CN111473667A - 集成高效换热设备 - Google Patents

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CN111473667A CN202010433733.XA CN202010433733A CN111473667A CN 111473667 A CN111473667 A CN 111473667A CN 202010433733 A CN202010433733 A CN 202010433733A CN 111473667 A CN111473667 A CN 111473667A
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朱铁光
肖礼祥
龙运国
李志强
李华
颜祥富
汪李胜
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Yueyang Changling Equipment Research Institute Co ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F11/00—Arrangements for sealing leaky tubes and conduits

Abstract

本发明公开了一种集成高效换热设备，包括内管和外管，内管穿设于外管内且内管贯穿整个外管。内管和外管之间形成夹套间隙，夹套间隙作为第一流体通道，若干个夹套翅网通过夹套翅网间隔环间隔等距设置在第一流体通道内。内管的内部为第二流体通道，若干个内管翅网通过内管翅网间隔环间隔等距设置在第二流体通道内。外管的一端的上部设有第一流体入口，另一端的下部设有第一流体出口，内管的一端设有第二流体入口，另一端设有第二流体出口，且第一流体入口与第二流体出口处于同一侧。本发明集成高效、增大换热面积的同时强化了传热效率、减少单位传热面积金属耗量。

Description

集成高效换热设备
技术领域
本发明涉及换热技术领域，特别涉及一种集成高效换热设备。
背景技术
换热技术是石油、化工、精细化工、食品、医药、环保等领域广泛应用的通用技术。
在现用的套管式换热器中如图1，包括内管15和外管16，结构简单，加工方便，工作适应范围大。但普遍存在换热面积小、单位传热面积金属耗量多，换热效率低，占地面积大的问题，制约了其利用和推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种增加换热面积、强化传热、提高换热效率、减少单位传热面积金属耗量的集成高效换热设备。
一种集成高效换热设备，包括内管和外管，内管穿设于外管内且内管贯穿整个外管，内管和外管之间形成夹套间隙，夹套间隙作为第一流体通道，若干个夹套翅网通过夹套翅网间隔环间隔等距设置在第一流体通道内，外管的两端各设有一个外管封头，对夹套间隙两端进行密封，内管的内部为第二流体通道，若干个内管翅网通过内管翅网间隔环间隔等距设置在第二流体通道内，外管的一端的上部设有第一流体入口，另一端的下部设有第一流体出口，内管的一端设有第二流体入口，另一端设有第二流体出口，且第一流体入口与第二流体出口处于同一侧。
在其中一个实施例中，内管与外管同轴设置。
在其中一个实施例中，夹套翅网为由第一不锈钢丝网制成的圆盘状规整翅网，且若干个夹套翅网通过夹套翅网间隔环水平间隔等距设置在第一流体通道内，第一不锈钢丝网上的孔隙为第一流体微通道。
在其中一个实施例中，内管翅网为由第二不锈钢丝网制成的圆盘状规整翅网，且若干个内管翅网通过内管翅网间隔环水平间隔等距设置在第二流体通道内，第二不锈钢丝网上的孔隙为第二流体微通道。
在其中一个实施例中，夹套翅网间隔环为环形，夹套翅网间隔环设置在内管的外壁上。
在其中一个实施例中，内管翅网间隔环为环形，内管翅网间隔环设置在内管的内壁上。
在其中一个实施例中，所述集成高效换热设备整体为环形、或螺旋形。
本发明的优点及有益效果：
1、本发明内管的内壁具有翅片结构，翅片结构形式为若干个内管翅网通过内管翅网间隔环间隔等距设置在第二流体通道内（即内管内），内管翅网（即第二不锈钢丝网）上的孔隙作为第二流体微通道，形成一种整体的集成式高效换热管，它不是简单地增加换热面积；流体层经过内管时被内管翅网分割成很薄的流层，导致流体产生附加扰动，在增大内管内表面传热面积的同时，强化了传热性能，减少了单位换热面积材料耗量，更优地提升传热效果。
2、本发明内管的外壁具有翅片结构，翅片结构形式为若干个夹套翅网通过夹套翅网间隔环间隔等距设置在第一流体通道内（即夹套间隙内），夹套翅网（即第一不锈钢丝网）上的孔隙作为第一流体微通道，形成一种整体的集成式高效换热管，它不是简单地增加换热面积；流体层经过夹套间隙时被夹套翅网分割成很薄的流层，导致流体产生附加扰动，在增大内管外表面传热面积的同时，强化了传热性能，减少了单位换热面积材料耗量，更优地提升传热效果。
3、本发明流体在内管内或夹套间隙中流动时，流体经过翅网（内管翅网和夹套翅网）及翅网间隔环（内管翅网间隔环和夹套翅网间隔环）时，内管内截面积及夹套间隙截面积形成了周期性变化，使得流体形成一个又一个漩涡，由于流通截面和流速方向的不断变化，导致流体产生附加扰动，改变了流体的滞留边界层的流动状况，增加了靠近管壁附近的湍流强度与湍流的给热能力，使层流和过渡流达到湍流传热，从而提高了传热效率。
4、本发明第一流体入口与第二流体出口处于同一侧，使得两种流体逆流，从而使两种流体之间产生最大的温差，增强了换热性能，以保证换热设备进行充分的热交换。
附图说明
图1为现有技术中套管式换热器的结构示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为内管翅网的结构示意图。
