CN110553520A - 一种小型螺旋缠绕弹性管式换热器 - Google Patents

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高润淼
陈卫强
刘保银
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Abstract

本发明涉及一种小型螺旋缠绕弹性管式换热器，包括封头、外排管、中排管、内排管、筒体、法兰、垫片、管板和连接管；内排管、中排管和外排管分别沿圆周方向均匀地固定连接在管板上；筒体固定连接在前后管板之间；前后封头分别与前后管板固定连接在一起，且管板与封头之间设有垫片；各排管束采用铜管且为螺旋管状结构，相邻两排管束螺旋方向相反，各排管束螺旋圈数由外至内依次增加，这样可以通过壳程流体诱导管束振动来实现强化换热并且降低传热表面积垢和噪声，还能提高使用寿命；通过设置在各出入口上的法兰及其连接管，能实现多个换热器的单列/阵列组合安装，可根据实际情况的需要灵活组装和拆卸。

Description

一种小型螺旋缠绕弹性管式换热器
技术领域
本发明涉及换热器设计技术领域，尤其涉及一种小型螺旋缠绕弹性管式换热器。
背景技术
换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一，广泛应用于石油、化工、核电、制冷等工业领域。
传统管壳式换热器内部换热元件采用多根不锈钢直管，整体结构尺寸较大，组装灵活性低；传统套管式换热器内部传热元件采用单根不锈钢直管，结构简单，换热效率低下。鉴于流体诱导换热器内传热元件的振动会导致疲劳破坏，通过增加刚性管束强度的方法来防止振动、避免破坏的方法并不总是有效的。弹性管束换热器利用弹性传热元件(紫铜管)替代传统的刚性元件(不锈钢管)，充分利用流体诱导弹性传热元件的振动实现强化传热，且在防止管束破坏、降低噪声和自动除垢方面具有明显优势。然而，这种弹性管束换热器由于内部管束排列和整体尺寸方面的限制，其强化传热效果不明显，多换热器组合使用的灵活性低下。基于上述换热器存在的问题，不能满足高效、灵活的需要。
发明内容
本发明为了解决现有管式换热器实际工程应用中存在的问题，提供了一种小型螺旋缠绕弹性管式换热器。
本发明是通过以下技术方案实现：
一种小型螺旋缠绕弹性管式换热器，包括封头、外排管、中排管、内排管、筒体、法兰、垫片、管板和连接管；外排管、中排管和内排管分别沿圆周方向均匀地固定连接在前后管板上；筒体固定连接在前后管板之间；前后封头分别与前后管板固定连接在一起；管板与封头之间设有垫片；通过设置在各出入口上的法兰和连接管，可实现多个换热器的单列/阵列组合安装。
作为本发明的优选技术方案，所述内排管、中排管和外排管均采用螺旋管状结构。
作为本发明的优选技术方案，所述内排管、中排管和外排管均采用紫铜管。
作为本发明的优选技术方案，所述外排管与中排管螺旋方向相反，中排管与内排管螺旋方向相反，即相邻两排管束的螺旋方向相反。
作为本发明的优选技术方案，所述外排管、中排管和内排管各自螺旋圈数依次增加。
作为本发明的优选技术方案，所述外排管、中排管和内排管周向分布个数依次减少。
作为本发明的优选技术方案，所述小型螺旋缠绕弹性管式换热器在平面内可通过固定连接各出入口上的法兰实现多组换热器单列/阵列组合安装。
现场使用时，安装前小型螺旋缠绕弹性管式换热器要进行压力试验和气密性试验。进行热交换时，冷介质由封头的管口进入，在外排管、中排管和内排管内流动，这条路径称为管程；热介质在外排管、中排管和内排管与筒体之间的空隙内流动，这条路径称为壳程。小型螺旋缠绕弹性管式换热器采用横放的安装方式，并且根据实际换热要求的需要，多个换热器通过固定连接各出入口上的法兰和连接管实现多组换热器单列/阵列组合安装。开启时，先开启管程入口，再开启管程出口，使冷介质充满管程。然后开启壳程出口，再开启壳程入口，热介质在壳程内流动，以此达到换热效果。当热介质降温到一定程度时，关闭壳程入口，关闭壳程出口，关闭管程入口，关闭管程出口。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明管束均采用紫铜管，紫铜管作为一种弹性材料，可以通过壳程流体诱导管束振动来实现强化换热并且降低传热表面积垢和噪声，还能提高使用寿命；通过用螺旋管代替直管，流体会在管内形成二次流，实现强化传热；通过设置相邻两排管束螺旋方向相反，增加了壳程流体的紊流特性，实现强化传热；通过设置管束螺旋圈数由外到内依次增加，实现各排管束振动强度一致；通过设置各出入管口上的法兰和连接管，可实现多个换热器单列/阵列组合安装，可根据实际情况的需要灵活组装和拆卸。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中的A-A剖视图。
