CN107270750A - 基于泡沫金属强化换热的高效换热器 - Google Patents

基于泡沫金属强化换热的高效换热器 Download PDF

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Abstract

发明涉及换热设备技术领域，尤其是一种基于泡沫金属强化换热的高效换热器，包括管板、管束、壳体、连接装置和若干个折流板，壳体的两端分别密封连接管板，管束穿过折流板并将壳体两端的管板连通，所述管束包括若干根用于增大散热面积的泡沫金属强化管；所述折流板上设有与泡沫金属强化管的个数匹配的管孔；所述泡沫金属强化管穿过管孔并通过连接装置与折流板连接，通过连接装置增加泡沫金属强化管与连接装置的连接面积，能够有效提高泡沫金属强化管与连接装置的连接处的机械强度，从而防止泡沫金属强化管与折流板的连接处发生损坏。

Description

基于泡沫金属强化换热的高效换热器
技术领域
发明涉及换热设备技术领域，尤其是一种基于泡沫金属强化换热的高效换热器。
背景技术
换热设备在工业中应用广泛，提高换热效率、延长使用寿命一直都是换热领域研究的重点。折流板管壳式换热器通过在换热管外侧安装泡沫金属增大换热面积及采用折流板进行扰流可大大提高壳侧换热系数。但泡沫金属材质较软，当将换热管外侧泡沫金属与折流板上的管孔进行焊接固定后，由于换热器稳定运行后产生的内部管束振动（此振动是由于冷却水进入换热管内，因为水压的变化、以及换热管内部结垢或者堵塞对水流的阻挡等因素的影响，冷却水就会对换热管产生作用力，从而引起管束的振动），泡沫金属与折流板连接处将承受较大的力，长期运行将导致连接处的泡沫金属的损坏，从而无法对管束进行有效的支撑和降低了散热性能，缩短了泡沫金属强化管折流板管壳式换热器的使用寿命。
发明内容
发明要解决的技术问题是：为了避免管束的振动导致连接处的泡沫金属的损坏，发明提供了一种基于泡沫金属强化换热的高效换热器，设置连接装置，通过连接装置增加泡沫金属强化管与连接装置的连接面积，能够有效提高泡沫金属强化管与连接装置的连接处的机械强度，从而防止泡沫金属强化管与折流板的连接处发生损坏。
发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于泡沫金属强化换热的高效换热器，包括管板、管束、壳体和若干个折流板，壳体的两端分别密封连接管板，管束穿过折流板并将壳体两端的管板连通，还包括连接装置，
所述管束包括若干根用于增大散热面积的泡沫金属强化管；
所述折流板上设有与泡沫金属强化管的个数匹配的管孔；
所述泡沫金属强化管穿过管孔并通过连接装置与折流板连接，通过连接装置增加泡沫金属强化管与连接装置的连接面积，从而防止泡沫金属强化管与折流板的连接处发生损坏。
为了更好的将连接装置与泡沫金属强化管匹配，增加泡沫金属强化管与连接装置的连接面积，所述连接装置包括若干个截面为弧形的连接卡环，所述连接卡环的内表面设有若干个固定凸起，所述连接卡环通过固定凸起与泡沫金属强化管的外侧面固定连接，所述连接卡环的外表面与折流板连接，所述连接卡环的内表面与泡沫金属强化管的外侧面匹配，通过若干个连接卡环形成圆弧形结构，保证泡沫金属强化管与连接连接卡环、以及折流板与连接连接卡环连接稳固。
其中所述连接卡环为两个，两个连接卡环配合形成圆环形结构将，保证固定稳固。
其中所述固定凸起为针形、锥形、条形或者螺旋形，固定凸起深入到到泡沫金属层上的孔内，保证固定牢靠。
为了防止固定凸起过长导致泡沫金属强化管与连接卡环无法很好的配合，降低了稳固性，所述泡沫金属强化管包括光管和设置在光管外侧的用于增加散热面积的金属泡沫层，所述固定凸起的高度小于金属泡沫层的厚度。
具体地，所述连接卡环的内表面的固定凸起的个数为10-40个。
