CN1635329A - 防层流换热器 - Google Patents

Abstract

本发明防层流换热器主要涉及化工生产、轻工生产、工民建等领域使用的汽—液、液—液、汽—汽换热器，尤其是管式换热器。包括：管箱、壳体、管板、换热管、固定装置和折流板；其特征在换热管中固定一个螺旋状板条带作为防层流装置。采用上述结构的新型高效换热器扰乱了管程中介质流动方向，增加湍流动力，杜绝管程流体层流现象，从而大幅度提高换热效率，并且加工方便、装配简单、制作成本低，使用寿命长。

Description

防层流换热器

技术领域

本发明防层流换热器主要涉及化工生产、轻工生产、工民建等领域使用的汽—液、液—液、汽—汽换热器，尤其是管式换热器。

背景技术

目前化工生产领域中换热器主要为普通列管式换热器、波纹管式换热器、槽纹管式换热器、螺纹管式换热器和板壳式换热器等，其结构参见图1、图2所示，该几种换热器存在以下缺点：

1.普通列管式换热器虽然造价低，但流体在管程内流动容易形成层流，换热管壁与换热管中心形成明显温度梯度，换热效率低。

2.波纹管换热器、槽纹管换热器和螺纹管换热器换热效率比普通列管换热器有所提高1.5～2倍左右，但造价高，加工难度大，给使用者带来很大的成本费用。另外经过加工过的换热管作波纹管或槽纹管由于受到挤压膨胀其强度会有所下降，不得不通过增加壁厚来弥补，从而会影响传热效率，增加设备重量等。随着使用时间的延续，流体中的杂物和泥沙会在管壁凹槽处沉积，这将大大降低换热效率，影响使用寿命。

3.板壳式换热器虽换热效率高，但板片之间间隙小，运行一段时间后流体内的杂质将堵塞流体通道，换热效率大幅度下降，需要经常检修清洗，给正常生产带来很大损失。

发明内容

本发明防层流换热器克服了以上几种换热器的上述弊端，可使换热效率大幅提高，且加工方便、装配简单、制作成本低，使用寿命长。

本发明防层流换热器的技术方案主要包括：管箱、壳体、管板、换热管、固定装置和折流板；其特征在换热管中固定一个防层流装置。

上述的防层流换热器，所述的防层流装置可以为螺旋状板条带固定在换热管内。

上述的防层流换热器，所述的防层流装置螺旋状板条带，安装在换热管内，两头分别固定在换热管的两端。

上述的防层流换热器，所述的防层流装置可以为无动力的铰龙装置。

上述的防层流换热器，所述的防层流装置可以是固定在换热管内的沿轴线分布的螺旋桨。

上述的防层流换热器，所述的防层流装置可以是固定在换热管内的沿轴线分布的螺旋翅片。

上述的防层流换热器，所述的防层流装置可以是固定在换热管内壁上无序或均匀排列的毛刺。

上述的防层流换热器，所述防层流装置为一长柱上不同的横截面上固定有若干个挡杆，长柱的两端分别固定在换热管的两端。

上述的防层流换热器，所述若干个挡杆沿长柱的径向分布。

上述的防层流换热器，其换热管可以采用无缝管、波纹管、槽纹管、螺纹管等各种型式的管子。

采用上述结构的防层流高效换热器扰乱了管程中介质流动方向，增加湍流动力，杜绝管程流体层流现象，从而大幅度提高换热效率，并且加工方便、装配简单、制作成本低，使用寿命长。

附图说明

图1为波纹管式换热器示意图。

图2为普通列管式换热器示意图。

图3为本发明防层流换热器示意图。

图4为图3所示II局部放大图。

图5为图3所示III局部放大图。

图6为螺旋状板条带防层流装置制作装配分步示意图。

图7为螺旋状板条带防层流装置固定示意图。

图8为螺旋桨式防层流装置实施例之一示意图。

图9为螺旋桨式防层流装置实施例之二示意图。

图10为毛刺防层流装置实施例示意图。

图11为本实用新型长柱挡杆式防层流装置实施例示意图。

具体实施方式

结合附图对本发明防层流换热器作进一步详述：

本发明防层流换热器，见图3、图4、图5所示，主要由管箱1、管板2、筒体3、换热管4、折流板5、防层流装置6组成；换热管4可以采用不锈钢无缝管，也可以采用波纹管、螺旋管、槽纹管等各种型式的管子。

