CN110285693A - 变螺距绕管式换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变螺距绕管式换热器，主要包括中心筒、螺旋换热管束、垫条、管板、筒体、管箱，以及壳程流体进出口接管和管程流体进出口接管，其特征在于：螺旋换热管束的换热管螺距结构有三种变化形式，一是同层螺旋换热管束的渐变式螺距结构，二是同层螺旋换热管束的突变式螺距结构，三是内外层螺旋换热管束的渐变式螺距结构。螺旋换热管束中换热管螺距是根据壳程流体的相态变化而改变的，壳程流体为气态时对应于小螺距，而壳程流体为液态时对应于大螺距，这样有利于提高壳程流体的对流换热系数，并减小壳程流体的压力降，解决壳程流体具有相变的绕管式换热器中流体分布不均匀，以及单位面积的换热效率低、压降大等问题。
Description
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，特别是涉及一种变螺距绕管式换热器。
背景技术
现有的管式换热器结构多为管翅式、列管式或管壳式、热管式等，但是多数管式换热器存在结构不够紧凑、换热不均匀、传热效率不高的问题，这就需要改善换热器的结构来提高换热性能。绕管式换热器是在中心筒与壳体之间布置多层螺旋换热管束而形成的一类换热器，相邻内外两层螺旋换热管束的螺旋缠绕方向相反且保持一定间距。与传统的列管式换热器相比，绕管式换热器具有换热效率高、结构紧凑、体积较小等优点。
绕管式换热器能够在有限的换热空间内增加管程流体的流通长度，并提高壳程流体的湍流度，能够有效提高换热效率；但在相变（例如管程液体沸腾，或/和壳程蒸汽冷凝）换热过程中，存在壳程流体流速分布不均匀、换热不均匀，流体物性变化大、壳程流体压力降大等问题，从而会降低整体的换热效果。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种变螺距绕管式换热器。
本发明所采用的技术方案是：一种变螺距绕管式换热器，主要包括中心筒、螺旋换热管束、垫条、管板、筒体、管箱，以及壳程流体进出口接管和管程流体进出口接管，其特征在于：所述的螺旋换热管束的换热管螺距结构有三种变化形式，一是同层螺旋换热管束的渐变式螺距结构，二是同层螺旋换热管束的突变式螺距结构，三是内外层螺旋换热管束的渐变式螺距结构；所述的同层螺旋换热管束的渐变式螺距结构，每根换热管的螺距沿换热器轴向连续递减或递增，且相邻内外两层换热管束对应位置的换热管螺距相等，而换热管的缠绕方向相反；所述的同层螺旋换热管束的突变式螺距结构，螺旋换热管束分为上下两段，两段的换热管螺距不同，但每段的换热管螺距相同，在螺旋换热管束两段之间某处换热管螺距发生突变，且相邻内外两层螺旋换热管束对应位置的换热管螺距相等，而换热管的缠绕方向相反；所述的内外层螺旋换热管束的渐变式螺距结构，从内层向外层，螺旋换热管束的螺距逐渐增大，且同层螺旋换热管束的螺距相等，相邻内外两层螺旋换热管束的缠绕方向相反。
所述的同层螺旋换热管束为渐变式螺距结构或突变式螺距结构，换热管螺距的大小是根据壳程流体的相态变化而改变，壳程流体为气态时对应于小螺距，而壳程流体为液态时对应于大螺距。
所述的同层螺旋换热管束的突变式螺距结构，在螺旋换热管束两段之间换热管螺距发生突变的位置，取决于壳程流体发生相变的位置。
所述的相邻内外两层螺旋换热管束之间设置有垫条，所述垫条的定距槽间距与其相邻的外层换热管螺距保持一致。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一是变螺距螺旋换热管束的螺距可以根据壳程流体的相变位置而改变，解决了壳程流体具有相变的绕管式换热器中流体分布不均匀的现象，有利于强化壳程流体的传热，提高绕管式换热器的整体换热效率；二是变螺距螺旋换热管束可以增大壳程流体的湍流度，进一步强化壳程流体传热；三是变螺距螺旋换热管束可以减少壳程流体的压力降，从而提高换热器的综合性能。总之，所述的变螺距绕管式换热器的管束结构有利于提高壳程流体的对流换热系数，并减小壳程流体的压力降，解决壳程流体具有相变的绕管式换热器中流体分布不均匀，以及单位面积的换热效率低、压降大等问题。
