CN111043897A - 一种y型与半y型结合开孔式折流板换热器 - Google Patents

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程建
吕雪峰
封杨
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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Abstract

本发明提供了一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器。该换热器包括壳体(10)、管板(5)和(6)、管束(9)、半Y型折流板(1)和(4)、Y型折流板(2)和(3)、管箱(7)和(8)。管束(9)通过管板(5)和(6)安装在壳体(10)内；壳体(10)内设置隔有一定距离的Y型与半Y型结合开孔式折流板，其中折流板(3)是以折流板(2)为基准旋转一定角度α错位排列，折流板(4)是以折流板(1)为基准旋转一定角度α错位排列。折流板对应所述换热管均布置若干大孔，所述换热管穿过所述大孔设置，另外折流板(1)和(4)上均在对应同一位置开一定数目的小孔，折流板(2)和(3)上均在对应同一位置开一定数目的小孔；本发明的Y型与半Y型结合开孔式折流板能够大幅度降低壳程流体的进出口压降，由于在折流板上开一定数目的小孔，能够减少板后流动死区的存在，对板后管束起到扰流加强的作用，提高传热效率和结构稳定性。本发明实例应用于换热设备，如管壳式换热器。

Description

一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器
技术领域
本发明专利属于换热设备领域，如管壳式换热器，具体涉及一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器。
背景技术
工业革命以来，全球经济的发展都是以工业发展为基础的。而工业的发展是离不开能源的。在数个世纪的工业发展中，能源一直是推动工业发展的重要引擎。人们对于能源的需求也不断增大，特别是伴随着不可再生能源诸如煤炭、石油等化石燃料的逐步枯竭，以及环境问题的日趋严重，节能降耗必将是现在以及未来的重要课题。
能源高效利用已成为一种时代趋势，换热器作为节能设备的一种，可极大提高传热效率，从而提高能源利用率。管壳式换热器由于具有结构简单可靠、选材广泛,生产成本低、能承受高温高压，适应性强,清洗方便等特点，在化工、能源、机械、交通、制冷、空调以及航海航空等领域有着广泛的应用，在舰船动力系统中也主要采用管壳式换热器。
传统管壳式换热器大多选用单弓形折流板，这种支撑结构导致在壳程流体折流板后方易产生传热死区，同时由于流体横向流过管束，故流体容易在管子后方形成卡曼涡街造成管子发生流体诱导振动从而导致换热管的破坏。由于流体流动一直在纵向与横向之间转换，速度变化十分剧烈，这也使得壳程的压降大为增加。故管壳式换热器壳程传热强化的研究方向主要针对这些问题进行结构的改进。目前，对换热器进行壳程强化传热的方式主要有两种：(1)改变管子外形或在管处加翅片，如采用螺纹管、外翅片管等；(2)改变壳程挡板或管束支撑结构，使壳程流体形态发生变化，以减少或消除壳程流动与传热的滞留死区，使换热面积得到充分利用。
所以在单弓形折流板的基础之上，双弓形和三弓形折流板被设计出来。与传统单弓形折流板相比，其缺口面积很大，使得壳程流体能够更好的纵向流动，从而克服了传统单弓形折流板管束易振动和流动阻力较高等缺点。但是整体上传热效果还是较差。
发明内容
针对上述换热器在换热的过程中存在的问题，本发明提出了一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器。由于Y型与半Y型结合开孔式折流板的存在，能够大大减小对壳程流体流动的干扰程度，所以能大幅度降低壳程流体的进出口压降；未开孔时，壳程背流处存在流动死区，由于在折流板上开一定数目的小孔，能够减少折流板后流动死区的存在，增大有效换热面积，对折流板后管束起到扰流加强的作用，湍流程度增大，提高传热效率和结构稳定性。
本发明提供的一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器包括壳体、管板、管束、折流板、管箱，管束通过管板安装在壳体内，折流板对应所述换热管束均布置若干大孔，所述换热管束穿过所述大孔设置，紧密贴合。管束部件由14根热管组成，热管长度为1600mm,外径为40mm,内径为30mm,其中每横向相邻热管间距均为20mm。14根热管沿中心轴线分为两部分，各占7根。其中心轴线上部分7根分为两行，每行分别为三根和四根，下部分与上部分沿中心轴线对称。折流板部件数目共计4个，其中1、4为半Y型折流板，2、3为Y型折流板。折流板高度为190mm,每个折流板部件间距为400mm，且折流板1、4上均在同一位置开一定数目的小孔，折流板2、3上均在同一位置开一定数目的小孔。每个半Y型折流板小孔数目均为25个，每个Y型折流板小孔数目均为38个，小孔外径为10mm。折流板3是以折流板2为基准旋转一定角度α错位排列，折流板4是以折流板1为基准旋转一定角度α错位排列。
本发明专利的效果：
(1)通过一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器，能够大大减小对壳程流体流动的干扰程度，所以能大幅度降低壳程流体的进出口压降。
(2)通过一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器，能够减少折流板后流动死区的存在，增大有效换热面积。
(3)由于折流板开一定数目的小孔，对折流板后管束起到扰动加强的作用，增加流体换热效果，提高换热器的传热效率。
(4)提高了换热器结构稳定性与经济效益。
附图说明
图1、图2为一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器立体图和正视图；
图3、图4为管束部件立体图和正视图；
图5为管束与管板装配体立体图；
图6、图7为Y型折流板立体图与正视图；
图8、图9为半Y型折流板立体图与正视图；
图10为折流板与管束装配体图；
序号与对应的结构名称在下表中列出。
Figure BDA0002352085180000041
具体实施方式
本发明专利提供了一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器，主要用于换热领域设备，如管壳式换热器。下面结合附图和具体实施例对本发明专利的具体实施方式做详细说明。
如图1和图2所示，本发明专利主要包括折流板1、2、3、4，管板5、6，管箱7、8，管束9，壳体10。
如图3和图4所示管束部件由14根热管组成，热管长度为1600mm,外径为40mm,内径为30mm,其中每横向相邻热管间距为20mm。14根热管沿中心轴线分为两部分，每部分各占7根。其中中心轴线上部分7根分为平行两行。第一行为3根，第二行为4根，且第一行的三根热管圆心均处于对应第二行相邻两根热管连线中心处的60mm位置。下部分与上部分沿中心轴线对称。
如图5所示管束通过左管板5、右管板6安装在壳体内。管板对应所述换热管束均布置若干大孔，大孔孔径与换热管径相同，为40mm,所述换热管束穿过所述大孔，紧密贴合，与管板平齐设置。
如图6-图10所示折流板对应所述换热管束均布置若干大孔，大孔孔径与换热管径相同，为40mm,所述换热管束穿过所述大孔设置且紧密贴合。折流板部件数目共计4个，其中1、4为半Y型折流板，2、3为Y型折流板。折流板高度为190mm,每个折流板部件间距为400mm，半Y型折流板1与管板5间距为200mm，半Y型折流板4与管板6间距200mm,且折流板1、4上均在同一位置开一定数目的小孔，折流板上2、3均在同一位置开一定数目的小孔。每个半Y型折流板小孔数目均为25个，每个Y型折流板小孔数目均为38个，小孔外径为10mm。折流板3是以折流板2为基准旋转一定角度α错位排列，折流板4是以折流板1为基准旋转一定角度α错位排列。
一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器工作原理是进行换热的冷热两种流体，冷流体在管内流动，热流体在管外流动，温度较高的流体通过换热管壁将热能量传递给温度较低的流体，温度较高的流体被冷却、温度较低的流体被加热，实现两流体换热工艺目的。为提高管外流体的传热分系数，在壳体内安装Y型与半Y型结合开孔式折流板，可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度，同时减小折流板后的流动死区，提高换热效率。
上述一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器可以采用以下顺序进行安装：
(1)将传热管束穿过折流板大孔设置，按照指定位置放置；
(2)将两块管板安装与(1)处装置对应位置端紧密贴合；
(3)安装壳体与(2)处装置对应位置紧密贴合；
(4)安装管箱与(3)处装置对应位置紧密贴合。

