CN108592680A - 一种自支撑式翅片管束及换热器 - Google Patents

一种自支撑式翅片管束及换热器 Download PDF

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曲斌
于涛
段有龙
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Abstract

本发明涉及一种自支撑式翅片管束及换热器，所述自支撑式翅片管束包括由多个竖向翅片管及多个环向翅片管组成的换热管束，在换热管束的横截面内，竖向翅片管与环向翅片管沿纵向及横向均相间排列；竖向翅片管由光滑直管及固定在光滑直管外围且与光滑直管轴线平行设置的多个矩形翅片组成；环向翅片管由光滑直管及固定在光滑直管外围且与光滑直管轴线垂直的多个环形翅片组成；所述换热器包含有一种自支撑式翅片管束。本发明采用竖向翅片管和环向翅片管组合构成自支撑换热管束，能够大幅增加传热面积，避免流动死区与泄漏流路，降低壳程流动阻力，优化壳程流路，从而强化传热效果；采用自支撑结构，减少了用于支撑结构的材料消耗。

Description

一种自支撑式翅片管束及换热器
技术领域
本发明涉及强化换热元件技术领域，尤其涉及一种自支撑式翅片管束及换热器。
背景技术
目前大部分化工厂仍在采用传统的管壳式换热器作为换热设备，换热管束采用光管与折流板、折流杆等折流元件形成支撑与折流结构。这种结构不但增加了用于制作支撑、折流元件的材料消耗，而且传热效率相对较低，壳程流动阻力较大，容易产生流动死区和泄漏流路，致使传热效果不佳。
发明内容
本发明提供了一种自支撑式翅片管束及换热器，采用竖向翅片管和环向翅片管组合构成自支撑换热管束，能够大幅增加传热面积，避免流动死区与泄漏流路，降低壳程流动阻力，优化壳程流路，从而强化传热效果；采用自支撑结构，减少了用于支撑结构的材料消耗。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种自支撑式翅片管束，包括由多个竖向翅片管及多个环向翅片管组成的换热管束，在换热管束的横截面内，竖向翅片管与环向翅片管沿纵向及横向均相间排列；竖向翅片管由光滑直管及固定在光滑直管外围且与光滑直管轴线平行设置的多个矩形翅片组成；环向翅片管由光滑直管及固定在光滑直管外围且与光滑直管轴线垂直的多个环形翅片组成；竖向翅片管上的矩形翅片与环向翅片管上的环形翅片之间为线接触，并使相邻的竖向翅片管与环向翅片管之间形成自支撑结构。
所述多个矩形翅片沿光滑直管的周向均匀设置，其延伸线的交点与光滑直管的轴线相交。
所述环形翅片的横断面为L形，其一个侧边与光滑直管相贴固定，另一个侧边与光滑直管的轴线垂直；多个环形翅片沿光滑直管的轴向均匀间隔设置。
所述竖向翅片管与环向翅片管中的光滑直管外径相等，矩形翅片与环形翅片的高度之和等于竖向翅片管与环向翅片管间距-光滑直管外径。
一种换热器，包含一种自支撑式翅片管束。
一种换热器，自支撑式翅片管束的两端与管板固定连接；自支撑式翅片管束中，矩形翅片的两端止于竖向翅片管与管板连接处；环向翅片管的两端与管板连接的部分不设环形翅片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)在光滑直管外设翅片，增加换热管传热面积，能够提高单位质量的传热面积，有效降低换热器成本；
2)竖向翅片管与环向翅片管相间设置，通过线接触达到自支撑的目的，壳程无需设置折流板，消除壳程流动死区，提高传热面积利用率；
3)自支撑式翅片管束可改善壳程流路，减小阻力，促进流体在环向翅片和竖向翅片中的不规则运动，破坏传热边界层，强化传热效果；
4)环形翅片沿环向翅片管的轴向间隔布置，与竖向翅片管的矩形翅片之间形成多个线接触，确保支撑强度；
5)由于换热效率的提高，使换热面积减小，设备体积随之下降，制造成本大幅降低。
附图说明
图1是本发明所述一种自支撑式翅片管束的结构示意图。
图2是本发明所述具有自支撑式翅片管束换热器的结构示意图。
图3是图2中的A-A视图。
图中：I.自支撑式翅片管束 II.换热器 1.环向翅片管 11.环形翅片 2.竖向翅片管 21.矩形翅片 12/22.光滑直管 3.壳程进口 4.下管箱 5.下管板 6.壳程出口 7. 壳体8.上管板 9.上管箱 10.管程入口 11.管程出口
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1所示，本发明所述一种自支撑式翅片管束I，包括由多个竖向翅片管2及多个环向翅片管1组成的换热管束，在换热管束的横截面内，竖向翅片管2与环向翅片管1沿纵向及横向均相间排列；竖向翅片管2由光滑直管22及固定在光滑直管22外围且与光滑直管22轴线平行设置的多个矩形翅片21组成；环向翅片管1由光滑直管12及固定在光滑直管12外围且与光滑直管12轴线垂直的多个环形翅片11组成；竖向翅片管2上的矩形翅片21与环向翅片管1上的环形翅片11之间为线接触，并使相邻的竖向翅片管2与环向翅片管1之间形成自支撑结构。
所述多个矩形翅片21沿光滑直管22的周向均匀设置，其延伸线的交点与光滑直管22的轴线相交。
所述环形翅片11的横断面为L形，其一个侧边与光滑直管12相贴固定，另一个侧边与光滑直管12的轴线垂直；多个环形翅片11沿光滑直管12的轴向均匀间隔设置。
所述竖向翅片管2与环向翅片管1中的光滑直管22、12外径相等，矩形翅片21与环形翅片11的高度之和等于竖向翅片管2与环向翅片管1间距-光滑直管22/12外径。
一种换热器II，包含一种自支撑式翅片管束I。
一种换热器II，自支撑式翅片管束I的两端与管板5、8固定连接；自支撑式翅片管束I中，矩形翅片21的两端止于竖向翅片管2与管板5、8连接处；环向翅片管1的两端与管板5、8连接的部分不设环形翅片11。
如图2、图3所示，是本发明所述换热器II的一种具体结构示例，该换热器II为立式换热器，壳体7顶部设有上管箱9，壳体7底部设有下管箱4，壳体7上部设壳程进口 3，壳体7下部设壳程出口6；壳体7内设有自支撑式翅片管束I，自支撑式翅片管束I的顶部通过上管板8与上管箱9固定连接，底部通过下管板5与下管箱4固定连接。
管程介质从下管箱4底部的管程入口10进入换热器II中，在自支撑式翅片管束I中的各个光滑直管12、22中向上流动；壳程介质从壳程进口3进入换热器II的壳程，通过自支撑式翅片管束I，管程介质与壳程介质换热，换热后的管程介质从上管箱9顶部的管程出口11离开换热器II，换热后的壳程介质从壳程出口6离开换热器II。采用自支撑式翅片管束I，壳程介质从环形翅片11和矩形翅片21的夹缝中向下流动，增加了与管程介质的传热接触面积；环形翅片11和矩形翅片21之间的多个线接触区域形成了多次不规则折流，强化了壳程传热效果。
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 (6)