附图说明
图1为同层螺旋换热管束的渐变式螺距结构绕管式换热器。
图2为同层螺旋换热管束的突变式螺距结构绕管式换热器。
附图标记：1-壳程流体进口接管；2-管程流体出口接管；3-管箱；4-管板；5-中心筒；6-螺旋换热管束；7-耳式支座；8-筒体；9-壳程流体出口接管；10-管程流体进口接管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
变螺距绕管式换热器主要包括中心筒、螺旋换热管束、垫条、管板、筒体、管箱，以及壳程流体进出口接管和管程流体进出口接管。装配时，首先将加工完毕的两个管板与中心筒焊接固定，中心筒固定在两个管板的中心位置，然后将其放置于由电机带动的滚轮上，直管穿过一端管板上的管孔，在滚轮的作用下旋转并弯曲缠绕为螺旋换热管，在每一层螺旋换热管束的底层设置有垫条，所述垫条的定距槽间距用于确定螺旋换热管的螺距，以实现渐变式螺距或突变式螺距；然后穿过并固定于另一端管板上相应位置的管孔中，重复该操作，直至完成螺旋换热管束的安装，最后，将螺旋换热管的两端分别与对应的管板焊接固定。接着将筒体套装在螺旋管束外，并将筒体两端焊接固定于管板外侧；筒体上端设有壳程流体进口接管，筒体下端设有壳程流体出口接管。上端及下端管箱分别与上端及下端管板焊接固定，上端管箱顶端设有管程流体出口接管，下端管箱底端设有管程流体进口接管。最后在换热器相应位置安装耳式支座及其他零件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种变螺距绕管式换热器，主要包括中心筒、螺旋换热管束、垫条、管板、筒体、管箱，以及壳程流体进出口接管和管程流体进出口接管，其特征在于：所述的螺旋换热管束的换热管螺距结构有三种变化形式，一是同层螺旋换热管束的渐变式螺距结构，二是同层螺旋换热管束的突变式螺距结构，三是内外层螺旋换热管束的渐变式螺距结构；所述的同层螺旋换热管束的渐变式螺距结构，每根换热管的螺距沿换热器轴向连续递减或递增，且相邻内外两层换热管束对应位置的换热管螺距相等，而换热管的缠绕方向相反；所述的同层螺旋换热管束的突变式螺距结构，螺旋换热管束分为上下两段，两段的换热管螺距不同，但每段的换热管螺距相同，在螺旋换热管束两段之间某处换热管螺距发生突变，且相邻内外两层螺旋换热管束对应位置的换热管螺距相等，而换热管的缠绕方向相反；所述的内外层螺旋换热管束的渐变式螺距结构，从内层向外层，螺旋换热管束的螺距逐渐增大，且同层螺旋换热管束的螺距相等，相邻内外两层螺旋换热管束的缠绕方向相反。
2.根据权利要求1所述的变螺距绕管式换热器，其特征在于：所述的同层螺旋换热管束为渐变式螺距结构或突变式螺距结构，换热管螺距的大小是根据壳程流体的相态变化而改变，壳程流体为气态时对应于小螺距，而壳程流体为液态时对应于大螺距。
3.根据权利要求1所述的变螺距绕管式换热器，其特征在于：所述的同层螺旋换热管束的突变式螺距结构，在螺旋换热管束两段之间换热管螺距发生突变的位置，取决于壳程流体发生相变的位置。
4.根据权利要求1所述的变螺距绕管式换热器，其特征在于：所述的相邻内外两层螺旋换热管束之间设置有垫条，所述垫条的定距槽间距与其相邻的外层换热管螺距保持一致。
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