图4为夹套翅网的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“设置”在另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是与另一个元件“相连”，它可以是直接连接到另一个元件，或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1
请参阅图2至图4，一种集成高效换热设备，包括内管1和外管7。内管1穿设于外管7内且内管1贯穿整个外管7，内管1与外管7同轴设置，内管1和外管7之间形成夹套间隙，夹套间隙作为第一流体通道11。若干个夹套翅网5通过夹套翅网间隔环6间隔等距设置在第一流体通道11内。外管7的两端各设有一个外管封头8，对夹套间隙两端进行密封。内管1的内部为第二流体通道12，若干个内管翅网3通过内管翅网间隔环4间隔等距设置在第二流体通道12内。外管7的一端的上部设有第一流体入口9，另一端的下部设有第一流体出口9；内管1的一端设有第二流体入口13，另一端设有第二流体出口14，且第一流体入口2与第二流体出口14处于同一侧。
具体的，夹套翅网5为由第一不锈钢丝网制成的圆盘状规整翅网，且若干个夹套翅网5通过夹套翅网间隔环6水平间隔等距设置在第一流体通道11内，第一不锈钢丝网上的孔隙为第一流体微通道。
具体的，内管翅网3为由第二不锈钢丝网制成的圆盘状规整翅网，且若干个内管翅网3通过内管翅网间隔环6水平间隔等距设置在第二流体通12道内，第二不锈钢丝网上的孔隙为第二流体微通道。
其中，夹套翅网间隔环6为环形，夹套翅网间隔环6设置在内管1的外壁上。内管翅网间隔环4为环形，内管翅网间隔环4设置在内管1的内壁上。
本发明的工作原理及其工作过程：
第一流体流动路线：从第一流体入口2流进夹套间隙内（即第一流体通道11内），然后从第一流体出口9流出。
第二流体流动路线：从第二流体入口13流进内管1内（即第二流体通道12内），然后从第二流体出口14流出。
由于第一流体入口2与第二流体出口14处于同一侧，使得第一流体和第二流体以逆流的方式分别在第一流体通道11、第二流体通道12内流动，两种流体之间产生最大的温差，增强换热性能，以确保换热器进行充分的热交换。
需要说明的是：本发明集成高效换热设备不限于本发明附图的形状，可以各种变形，如整体做成环形或螺旋形等。
本发明的优点及有益效果：
1、本发明内管1的内壁具有翅片结构，翅片结构形式为若干个内管翅网3通过内管翅网间隔环4间隔等距设置在第二流体通道12内（即内管内），内管翅网（即第二不锈钢丝网）上的孔隙作为第二流体微通道，形成一种整体的集成式高效换热管，它不是简单地增加换热面积；流体层经过内管1时被内管翅网3分割成很薄的流层，导致流体产生附加扰动，在增大内管1内表面传热面积的同时，强化了传热性能，减少了单位换热面积材料耗量，更优地提升传热效果。
2、本发明内管1的外壁具有翅片结构，翅片结构形式为若干个夹套翅网5通过夹套翅网间隔环6间隔等距设置在第一流体通道11内（即夹套间隙内），夹套翅网（即第一不锈钢丝网）上的孔隙作为第一流体微通道，形成一种整体的集成式高效换热管，它不是简单地增加换热面积；流体层经过夹套间隙时被夹套翅网5分割成很薄的流层，导致流体产生附加扰动，在增大内管1外表面传热面积的同时，强化了传热性能，减少了单位换热面积材料耗量，更优地提升传热效果。
3、本发明流体在内管1内或夹套间隙中流动时，流体经过翅网（内管翅网3和夹套翅网5）及翅网间隔环（内管翅网间隔环4和夹套翅网间隔环6）时，内管1内截面积及夹套间隙截面积形成了周期性变化，使得流体形成一个又一个漩涡，由于流通截面和流速方向的不断变化，导致流体产生附加扰动，改变了流体的滞留边界层的流动状况，增加了靠近管壁附近的湍流强度与湍流的给热能力，使层流和过渡流达到湍流传热，从而提高了传热效率。
4、本发明第一流体入口2与第二流体出口14处于同一侧，使得两种流体逆流，从而使两种流体之间产生最大的温差，增强了换热性能，以保证换热设备进行充分的热交换。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种集成高效换热设备，其特征在于，包括内管和外管，内管穿设于外管内且内管贯穿整个外管，内管和外管之间形成夹套间隙，夹套间隙作为第一流体通道，若干个夹套翅网通过夹套翅网间隔环间隔等距设置在第一流体通道内，外管的两端各设有一个外管封头，对夹套间隙两端进行密封，内管的内部为第二流体通道，若干个内管翅网通过内管翅网间隔环间隔等距设置在第二流体通道内，外管的一端的上部设有第一流体入口，另一端的下部设有第一流体出口，内管的一端设有第二流体入口，另一端设有第二流体出口，且第一流体入口与第二流体出口处于同一侧。
2.根据权利要求1所述的集成高效换热设备，其特征在于，内管与外管同轴设置。
3.根据权利要求1所述的集成高效换热设备，其特征在于，夹套翅网是由第一不锈钢丝网制成的圆盘状规整翅网，且若干个夹套翅网通过夹套翅网间隔环水平间隔等距设置在第一流体通道内，第一不锈钢丝网上的孔隙为第一流体微通道。
4.根据权利要求1所述的集成高效换热设备，其特征在于，内管翅网是由第二不锈钢丝网制成的圆盘状规整翅网，且若干个内管翅网通过内管翅网间隔环水平间隔等距设置在第二流体通道内，第二不锈钢丝网上的孔隙为第二流体微通道。
5.根据权利要求1所述的集成高效换热设备，其特征在于，夹套翅网间隔环为环形，夹套翅网间隔环设置在内管的外壁上。
6.根据权利要求1所述的集成高效换热设备，其特征在于，内管翅网间隔环为环形，内管翅网间隔环设置在内管的内壁上。
7.根据权利要求1所述的集成高效换热设备，其特征在于，所述集成高效换热设备整体为环形、或螺旋形。
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