Claims (7)

1.一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器，其特征在于：所述的一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器主要包括壳体(10)、管板(5)和(6)、管束(9)、半Y型折流板(1)和(4)、Y型折流板(2)和(3)、管箱(7)和(8)。
2.根据权利要求1所述的一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器，其特征在于：所述的管束(9)部件通过管板(5)和(6)安装在壳体(10)内，折流板对应所述换热管束均布置若干大孔，所述换热管束穿过所述大孔设置，紧密贴合。
3.根据权利要求1所述的一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器，其特征在于：所述的折流板(3)是以折流板(2)为基准旋转一定角度α错位排列，折流板(4)是以折流板(1)为基准旋转一定角度α错位排列。
4.根据权利要求2所述的一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器，其特征在于：所述的管束(9)部件由14根热管组成，每根热管长度为1600mm,外径为40mm,内径为30mm,其中每横向相邻热管间距均为20mm。
5.根据权利要求4所述的一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器，其特征在于：所述的14根热管沿中心轴线分为两部分，各占7根。其中中心轴线上部分7根分为两行，分别为三根和四根，下部分与上部分沿中心轴线对称。
6.根据权利要求3所述的一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器，其特征在于：每个折流板部件间距为400mm，半Y型折流板(1)与管板(5)间距为200mm，半Y型折流板(4)与管板(6)间距200mm,折流板(1)和(4)上均在同一位置开一定数目的小孔，折流板(2)和(3)上均在同一位置开一定数目的小孔。
7.根据权利要求6所述的一种Y型与半Y型结合开孔式折流板换热器，其特征在于：所述的半Y型折流板(1)和(4)小孔数目均为25个，所述的Y型折流板(2)和(3)小孔数目均为38个，小孔外径为10mm。
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