CN109341379A - 一种折流板及管壳式换热器 - Google Patents

一种折流板及管壳式换热器 Download PDF

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陈天宇
舒歌群
田华
赵婷婷
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Tianjin University
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—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
    • F28D7/16—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 arranged in parallel spaced relation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/24—Arrangements for promoting turbulent flow of heat-exchange media, e.g. by plates

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Abstract

本发明提供的一种折流板及管壳式换热器，折流板包括开设有管孔的本体，其安装于换热器圆筒形的壳体内，其中，本体边缘面的一侧为安装面，所述安装面与所述壳体的内壁贴合，本体边缘面的另一侧为流通缺口面，所述流通缺口面与所述壳体的内壁围成供介质通过的流通缺口，所述本体由泡沫金属材料制成。可有效提高流动的紊流程度并降低普通折流板对流动形式改变所造成的影响，进而有效地避免传统管壳式换热器的流动死区，起到有效提升换热器的换热效率并降低压降的效果。

Description

一种折流板及管壳式换热器
技术领域
本发明涉及热能技术领域，特别涉及一种折流板及管壳式换热器。
背景技术
管壳式换热器又称列管式换热器，其具有结构简单，设计制造工艺成熟，安全性高等优势，因此被广泛应用于石油化工等领域中。而在管壳式换热器中，传统弓形折流板换热器占到总量的70％～80％。
但传统弓形折流板换热器也存在一些不足之处，如流动阻力较大、存在大量流动死区、传热效率低等。因此，在新的节能减排形势下，其发展受到了很大的限制。因此，针对这些不足之处，研发一种结构简单，工艺成熟的折流板和管壳式换热器，使其换热面积和换热效率均能得到有效提高，对工业生产和节能减排都有非常重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服公知技术存在的上述缺陷，而提供一种折流板，能显著消除流动死区，提高管壳式换热器的换热面积和换热效率。
本发明是通过以下技术方案实现的，依据本发明提供的一种折流板，包括开设有管孔的本体，其安装于换热器圆筒形的壳体内，其中，本体边缘面的一侧为安装面，所述安装面与所述壳体的内壁贴合，本体边缘面的另一侧为流通缺口面，所述流通缺口面与所述壳体的内壁围成供介质通过的流通缺口，所述本体由泡沫金属材料制成。
本发明本还可以采取以下技术方案进一步实现：
较佳的，前述的折流板，其中，所述泡沫金属孔隙率在0.7-0.98之间，所述泡沫金属孔密度在10PPI-80PPI之间。
前述的折流板，其中，所述泡沫金属为泡沫铝、泡沫铜、泡沫镍或者由铝、铜、镍中的任意两类或两类以上形成的泡沫合金。
前述的折流板，其中，所述金属泡沫由烧结法、电镀法、加压铸造法或发泡法制成。
前述的折流板，其中，所述流通缺口面为平面、内凹的弧形面或内凹的凸形面。
前述的折流板，其中，所述流通缺口面到壳体内壁的最大距离H为壳体内壁直径的20％-50％。
较佳的，前述的折流板，其中，所述本体的厚度为3-50mm。
本发明同时提供一种管壳式换热器，包括圆筒形的壳体、安装于所述壳体内的若干折流板、换热管，其中，所述折流板为上述的一种折流板，所述换热管从所述折流板的管孔穿过。
较佳的，前述的管壳式换热器，其中，相邻折流板之间的距离为50-3200mm。
前述的管壳式换热器，其中，所述换热管的数量为至少一根。
本发明的有益效果：
本发明的折流板，由于选用泡沫金属材料制成，相对于现有技术，本发明的折流板具有渗透性，流体除了可以在折流板与壳体内壁所围成的流通缺口中流动，还可以在泡沫金属的骨架间隙中流动，可以显著地避免流动死区，进而冲刷拐角等普通折流板换热器流动死角处的污垢与杂质。同时，这种流动一方面，可以有效减少普通折流板对流动形式的改变而造成的压降的增加，从而可以显著地降低管壳式换热器的压降；另一方面，泡沫金属结构具有非常高的单位体积比表面积和复杂的骨架结构，从而其换热面积和流动的紊流程度都得到了极大地增强，从而也极大地增强了换热器的换热性能。