具体地，所述连接卡环的外表面上设有若干个防滑凸起，增加了连接卡环外表面的摩擦系数，用于固定连接卡环和螺旋折流板的相对位置，当连接卡环与螺旋折流板之间承受的力大于连接卡环与螺旋折流板之间的摩擦力时，泡沫金属强化管与折流板间能够产生一定的相对滑动，起到滑动缓冲的作用，保证设备的完好。
其中所述防滑凸起为锯齿形结构，将连接卡环的外表面与折流板的管孔连接由面连接改为线连接，增大了摩擦系数，用于固定连接开环与折流板的相对位置，当连接卡环与螺旋折流板之间承受的力大于连接卡环与螺旋折流板之间的摩擦力时，泡沫金属强化管与折流板间能够产生一定的相对滑动，起到滑动缓冲的作用，保证设备的完好。
具体地，所述相邻两防滑凸起之间的齿槽的延长线与泡沫金属强化管的轴线平行。
为了增加泡沫金属层与连接装置的接触面积，增加稳固性，所述连接卡环的长度为2-6倍的折流板的厚度。
其中折流板为螺旋折流板。
发明的有益效果是：发明提供了一种基于泡沫金属强化换热的高效换热器，通过连接装置增加泡沫金属强化管与连接装置的连接面积，即增加了受力面积，从而防止泡沫金属强化管与折流板的连接处发生损坏，达到优化折流板管壳式换热器结构的目的；
螺旋折流板管壳式换热器的泡沫金属强化管与折流板间的连接方式由以往的焊接改为可拆卸连接，弧形连接卡环内侧的针形结构通过插入泡沫金属内部来实现弧形连接卡环的位置固定，螺旋折流板通过管孔与弧形连接卡环外侧的锯齿形结构连接，锯齿形结构具有较高的摩擦系数，通过螺旋折流板的管孔与连接卡环之间的摩擦力实现固定。采用这种结构后泡沫金属强化管与折流板间能够产生一定的相对滑动，起到缓冲的作用，且增大了连接处泡沫金属的受力面积，因此能够有效提高连接处的机械强度，降低振动对连接处的不利影响，进而提高换热器的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
图1是发明的基于泡沫金属强化换热的高效换热器的结构示意图；
图2是泡沫金属强化管通过连接装置与螺旋折流板连接的连接示意图；
图3是连接卡环的结构示意图。
其中：1、管板；2、泡沫金属强化管；3、壳体；4、折流板；5、连接卡环；6、管箱封头；7、壳程入口；8、壳程出口；21、光管；22、金属泡沫层；41、管孔；51、固定凸起；52、防滑凸起；61、冷却水进口；62、冷却水出口。
具体实施方式
现在结合附图对发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明发明的基本结构，因此其仅显示与发明有关的构成。
如图1所示，一种基于泡沫金属强化换热的高效换热器，管板1、管束、壳体3、折流板4和连接装置；壳体3的两端分别密封连接管板1，两端的管板1分别与管箱封头6相连，其中一个管箱封头6上设置冷却水进口61，另一个管箱封头6上设置冷却水出口62；的壳体3上具有壳程入口7和壳程出口8；管束穿过折流板4并将壳体3两端的管板1连通，管束包括若干根用于增大散热面积的泡沫金属强化管2；折流板4上设有与泡沫金属强化管2的个数匹配的管孔41；泡沫金属强化管2穿过管孔41并通过连接装置与折流板4连接，通过连接装置增加泡沫金属强化管2与连接装置的连接面积，从而防止泡沫金属强化管2与折流板4的连接处发生损坏。
连接装置包括若干个截面为弧形的连接卡环5，连接卡环5的内表面设有若干个固定凸起51，连接卡环5通过固定凸起51与泡沫金属强化管2的外侧面固定连接，连接卡环5的外表面与折流板4连接，其中若干个连接卡环5形成环形结构。
在一种具体实施例中，连接卡环5的长度为2-6倍的折流板4的厚度。
作为优选，连接卡环5为两个。
其中固定凸起51为针形、锥形或者螺旋形。
作为优选，固定凸起51为针形，通过连接卡环5内表面上的针形固定凸起将连接卡环5与泡沫金属强化管2固定连接。
