CN108469191A - 一种螺旋板换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺旋板换热器，包括板体间等间距交叉设置的第一螺旋板和第二螺旋板，第一螺旋板和第二螺旋板内外两侧通过端板密封夹紧固定，从而使第一螺旋板和第二螺旋板之间形成有相互隔离、间隔布置的冷流通道和热流通道，其中：冷流通道和热流通道内固定有折流装置，折流装置包括若干个导流柱，导流柱在冷流通道和热流通道内沿换热介质流动方向间隔设置，导流柱固定在第一螺旋板和/或第二螺旋板上，导流柱的导流面垂直于换热介质的流动方向，使换热介质流经导流柱时，至少部分换热介质改变流向，从导流柱与端板之间的间隙穿过，从而增加换热介质在冷流通道以及热流通道中的行程。
Description
技术领域
本发明属于换热设备的技术领域，具体涉及具化工、冶金、医药、电力、热能等涉及两种流体进行热量交换的螺旋板换热器。
背景技术
螺旋板换热器是化工、冶金、医药、电力、热能等涉及两种流体进行热量交换的各个行业中十分常用的工业生产设备。螺旋板换热器流体内流体的流动行为对换热器的传热速率具有重要影响。目前工业生产中运行的螺旋板换热器基本全部是冷热流体分别在螺旋板两侧流动，通过螺旋板进行热量交换。两螺旋板之间用定距柱保持间距。换热器的传热速率还须进一步提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种能强化冷热流体螺旋板的传热，以提高螺旋板换热器的传热速率的螺旋板换热器。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种螺旋板换热器，包括板体间等间距交叉设置的第一螺旋板和第二螺旋板，第一螺旋板和第二螺旋板内外两侧通过端板密封夹紧固定，从而使第一螺旋板和第二螺旋板之间形成有相互隔离、间隔布置的冷流通道和热流通道，其中：冷流通道和热流通道内固定有折流装置，折流装置包括若干个导流柱，导流柱在冷流通道和热流通道内沿换热介质流动方向间隔设置，导流柱固定在第一螺旋板和/或第二螺旋板上，导流柱的导流面垂直于换热介质的流动方向，使换热介质流经导流柱时，部分换热介质改变流向，从导流柱在冷流通道以及热流通道内形成的蛇形走道中流过，从而增加换热介质在冷流通道以及热流通道中的行程。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
上述的导流柱与第一螺旋板以及第二螺旋板接触的侧面呈锯齿状，使部分换热介质从导流柱与第一螺旋板以及第二螺旋板之间的间隙中流过。
上述的导流柱的两端均与相应的端板间隙配合，使部分换热介质从导流柱与端板之间的间隙中流过。
上述的导流柱以一定间隔、左右交错地安装于冷流通道和热流通道中。
上述的导流柱以两个在左右两侧、中部留间隙、然后一个在中间，两侧留间隙地交替安装于冷流通道和热流通道中。
上述的导流柱为长方体片，导流柱由金属或非金属材料制成。
上述的第一螺旋板的内端与第二螺旋板的内端通过内隔板密封隔开，从而使冷流通道内端和热流通道内端隔离，第一螺旋板的外端和第二螺旋板的外端各自设置有外隔板，外隔板分别将冷流通道的外端和和热流通道的外端密封。
上述的冷流通道外端设有冷流体进口，内端设有冷流体出口，热流通道外端设有热流体出口，内端设有热流体进口。
