右支撑板28，使框架2内部在左侧和右侧的方向上与外界隔离；左支撑板固定在左面框朝向框架内部的一侧，右支撑板28固定在右面框25朝向框架2内部的一侧；位于左面框内的连接弯头14穿出左支撑板，位于右面框25内的连接弯头14穿出右支撑板28；
左面框和右面框25还分别固定有左护板29和右护板30，左护板29固定在左面框背向框架2内部的一侧，使位于左面框内的连接弯头14与外界隔离，右护板30固定在右面框25背向框架2内部的一侧，使位于右面框25内的连接弯头14与外界隔离。
进一步的，热交换装置还包括进口集箱5和出口集箱6，进口集箱5位于右面框25中心偏向后面框22的一侧，出口集箱6位于右面框25中心偏向前面框21的一侧，进口集箱5和出口集箱6分别固定在右面框25上；进口集箱5和出口集箱6分别沿框架2的顶底方向贯穿右护板30。
进一步的，相邻两个蛇形管1的基管12在框架2的前后方向上错列布置，蛇形管1的两个端口分别穿过右支撑板25与进口集箱5和出口集箱6连接。
进一步的，流体介质从进口大小头3进入框架2内部与蛇形管排接触，并经出口大小头4流出；具有蛇形管1其中一个端口的翅片管11位于框架2内部中心偏向前面框21一侧，并与出口集箱6连接；具有蛇形管1另一个端口的翅片管11位于框架2内部中心偏向后面框22一侧，并与进口集箱5连接；进口集箱5充有热交换介质，热交换介质经蛇形管1进入出口集箱6，形成蛇形管排的逆流布置；其中，流体介质的流动方向为L，热交换介质的流动方向为R；通过将若干个蛇形管排逆流布置，使得经过热交换装置的流体介质的与热交换装置直接接触的平均传热温差最大，进而在传递单位热量时，所需换热面积少，提高了热交换装置的传热效率。
优选的，进口大小头3的大端与左面框连接，出口大小头4的大端与右面框连接。
如图6所示，一种蛇形管排的布置方法，包括以下步骤：
S1.准备若干个翅片管11并将翅片管11通过若干个连接弯头14首尾相连组成蛇形管1；位于同一蛇形管1上的基管12顺列布置，蛇形管1的横向间距为b；其中，b为自然数；
S2.将若干个蛇形管1沿基管12的径向依次错列布置，相邻的两个蛇形管1的基管12的纵向间距为a，相邻的两个蛇形管1的基管12横向间距为b/2；其中，a为自然数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种蛇形管排，用于与外界的流体介质产生热交换，其特征在于，所述蛇形管排包括若干个蛇形管；所述蛇形管由若干个翅片管通过若干个连接弯头首尾连接组成，所述翅片管包括基管和翅片；所述若干个蛇形管相互平行并沿所述基管的径向依次错列布置，位于同一所述蛇形管上相邻的两个基管顺列布置。
2.根据权利要求1所述的一种蛇形管排，其特征在于，位于同一所述蛇形管的翅片顺列布置，所述若干个蛇形管的翅片顺列布置。
3.根据权利要求1所述的一种蛇形管排，其特征在于，所述翅片具有若干个，若干个所述翅片沿所述基管的轴向布置并连接在所述基管的外侧壁上；所述翅片为横向翅片，所述翅片管为H型翅片管；所述翅片与所述基管通过碰焊方式连接。
4.一种热交换装置，其特征在于，包括权利要求1-3中任意一项所述的蛇形管排；所述热交换装置还包括框架、进口大小头和出口大小头；所述框架包括位于所述框架左侧的左面框，位于所述框架右侧的右面框，位于所述框架顶部的顶面框，位于所述框架底部的底面框，位于所述框架前部的前面框和位于所述框架后部的后面框；所述进口大小头与所述前面框连接，所述出口大小头与所述后面框连接；所述蛇形管排布置在所述框架内部，所述基管的轴向与所述框架的左右方向一致。
5.根据权利要求4所述的一种热交换装置，其特征在于，所述蛇形管沿所述框架的前后方向延伸，所述蛇形管的若干个连接弯头依次间隔排列在所述框架的左面框内和右面框内；
所述顶面框和所述底面框分别固定有顶护板和底护板，使所述框架内部在顶部和底部的方向上与外界隔离；所述左面框和所述右面框分别固定有左支撑板和右支撑板，使所述框架内部在左侧和右侧的方向上与外界隔离；所述左支撑板固定在所述左面框朝向所述框架内部的一侧，所述右支撑板固定在所述右面框朝向所述框架内部的一侧；位于所述左面框内的所述连接弯头穿出所述左支撑板，位于所述右面框内的所述连接弯头穿出所述右支撑板；
所述左面框和所述右面框还分别固定有左护板和右护板，所述左护板固定在所述左面框背向所述框架内部的一侧，使位于所述左面框内的连接弯头与外界隔离，所述右护板固定在所述右面框背向所述框架内部的一侧，使位于所述右面框内的连接弯头与外界隔离。
6.根据权利要求5所述的一种热交换装置，其特征在于，所述热交换装置还包括进口集箱和出口集箱，所述进口集箱位于所述右面框中心偏向所述后面框的一侧，所述出口集箱位于所述右面框中心偏向所述前面框的一侧，所述进口集箱和所述出口集箱分别固定在所述右面框上，所述进口集箱和出口集箱分别沿所述框架的顶底方向贯穿所述右护板。
7.根据权利要求6所述的一种热交换装置，其特征在于，相邻两个所述蛇形管的基管在所述框架的前后方向上错列布置，所述蛇形管的两个端口分别穿过所述右支撑板与所述进口集箱和所述出口集箱连接。
8.根据权利要求7所述的一种热交换装置，其特征在于，所述流体介质从所述进口大小头进入所述框架内部与所述蛇形管排接触，并经所述出口大小头流出；具有所述蛇形管其中一个端口的所述翅片管位于所述框架内部中心偏向所述前面框一侧，并与所述出口集箱连接；具有所述蛇形管另一个端口的所述翅片管位于所述框架内部中心偏向所述后面框一侧，并与所述进口集箱连接；所述进口集箱充有热交换介质，所述热交换介质经所述蛇形管进入所述出口集箱，形成所述蛇形管排的逆流布置。
9.一种蛇形管排的布置方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.准备若干个翅片管并将所述翅片管通过若干个连接弯头首尾相连组成蛇形管；位于同一所述蛇形管上的基管顺列布置，所述蛇形管的横向间距为b；其中，b为自然数；
S2.将若干个所述蛇形管沿基管的径向依次错列布置，相邻的两个所述蛇形管的基管的纵向间距为a，相邻的两个所述蛇形管的基管横向间距为b/2；其中，a为自然数。
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