CN108731513A - 一种扭转流管壳式换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种扭转流管壳式换热器，包括壳体、管板和换热管束，所述换热管束由多个滴形管组成，每个所述滴形管均包括多个平直管段和连接在多个所述平直管段之间的扭曲管段，多个所述扭曲管段等间距设置。该扭转流管壳式换热器具有设计科学、扰流效果好、换热效果好、生产成本低的优点。

Description

一种扭转流管壳式换热器
技术领域
本发明涉及一种换热器，具体的说，涉及了一种扭转流管壳式换热器。
背景技术
换热器是进行热交换的设备，其换热性能的好坏直接关系到能源利用率。类梯形倾斜折流板不仅可使流体在壳程内呈扭转流动，而且具有生产工艺简单、生产成本低等优点，如申请号为201611043880.6的专利就提供了一种类梯形倾斜折流板，但其采用的换热管是常规圆管，流体在流经常规圆管时会出现漩涡，在常规圆管的后方出现滞流区，从而使流体在壳程内达不到较为理想的扭转流动，影响换热效率和效果。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、扰流效果好、换热效果好、生产成本低的扭转流管壳式换热器。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种扭转流管壳式换热器，包括壳体、管板和换热管束，所述换热管束由多个滴形管组成，每个所述滴形管均包括多个平直管段和连接在多个所述平直管段之间的扭曲管段，多个所述扭曲管段等间距设置。
基于上述，多个所述平直管段包括相互间隔设置的多个正周期管段和多个负周期管段，所述扭曲管段所扭曲的角度为90°。
基于上述，每个所述正周期管段的截面均可重合，每个所述负周期管段的截面均可重合。
基于上述，所述扭曲管段由滴形管逐渐扭曲90°而成。
基于上述，它还包括多组类梯形倾斜折流板，每个所述正周期管段和每个所述负周期管段均配备一组所述类梯形倾斜折流板，每组所述类梯形倾斜折流板均朝向壳程流体流动方向倾斜，每组类梯形倾斜折流板均包括至少两块相互平行的类梯形倾斜折流板，每块所述类梯形倾斜折流板上均开设有多个安装孔，所述滴形管通过安装孔穿设在所述类梯形倾斜折流板上。
基于上述，相邻的两组类梯形倾斜折流板正交布置。
基于上述，在壳程流体方向上，每组类梯形倾斜折流板均沿所述滴形管截面宽头朝向所述滴形管截面窄头方向倾斜。
基于上述，每组所述类梯形倾斜折流板与所述换热管束之间的夹角均为a，20°＜a＜90°。
基于上述，每组类梯形倾斜折流板均包括三块相互平行的类梯形倾斜折流板。
基于上述，所述滴形管截面由一半圆和一半椭圆组成，设所述滴形管截面中半圆直径为d，则所述滴形管截面中半椭圆长轴为2d、短轴为d。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明使用所述滴形管替换常规的圆管，相对流体来流方向具有更好的流线型，对流体具有导向作用，可使流体在壳程内更加接近理想路线流动，对管束冲刷更充分，进一步提高了换热能力，另外，与圆管同截面周长相比，具有更小的截面面积，进而提高换热效率和换热能力，其具有设计科学、扰流效果好、换热效果好、生产成本低的优点。
附图说明
图1是本发明实施例1的透视结构示意图。
图2是本发明实施例1中滴形管安装结构主视图。
图3是本发明实施例1中滴形管安装结构俯视图。
图4是本发明实施例1中滴形管安装结构立体图。
图5本发明实施例1中滴形管的结构示意图。
图6是本发明实施例2中滴形管的截面图。
图7是本发明实施例2中滴形管的截面尺寸比例图。
图中：1. 壳体；2. 滴形管；3. 类梯形倾斜折流板；21. 正周期管段；22. 负周期管段；23. 扭曲管段。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图1-5所示，一种扭转流管壳式换热器，包括壳体1、管板、换热管束和多组类梯形倾斜折流板3，所述换热管束由多个滴形管2组成，每个所述滴形管2均包括多个平直管段和连接在多个所述平直管段之间的扭曲管段23，多个所述扭曲管段23等间距设置，多个所述平直管段均包括相互间隔设置的多个正周期管段21和多个负周期管段22，所述正周期管段21与所述负周期管段22之间的扭曲角度为90°，每个正周期管段21截面均能够重合，每个所述负周期管段22截面均能够重合；每个所述正周期管段21和负周期管段22均配备一组类梯形倾斜折流板3，每组所述类梯形倾斜折流板3均朝向壳程流体流动方向倾斜，每组类梯形倾斜折流板3均包括三块相互平行的类梯形倾斜折流板3，每块所述类梯形倾斜折流板3上均开设有多个安装孔，所述滴形管2通过安装孔穿设在所述类梯形倾斜折流板3上，相邻的两组类梯形倾斜折流板3正交布置；在壳程流体方向上，每组类梯形倾斜折流板3均沿所述滴形管2截面宽头朝向所述滴形管2截面窄头方向倾斜。
