CN1752708A - 一种内外翅片管换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紧凑式换热器，主要用于的气―气换热，特别是高温高压下的工况。包括一个壳体，分别位于壳体两端的两个板管，一束平行固定于两个板管之间的内翅片管束，起固定管束和导流作用的挡板，位于壳侧的气体的进口与出口，以及在换热管外设置的不同形式的翅片，包括平板式连续翅板，波纹式连续翅板以及在其上开缝，开孔，安装纵向涡发生器或者百叶窗所形成的翅片，此外，还可安装螺旋状翅片。每个换热管包括外管，内翅片和堵塞的芯管，内翅片包括波纹形内翅片，锯齿形内翅片，带突起的内翅片以及打孔翅片。本发明能够在满足换热要求的前提之下，同时能够满足承受较高的绝对压力或者故障状态下较高的相对压力的要求，防止换热器发生胀裂。

Description

一种内外翅片管换热器

技术领域

本发明涉及一种热交换设备，特别涉及一种内外翅片管换热器，能够承受较高的绝对压力或者故障状态下较高的相对压力，防止换热器发生胀裂。

背景技术

目前，国内外常用的换热器大体上可以分为管式和板式两大类。对于有气体换热的情况，一般采用增加翅片的方式来强化气侧换热。通常而言，板翅式换热器广泛应用于气—气换热，管翅式换热器较多的应用于气—液换热。对于板翅式换热器，因其在钎接过程中局部没有钎牢而形成薄弱环节，而且隔板厚度相当小，决定了板翅式换热器不能承受较高的绝对压力或者故障状态下较高的相对压力，在极限工况下会发生胀裂，带来较大的经济损失和安全隐患，这就限制了板翅式换热器的使用场合。而对于管翅式换热器，一般仅在换热管外侧增加翅片，管侧方面的圆管能够承受较高的绝对压力，适用于具有高压流体运作的场合，且操作压力的应用范围较宽，如冷凝器、蒸发器和空冷器等，但其单位体积内的换热面积相对于板翅式换热器较低，换热能力低于板翅式换热器的换热能力。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种内外翅片管换热器，增加管内外两侧的换热面积，同时强化管内外两侧的对流换热，使所得到换热器的换热密度远大于一般的管翅式换热器，与板翅式换热器换热密度相当，在换热能力方面接近板翅式换热器的水平，同时能够承受较高的绝对压力或者故障状态下较高的相对压力，防止换热器发生胀裂。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种内外翅片管换热器，包括一个壳体，壳体的两端设置气体进、出口，分别位于壳体内两端的两个管板，一束平行固定于两个管板之间的换热管束，起固定换热管束和导流作用的挡板，位于壳体两侧的气体的进口与出口，在换热管外设置翅片，换热管包括外管，外管的中心设置堵塞的芯管，在外管与堵塞的芯管之间设置内翅片。

所述内翅片是波纹状内翅片、锯齿状内翅片或带有突起的内翅片。

所述波纹状内翅片、锯齿状内翅片或带有突起的内翅片可以是打孔翅片。

所述换热管外设置的翅片是指平板式连续板翅或波纹式连续板翅。

在平板式连续板翅或者波纹式连续板翅上开孔。

在平板式连续板翅或者波纹式连续板翅上开缝。

在平板式连续板翅或者波纹式连续板翅上安装纵向涡发生器或者百叶窗。

所述换热管外部配置有螺旋状翅片，整个流动形式布置为叉流式。

本发明的优点是换热管一方面采用内翅片，增加了管侧的换热面积，同时增加了扰动，从而强化了管内侧的换热，同时在换热管外侧增加不同形式的翅片，使两侧的换热能力同时得到了强化，这样使所得到换热器的单位体积内的换热面积远远大于一般的管翅式换热器，与板翅式换热器单位体积内的换热面积相当。因此本发明在换热能力方面可以达到板翅式换热器的水平，而在承受高压方面与板翅式相比更具有优势，因为将内外翅片隔开的换热管可以承受管侧高压，壳侧压力则由壳体承受。