见图6所示，防层流装置6可以采用不锈钢带63制成，也可以采用其他材料制作，主要根据介质的性质而定，将不锈钢带63按一定的波距t制成螺旋状板条带，波距t根据流体的流速不同而制定，螺旋状板条带63的一端可以固定于一个比换热管直径大的卡板61上，比如焊接在卡板61上，以便卡在换热管4的端面上，卡板61最好做的越小越好，避免影响流体的流量，另一端打孔62，以用于穿不锈钢筋7，固定在换热管4的另一端，防止该螺旋状板条带63在换热管内振动；管板2上一排换热管4可以使用一根钢筋7穿过螺旋状板条带63的孔62卡在管板2上以固定，见图7所示。在具有这种装置的换热管内，流体的流动受到螺旋状板条带的影响，要不断地改变流向，从而避免了层流现象的发生，同时该种装置加工制作方便、装配、维修、清洗简单、制作成本低，使用寿命长。

防层流装置6也可以采用无动力的铰龙装置，该铰龙的直径最好小于换热管的直径，该铰龙的两端可以安装上轴承固定在换热管的两端。这样，当流体进入换热管内时，由于流体的动力，带动铰龙转动，铰龙的转动又改变了流体的流向，从而避免了层流现象的发生。

防层流装置6还可以为固定在换热管内的沿轴线分布的螺旋桨，见图8所示，在换热管4内装有数个螺旋桨8，该螺旋桨8固定于支架81上，所述支架81固定于换热管壁上。在具有这种装置的换热管内，流体经过一个螺旋桨就要改变一次方向，根据换热管的长度和流体的流速设置一定数量的螺旋桨，能够达到很好的效果。

进一步的形式还可以是：见图9所示，将数个螺旋桨8固定于一根中轴9上，该中轴9的两端分别固定于换热管的两端，也即管板2上。同样可以达到很好的效果，同时检修、清洗、安装方便。

防层流装置6还可以为固定在换热管内的沿轴线分布的螺旋翅片，也能取得较好的换热效果。

防层流装置6还可以为固定在换热管内壁上无序或均匀排列的突起或是毛刺，见图10所示，也能取得较好的换热效果。

本实用新型的具体实施例还可以是：见图11所示，在一长柱66上，其不同的横截面上固定有若干个挡杆67，长柱66的两端有螺纹661、662，用于将长柱66固定在换热管4的两端。挡杆67沿长柱66的径向分布，可以是规则分布也可以是不规则分布，挡杆的数量可多可少，根据具体情况实施，都能达到较好的换热效果。

当然，还可以采用一些其他改变、扰乱换热管内介质流动方向，增加湍流动力的装置，这些装置也应在本发明构思之内，属本专利保护之范围。

Claims (9)

1、一种防层流换热器，包括换热管，其特征在于换热管内固定有防层流装置。

2、根据权利要求1所述的防层流换热器，其特征在于所述防层流装置为螺旋状板条带，其首尾两头分别固定于换热管的两端。

3、根据权利要求2所述的防层流换热器，其特征在于螺旋状板条带整体为圆柱形，其直径小于换热管直径，置于换热管中央。

4、根据权利要求1所述的防层流换热器，其特征在于所述防层流装置为无动力的铰龙装置。

5、根据权利要求1所述的防层流换热器，其特征在于所述防层流装置为固定在换热管内的沿轴线分布的螺旋桨。

6、根据权利要求1所述的防层流换热器，其特征在于所述防层流装置为固定在换热管内的沿轴线分布的螺旋翅片。

7、根据权利要求1所述的防层流换热器，其特征在于所述防层流装置为固定在换热管内壁上的突起毛刺。

8、根据权利要求1所述的防层流换热器，其特征在于所述防层流装置为一长柱上不同的横截面上固定有若干个挡杆，长柱的两端分别固定在换热管的两端。

9、根据权利要求9所述的防层流换热器，其特征在于所述若干个挡杆沿长柱的径向分布。

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