工作原理：管程流体依次交替流经正周期管段21和负周期管段22，壳程流体在类梯形倾斜折流板3的引导下呈扭转流动，扭转流动过程中又受到所述滴形管2表面的导向作用，使流体在壳程内更加接近理想路线流动，对换热管束冲刷更充分，从而提高了换热能力。
为了使管程流体转向更平和，相邻的所述正周期管段21与所述负周期管段22通过扭曲管段23连接，所述扭曲管段23由滴形管2逐渐扭曲90°而成；使用时，流体在所述扭曲管段23的引导下，实现方向的渐变，提高管壳程流程的接触效果。
每组所述类梯形倾斜折流板3与所述换热管束之间的夹角均为a，20°＜a＜90°，各组类梯形倾斜折流板3规则倾斜，提高了壳程流体流动的规则性。
实施例2
如图6和图7所示，本实施例与实施例1的区别在于对所述滴形管2截面形状进行了进一步限制，所述滴形管2截面由一半圆和一半椭圆组成，设所述滴形管2截面中半圆直径为d，则所述滴形管2截面中半椭圆长轴为2d、短轴为d。
本实施例中，采用具有流线型的滴形管2替代常规圆管，使得流体在壳程内流动更加充分的冲刷所述换热管束，增加流体扰动程度；通过与常规圆管类梯形倾斜折流板换热器对比，壳程Re数在5000-14000范围内，滴形管类梯形倾斜折流板换热器壳程对流换热系数较圆管类梯形倾斜折流板换热器高27.16%-29.71%，综合性能Nu/(f)1/3提高31.47%-35.23%，故采用滴形管3替代传统圆管，在等泵攻下，可一定程度的提高换热量，达到高效传热，节约能源的目的。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种扭转流管壳式换热器，其特征在于：包括壳体、管板和换热管束，所述换热管束由多个滴形管组成，每个所述滴形管均包括多个平直管段和连接在多个所述平直管段之间的扭曲管段，多个所述扭曲管段等间距设置。
2.根据权利要求1所述的扭转流管壳式换热器，其特征在于：多个所述平直管段包括相互间隔设置的多个正周期管段和多个负周期管段，所述扭曲管段所扭曲的角度为90°。
3.根据权利要求2所述的扭转流管壳式换热器，其特征在于：每个所述正周期管段的截面均可重合，每个所述负周期管段的截面均可重合。
4.根据权利要求3所述的扭转流管壳式换热器，其特征在于：所述扭曲管段由滴形管逐渐扭曲90°而成。
5.根据权利要求2-4任一项所述的扭转流管壳式换热器，其特征在于：它还包括多组类梯形倾斜折流板，每个所述正周期管段和每个所述负周期管段均配备一组所述类梯形倾斜折流板，每组所述类梯形倾斜折流板均朝向壳程流体流动方向倾斜，每组类梯形倾斜折流板均包括至少两块相互平行的类梯形倾斜折流板，每块所述类梯形倾斜折流板上均开设有多个安装孔，所述滴形管通过安装孔穿设在所述类梯形倾斜折流板上。
6.根据权利要求5所述的扭转流管壳式换热器，其特征在于：相邻的两组类梯形倾斜折流板正交布置。
7.根据权利要求6所述的扭转流管壳式换热器，其特征在于：在壳程流体方向上，每组类梯形倾斜折流板均沿所述滴形管截面宽头朝向所述滴形管截面窄头方向倾斜。
8.根据权利要求5所述的扭转流管壳式换热器，其特征在于：每组所述类梯形倾斜折流板与所述换热管束之间的夹角均为a，20°＜a＜90°。
9.根据权利要求6-8任一项所述的扭转流管壳式换热器，其特征在于：每组类梯形倾斜折流板均包括三块相互平行的类梯形倾斜折流板。
10.根据权利要求1、2、3、4、6、7或8任一项所述的扭转流管壳式换热器，其特征在于：所述滴形管截面由一半圆和一半椭圆组成，设所述滴形管截面中半圆直径为d，则所述滴形管截面中半椭圆长轴为2d、短轴为d。
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