本发明的管壳式换热器，其通过采用上述的折流板，可有效提高流动的紊流程度并降低普通折流板对流动形式改变所造成的影响，进而有效地避免传统管壳式换热器的流动死区，起到有效提升换热器的换热效率并降低压降的效果。
附图说明
图1为本发明折流板的结构示意图；
图2为本发明管壳式换热器的结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。需要说明的是实施例仅仅是对本发明宗旨的说明，而并不是对本发明的保护范围的限制。
如图1所示，本发明提供的一种折流板11，包括开设有管孔2的本体1，其安装于换热器圆筒形的壳体内，其中，本体边缘面的一侧为安装面，所述安装面与所述壳体的内壁贴合，本体边缘面的另一侧为流通缺口面3，所述流通缺口面与所述壳体的内壁5围成供介质通过的流通缺口4，所述本体由泡沫金属材料制成。
本发明的折流板，由于选用泡沫金属材料制成，相对于现有技术，本发明的折流板具有渗透性，流体除了可以在折流板与壳体内壁所围成的流通缺口中流动，还可以在泡沫金属的骨架间隙中流动，可以显著地避免流动死区，进而冲刷拐角等普通折流板换热器流动死角处的污垢与杂质。同时，这种流动一方面，可以有效减少普通折流板对流动形式的改变而造成的压降的增加，从而可以显著地降低管壳式换热器的压降；另一方面，泡沫金属结构具有非常高的单位体积比表面积和复杂的骨架结构，从而其换热面积和流动的紊流程度都得到了极大地增强，从而也极大地增强了换热器的换热性能。
本实施方式可进一步通过下面结构实现：
较佳的，前述的折流板，其中，所述泡沫金属孔隙率在0.7-0.98之间，所述泡沫金属孔密度在10PPI-80PPI之间。
前述的折流板，其中，所述泡沫金属为泡沫铝、泡沫铜、泡沫镍或者由铝、铜、镍中的任意两类或两类以上形成的泡沫合金。
前述的折流板，其中，所述金属泡沫由烧结法、电镀法、加压铸造法或发泡法制成。
前述的折流板，其中，所述流通缺口面3为平面；较佳的，所述流通缺口面3为内凹的弧形面或内凹的凸形面。这样可以扩大流通缺口内的流通高低差异，将强化流体的紊流，进一步强化流体对折流板与壳体之间拐角处的干扰，有效避免低效或者无效的流动死区。
前述的折流板，其中，所述流通缺口面3到壳体内壁5的最大距离H为壳体内壁直径的20％-50％。
较佳的，前述的折流板，其中，所述本体1的厚度为3-50mm。
如图2所示，本发明同时提供一种管壳式换热器，包括圆筒形的壳体6、安装于所述壳体内的若干折流板11、换热管7，其中，所述折流板为上述的一种折流板，所述换热管7从所述折流板上的管孔穿过。较佳的，所述折流板11通过焊接等方式安装于壳体内壁上，并按缺口上、下方向交替排列，平行安装于壳体内。
本发明的管壳式换热器，其通过采用上述的折流板，可有效提高流动的紊流程度并降低普通折流板对流动形式改变所造成的影响，进而有效地避免传统管壳式换热器的流动死区，起到有效提升换热器的换热效率并降低压降的效果。
较佳的，前述的管壳式换热器，其中，相邻折流板11之间的距离为50-3200mm。
前述的管壳式换热器，其中，所述换热管7的数量为至少一根。
以上所述仅是本发明的较佳实施例，凡是依据本发明的技术方案对以上实施例进行的任何简单修改和等同变换，均属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种折流板，包括开设有管孔的本体，其安装于换热器圆筒形的壳体内，其特征在于，本体边缘面的一侧为安装面，所述安装面与所述壳体的内壁贴合，本体边缘面的另一侧为流通缺口面，所述流通缺口面与所述壳体的内壁围成供介质通过的流通缺口，所述本体由泡沫金属材料制成。
2.根据权利要求1所述的折流板，其特征在于，所述泡沫金属孔隙率在0.7-0.98之间，所述泡沫金属孔密度在10PPI-80PPI之间。
3.根据权利要求1所述的折流板，其特征在于，所述泡沫金属为泡沫铝、泡沫铜、泡沫镍或者由铝、铜、镍中的任意两类或两类以上形成的泡沫合金。
4.根据权利要求1所述的折流板，其特征在于，所述金属泡沫由烧结法、电镀法、加压铸造法或发泡法制成。
5.根据权利要求1所述的折流板，其特征在于，所述流通缺口面为平面、内凹的弧形面或内凹的凸形面。
6.根据权利要求1所述的折流板，其特征在于，所述流通缺口面到壳体内壁的最大距离H为壳体内壁直径的20％-50％。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的折流板，其特征在于，所述本体的厚度为3-50mm。
8.一种管壳式换热器，包括圆筒形的壳体、安装于所述壳体内的若干折流板、换热管，其特征在于，所述折流板为权利要求1至7中任意一项所述的折流板，所述换热管从所述折流板的管孔穿过。
9.根据权利要求8所述的管壳式换热器，其特征在于，相邻折流板之间的距离为50-3200mm。
10.根据权利要求8所述的管壳式换热器，其特征在于，所述换热管的数量为至少一根。
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