本发明的新型螺旋板换热器，包括两个螺旋板、前后端板、冷流体进口、冷流体出口、热流体进口、热流体出口、折流装置等结构组成，折流装置由一根以上的柱体称为导流柱构成，导流柱是长方体，其可以由金属或非金属材料制成，其与螺旋板接触的两侧可以加工成锯齿形，在螺旋板换热器制作过程中将导流柱以一定间隔、左右交错安装于换热器的两螺旋板之间。也可以两个在两端、然后一个在中间交替安装，使流体在两螺旋板之间作蛇形弯曲流动。导流柱与螺旋板接触的两侧锯齿的深度、宽度可根据需要直流流体的流量调整。导流柱两端可以与端板留有一定距离，供少量流体通过其间隙流过，防止在此产生流体流动死角。导流柱长度可根据流体的流量调整。两行导流柱的间距可根据流体的流量调整。本发明的优点是：螺旋板之间安装了导流装置，通过导流装置的特殊结构，使螺旋板换热器内的流体一次性分成三种流动方式：第一种流动方式为从导流柱在冷流通道以及热流通道内形成的蛇形走道中流过，大部分流体均是这种流动方式，第二种为从导流柱与第一螺旋板以及第二螺旋板之间的间隙中流过，第三种为从导流柱与端板之间的间隙中流过。这种设置有效延长了流体的流动路径，提高了流体的流动速度，增加了流体的湍流强度、破坏了层流边界层，加剧了流体对螺旋板表面的冲刷，从而可以大幅提高螺旋板换热器的传热速率。导流柱与螺旋板接触的两侧加工成锯齿形可以允许有少量流体直流穿过导流柱，可以防止导流柱附近产生层流内层而减弱导流柱带来的对传热的促进作用。
附图说明
图1是螺旋板换热器的结构示意图；
图2是折流装置的结构示意图；
图3是第一实施例中螺旋板上安装折流装置的示意图；
图4是第二实施例中螺旋板上安装折流装置的示意图。
其中的附图标记为：第一螺旋板1、第二螺旋板2、端板3、冷流通道4、冷流体进口41、冷流体出口42、热流通道5、热流体进口51、热流体出口52、折流装置6、导流柱61、内隔板7、外隔板8。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
第一实施例：如图1-3所示，
一种螺旋板换热器，包括板体间等间距交叉设置的第一螺旋板1和第二螺旋板2，第一螺旋板1和第二螺旋板2内外两侧通过端板3密封夹紧固定，从而使第一螺旋板1和第二螺旋板2之间形成有相互隔离、间隔布置的冷流通道4和热流通道5，其中：冷流通道4和热流通道5内固定有折流装置6，折流装置6包括若干个导流柱61，导流柱61在冷流通道4和热流通道5内沿换热介质流动方向间隔设置，导流柱61固定在第一螺旋板1和/或第二螺旋板2上，导流柱61的导流面垂直于换热介质的流动方向，使换热介质流经导流柱61时，部分换热介质改变流向，从导流柱61在冷流通道4以及热流通道5内形成的蛇形走道中流过，从而增加换热介质在冷流通道4以及热流通道5中的行程。
实施例中，导流柱61与第一螺旋板1以及第二螺旋板2接触的侧面呈锯齿状，使部分换热介质从导流柱61与第一螺旋板1以及第二螺旋板2之间的间隙中流过。
实施例中，导流柱61的两端均与相应的端板3间隙配合，使部分换热介质从导流柱61与端板3之间的间隙中流过。
实施例中，导流柱61以一定间隔、左右交错地安装于冷流通道4和热流通道5中。
实施例中，导流柱61为长方体片，导流柱61由金属或非金属材料制成。
实施例中，第一螺旋板1的内端与第二螺旋板2的内端通过内隔板7密封隔开，从而使冷流通道4内端和热流通道5内端隔离，第一螺旋板1的外端和第二螺旋板2的外端各自设置有外隔板8，外隔板8分别将冷流通道4的外端和和热流通道5的外端密封。
实施例中，冷流通道4外端设有冷流体进口41，内端设有冷流体出口42，热流通道5外端设有热流体出口52，内端设有热流体进口51。热水从热流体进口51流入，从热流体出口52流出，冷水从冷流体进口41流入，从冷流体出口42流出，由于热水和冷水在螺旋板中相邻，因此热水可以与冷水进行热交换。
第二实施例：如图4所示。