其中泡沫金属强化管2包括光管21和设置在光管21外侧的用于增加散热面积的金属泡沫层22，固定凸起51的高度小于金属泡沫层22的厚度。
作为优选，连接卡环5的内表面的固定凸起51的个数为10-40个。
在一种具体实施方式中，连接卡环5的外表面上设有若干个防滑凸起52，连接卡环5通过防滑凸起52与折流板4连接。
其中防滑凸起52为锯齿形结构。
作为优选，相邻两防滑凸起52之间的齿槽的延长线与泡沫金属强化管2的轴线平行。
其中折流板4为螺旋折流板。
作为优选，连续型或非连续型螺旋折流板，折流板管孔尺寸应与弧形连接卡环外表面相配合。
其中光管与泡沫金属层通过焊接实现相互固定的换热强化管。
工作时，由于外部因素的影响导致管束的振动，泡沫金属强化管2与连接卡环5通过针形固定凸起51固定连接，连接卡环5通过防滑凸起52与螺旋折流板连接，当振动引起的冲击力大于连接卡环5与螺旋折流板之间的摩擦力时，泡沫金属强化管2与螺旋折流板4间能够产生一定的相对滑动，进而达到将力释放的作用，且由于弧形连接卡环5的作用增大了连接处泡沫金属的受力面积，能够有效提高连接处的机械强度，降低振动对连接位置产生的不利影响，进而提高换热器的使用寿命。
以上述依据发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于泡沫金属强化换热的高效换热器，包括管板（1）、管束、壳体（3）和若干个折流板（4），壳体（3）的两端分别密封连接管板（1），管束穿过折流板（4）并将壳体（3）两端的管板（1）连通，其特征在于：还包括连接装置，
所述管束包括若干根用于增大散热面积的泡沫金属强化管（2）；
所述折流板（4）上设有与泡沫金属强化管（2）的个数匹配的管孔（41）；
所述泡沫金属强化管（2）穿过管孔（41）并通过连接装置与折流板（4）连接，通过连接装置增加泡沫金属强化管（2）与连接装置的连接面积，从而防止泡沫金属强化管（2）与折流板（4）的连接处发生损坏。
2.如权利要求1所述的基于泡沫金属强化换热的高效换热器，其特征在于：所述连接装置包括若干个截面为弧形的连接卡环（5），所述连接卡环（5）的内表面设有若干个固定凸起（51），所述连接卡环（5）通过固定凸起（51）与泡沫金属强化管（2）的外侧面固定连接，所述连接卡环（5）的外表面与折流板（4）连接。
3.如权利要求2所述的基于泡沫金属强化换热的高效换热器，其特征在于：所述连接卡环（5）为两个。
4.如权利要求2所述的基于泡沫金属强化换热的高效换热器，其特征在于：所述固定凸起（51）为针形、锥形或者螺旋形。
5.如权利要求2所述的基于泡沫金属强化换热的高效换热器，其特征在于：所述泡沫金属强化管（2）包括光管（21）和设置在光管（21）外侧的用于增加散热面积的金属泡沫层（22），所述固定凸起（51）的高度小于金属泡沫层（22）的厚度。
6.如权利要求2所述的基于泡沫金属强化换热的高效换热器，其特征在于：所述连接卡环（5）的内表面的固定凸起（51）的个数为10-40个。
7.如权利要求2所述的基于泡沫金属强化换热的高效换热器，其特征在于：所述连接卡环（5）的外表面上设有若干个防滑凸起（52）。
8.如权利要求7所述的基于泡沫金属强化换热的高效换热器，其特征在于：所述防滑凸起（52）为锯齿形结构。
9.如权利要求8所述的基于泡沫金属强化换热的高效换热器，其特征在于：所述相邻两防滑凸起（52）之间的齿槽的延长线与泡沫金属强化管（2）的轴线平行。
10.如权利要求2-9任一权利要求所述的基于泡沫金属强化换热的高效换热器，其特征在于：所述连接卡环（5）的长度为2-6倍的折流板（4）的厚度。
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