图3为本发明多个组合安装的结构示意图。
图中：1-封头、2-外排管、3-中排管、4-内排管、5-筒体、6-法兰、7-垫片、8-管板、9-连接管、10-小型螺旋缠绕弹性管式换热器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、图2和图3，图1为本发明的结构示意图，图2为图1中A-A剖视图，图3为本发明多个组合安装的结构示意图。
所述一种小型螺旋缠绕弹性管式换热器，包括外排管2、中排管3和内排管4，所述外排管2的两端管口沿圆周方向均匀等距地与分布在两端管板8最外层的圆周孔固定连接在一起，所述中排管3的两端管口沿圆周方向均匀等距地与分布在两端管板8中间层的圆周孔固定连接在一起，所述内排管4的两端管口沿圆周方向均匀等距地与分布在两端管板8最内层的圆周孔固定连接在一起。所述管板8与筒体5固定连接，所述管板8与封头1固定连接，且管板8与封头1之间设有密封垫片7，这有助于提高密封性。
所述一种螺旋小型螺旋缠绕弹性管式换热器单列/阵列组合安装时，小型螺旋缠绕弹性管式换热器10的封头1管口和筒体5管口设有法兰6，所述封头1管口上安装的法兰6与连接管9一端管口上安装的法兰6固定连接，所述连接管9另一端管口上安装的法兰6与另一个小型螺旋缠绕弹性管式换热器10的封头1管口安装的法兰6固定连接，所述一个小型螺旋缠绕弹性管式换热器10的筒体5管口上安装的法兰6与另一个小型螺旋缠绕弹性管式换热器10的筒体5管口上安装的法兰6固定连接。
所述外排管2、中排管3和内排管4均为螺旋管状结构均并且为紫铜管。
所述外排管2与中排管3螺旋方向相反，中排管3与内排管4螺旋方向相反，即相邻两排管束的螺旋方向相反。
所述外排管2、中排管3和内排管4各自的螺旋圈数依次增加，并且周向分布个数依次减少。
所述小型螺旋缠绕弹性管式换热器10在水平面内可通过固定连接各出入口上的法兰6和连接管9实现多组换热器单列/阵列组合安装。
现场使用时，安装前小型螺旋缠绕弹性管式换热器10要进行压力试验和气密性试验。进行热交换时，冷介质由封头1管口进入，在外排管2、中排管3和内排管4内流动，这条路径称为管程；热介质在外排管2、中排管3和内排管4与筒体5之间的空隙内流动，这条路径称为壳程。本发明所采用的管束结构能够强化换热并且降低传热表面积垢和噪声，还能提高使用寿命。小型螺旋缠绕弹性管式换热器10采用横放的安装方式，并且根据实际换热要求的需要，多个换热器通过固定连接各出入管口上的法兰6和连接管9实现多组换热器单列/阵列组合安装。开启时，先开启管程入口，再开启管程出口，使冷介质充满管程。然后开启壳程出口，再开启壳程入口，热介质在壳程内流动，以此达到换热效果。当热介质降温到一定程度时，关闭壳程入口，关闭壳程出口，关闭管程入口，关闭管程出口，操作简单方便，实用性好。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种小型螺旋缠绕弹性管式换热器，其特征在于：包括封头(1)、外排管(2)、中排管(3)、内排管(4)、筒体(5)、法兰(6)、垫片(7)、管板(8)和连接管(9)；外排管(2)、中排管(3)和内排管(4)分别沿圆周方向均匀地固定连接在管板(8)上；筒体(5)固定连接在前后管板(8)之间；管板(8)与封头(1)之间设有垫片；前后封头(1)分别与前后管板(8)固定连接在一起，且管板(8)与封头(1)之间设有垫片(7)。
2.根据权利要求1所述的一种小型螺旋缠绕弹性管式换热器，其特征在于：所述外排管(2)、中排管(3)和内排管(4)均采用螺旋管状结构。
3.根据权利要求1所述的一种小型螺旋缠绕弹性管式换热器，其特征在于：所述外排管(2)、中排管(3)和内排管(4)均采用紫铜管。
4.根据权利要求1所述的一种小型螺旋缠绕弹性管式换热器，其特征在于：外排管(2)与中排管(3)的螺旋方向相反，中排管(3)与内排管(4)的螺旋方向相反，即相邻两排管束的螺旋方向相反。
5.根据权利要求1所述的一种小型螺旋缠绕弹性管式换热器，其特征在于：外排管(2)、中排管(3)、内排管(4)的螺旋圈数依次增加。
6.根据权利要求1所述的一种小型螺旋缠绕弹性管式换热器，其特征在于：外排管(2)、中排管(3)和内排管(4)周向分布个数依次减少。
7.根据权利要求1所述的一种小型螺旋缠绕弹性管式换热器，其特征在于：通过固定连接各出入口和连接管(9)上安装的法兰(6)实现多个换热器的单列/阵列组合安装。
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