实施例中，导流柱61以两个在左右两侧、中部留间隙、然后一个在中间，两侧留间隙地交替安装于冷流通道4和热流通道5中。
除了导流柱61的安装方式之外，本实施例其他方案与第一实施例相同。
以下列举一本装置与现有装置的对比：
现有技术中的螺旋板换热器中，换热器高0.8m，螺旋板面积4m2，用热水加热冷水。操作参数如下：热水进口温度为95℃，出口温度为65℃，流量为16 m3/h，冷水进口温度为15℃，出口温度为45℃。总传热系数为2791w/m2K。
本发明的螺旋板换热器：换热器高0.8m，螺旋板面积4m2，在换热器制作时加了36根长度为0.5m的导流柱，导流柱布置如附图3所示，导流柱与端板间隔0.05m。投入使用时，在热水与冷水的流量、进口温度不变的情况下，热水的出口温度降为60℃，冷水的出口温度升为50℃。总传热系数为3618w/m2K。换热器的传热速率提高了16.6％。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种螺旋板换热器，包括板体间等间距交叉设置的第一螺旋板(1)和第二螺旋板(2)，所述的第一螺旋板(1)和第二螺旋板(2)内外两侧通过端板(3)密封夹紧固定，从而使第一螺旋板(1)和第二螺旋板(2)之间形成有相互隔离、间隔布置的冷流通道(4)和热流通道(5)，其特征是：所述的冷流通道(4)和热流通道(5)内固定有折流装置(6)，所述的折流装置(6)包括若干个导流柱(61)，所述的导流柱(61)在冷流通道(4)和热流通道(5)内沿换热介质流动方向间隔设置，导流柱(61)固定在第一螺旋板(1)和/或第二螺旋板(2)上，导流柱(61)的导流面垂直于换热介质的流动方向，使换热介质流经导流柱(61)时，部分换热介质改变流向，从导流柱(61)在冷流通道(4)以及热流通道(5)内形成的蛇形走道中流过，从而增加换热介质在冷流通道(4)以及热流通道(5)中的行程。
2.根据权利要求1所述的一种螺旋板换热器，其特征是：所述的导流柱(61)与第一螺旋板(1)以及第二螺旋板(2)接触的侧面呈锯齿状，使部分换热介质从导流柱(61)与第一螺旋板(1)以及第二螺旋板(2)之间的间隙中流过。
3.根据权利要求2所述的一种螺旋板换热器，其特征是：所述的导流柱(61)的两端均与相应的端板(3)间隙配合，使部分换热介质从导流柱(61)与端板(3)之间的间隙中流过。
4.根据权利要求3所述的一种螺旋板换热器，其特征是：所述的导流柱(61)以一定间隔、左右交错地安装于冷流通道(4)和热流通道(5)中。
5.根据权利要求3所述的一种螺旋板换热器，其特征是：所述的导流柱(61)以两个在左右两侧、中部留间隙、然后一个在中间，两侧留间隙地交替安装于冷流通道(4)和热流通道(5)中。
6.根据权利要求4或5所述的一种螺旋板换热器，其特征是：所述的导流柱(61)为长方体片，所述的导流柱(61)由金属或非金属材料制成。
7.根据权利要求6所述的一种螺旋板换热器，其特征是：所述的第一螺旋板(1)的内端与第二螺旋板(2)的内端通过内隔板(7)密封隔开，从而使冷流通道(4)内端和热流通道(5)内端隔离，所述的第一螺旋板(1)的外端和第二螺旋板(2)的外端各自设置有外隔板(8)，所述的外隔板(8)分别将冷流通道(4)的外端和和热流通道(5)的外端密封。
8.根据权利要求7所述的一种螺旋板换热器，其特征是：所述的冷流通道(4)外端设有冷流体进口(41)，内端设有冷流体出口(42)，所述的热流通道(5)外端设有热流体出口(52)，内端设有热流体进口(51)。
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