1.一种自支撑式翅片管束，其特征在于，包括由多个竖向翅片管及多个环向翅片管组成的换热管束，在换热管束的横截面内，竖向翅片管与环向翅片管沿纵向及横向均相间排列；竖向翅片管由光滑直管及固定在光滑直管外围且与光滑直管轴线平行设置的多个矩形翅片组成；环向翅片管由光滑直管及固定在光滑直管外围且与光滑直管轴线垂直的多个环形翅片组成；竖向翅片管上的矩形翅片与环向翅片管上的环形翅片之间为线接触，并使相邻的竖向翅片管与环向翅片管之间形成自支撑结构。
2.根据权利要求1所述的一种自支撑式翅片管束，其特征在于，所述多个矩形翅片沿光滑直管的周向均匀设置，其延伸线的交点与光滑直管的轴线相交。
3.根据权利要求1所述的一种自支撑式翅片管束，其特征在于，所述环形翅片的横断面为L形，其一个侧边与光滑直管相贴固定，另一个侧边与光滑直管的轴线垂直；多个环形翅片沿光滑直管的轴向均匀间隔设置。
4.根据权利要求1所述的一种自支撑式翅片管束，其特征在于，所述竖向翅片管与环向翅片管中的光滑直管外径相等，矩形翅片与环形翅片的高度之和等于竖向翅片管与环向翅片管间距-光滑直管外径。
5.一种换热器，其特征在于，包含权利要求1～4中任意一种自支撑式翅片管束。
6.根据权利要求5所述的一种换热器，其特征在于，自支撑式翅片管束的两端与管板固定连接；自支撑式翅片管束中，矩形翅片的两端止于竖向翅片管与管板连接处；环向翅片管的两端与管板连接的部分不设环形翅片。
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