附图说明

图1(a)是本发明内外翅片管换热器的装配结构示意图；

图1(b)是本发明内外翅片管换热器内部示意图；

图2(a)是本发明内外翅片管换热器所采用的内翅片管的截面图；

图2(b)是本发明内外翅片管换热器所采用的带有波纹状翅片的换热管的示意图；

图2(c)是本发明内外翅片管换热器所采用的带有锯齿状翅片的换热管的示意图；

图2(d)是本发明内外翅片管换热器所采用的带有突起的翅片的换热管的示意图；

图3(a)是本发明内外翅片管换热器内换热管与平板翅片连接示意图；

图3(b)是本发明内外翅片管换热器内换热管与开缝的平板翅片连接的立体示意图；

图3(c)是本发明内外翅片管换热器内换热管与开缝的平板翅片连接的平面示意图；

图3(d)是本发明内外翅片管换热器内换热管与带有纵向涡发生器的平板翅片连接示意图；

图3(e)是本发明内外翅片管换热器内换热管与带有百叶窗的平板翅片连接的立体示意图；

图3(f)是本发明内外翅片管换热器内换热管与带有百叶窗的平板翅片连接的平面示意图；

图3(g)是本发明内外翅片管换热器内换热管与波纹式翅片连接示意图；

图4(a)是本发明内外翅片管换热器的另一种结构示意图；

图4(b)是本发明内外翅片管换热器的螺旋翅片管。

下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。

具体实施方式

附图为本发明的具体实施例。

参照图1(a)所示，一种内外翅片管式换热器，包括壳体5，在壳体5的两端设置气体13进、出口13-1、13-2，分别位于壳体5内两端的两个管板1，一束平行固定于两个管板1之间的换热管束20，起固定换热管束20和导流作用的挡板3位于气体14的进口14-1与出口14-2之间，在换热管2外设置翅片19，换热管2包括外管6，外管6的中心设置堵塞的芯管8，在外管6与堵塞的芯管8之间设置内翅片。

参照图1(b)所示，挡板3在壳体5内间隔交错排列，换热管2固定在两个管板1之间，翅片19安装在换热管2的外侧。

参照图2(a)、(b)所示，外管6的中心设置堵塞的芯管8，在外管6与堵塞的芯管8之间设置波纹状翅片7。

参照图2(c)所示，外管6的中心设置堵塞的芯管8，在外管6与堵塞的芯管8之间设置锯齿状翅片11。

参照图2(d)所示，外管6的中心设置堵塞的芯管8，在外管6与堵塞的芯管8之间设置带凸起的翅片12。

参照图3(a)所示，连续板翅4安装在换热管2的外侧，且在连续板翅4上打有孔15。

参照图3(b)、(c)所示，连续板翅4安装在换热管2的外侧，且在连续板翅4上开有缝16。

参照图3(d)所示，连续板翅4安装在换热管2的外侧，且在连续板翅4上安装纵向涡发生器17。

参照图3(e)、(f)所示，连续板翅4安装在换热管2的外侧，且在连续板翅4上安装百叶窗18。

参照图3(g)所示，连续波纹板翅9安装在换热管2的外侧。

参照图4(a)所示，壳体5内的两端设置两个管板1，一束换热管2固定于两个管板1之间，在换热管2外装配螺旋形翅片10，壳侧气体14从入口14-1进入，从出口14-2流出，管侧气体13从入口13-1进入，从出口13-2流出。

参照图4(b)所示，螺旋形翅片10安装在换热管2的外侧。

在本发明中，内翅片管内的翅片可采用波纹形内翅片，锯齿形翅片，带有突起的翅片以及打孔的翅片。现在以内翅片为波纹形翅片结合附图对本发明的结构以及运行机理进行具体说明。

实施例1

本实施例中，管侧气体13从进口13-1进入后，穿过固定在管板1上的换热管束20，管侧气体13从外管6，波纹形翅片7以及堵塞芯管8所形成的小通道内流过，在换热管2内所加堵塞芯管8堵塞的一端迎着13气体的来流方向，不同管道之间的气体相互不混合，由于在换热管内焊接有波纹形翅片7，带有波纹状翅片的内翅片管如图2(b)，极大的增加了对气体13的扰动，减薄了流动与热边界层，强化了内侧气体换热。在换热管2外安装如图3(a)所示的平板式连续翅板4以及挡板3，平板式连续板翅4用来增大壳侧的换热面积，以增强壳侧的换热能力，壳侧气体14从入口14-1进入后，在挡板3的引导下横向冲刷换热管，完成换热过程后从壳侧出口14-2出去。采取密封方式，避免参与换热的两种气体掺混。因为两侧都加有翅片，所以同时提高了换热面积和增加了扰动，从而强化了两侧气体换热，此外，因为采用圆管作为换热管内外两侧翅片的载体，所以与板翅式相比，增加了承受高压的能力。

实施例2

本实施例中换热管2内部翅片的形式不变，参照图1(a)，在换热管2外部装配如图3(g)所示的波纹形板翅9，相比于实施例1，因为装有波纹形板翅9，壳侧气体14在波纹形板翅9之间所形成的狭小空间内流动，进一步增加了壳侧气体14的扰动，使壳侧的换热能力有所提高。这样因为换热管2两侧都加有波纹形翅片，所以同时提高了换热面积和增加了扰动，从而强化了换热。因为采用了波纹式连续翅片9因而进一步增强壳侧的换热能力以及整体的承压能力。

实施例3

本实施例中，相比于实施例1与实施例2，不同之处在于在连续板翅4或者9上开有孔15，如图3(a)所示，或者开有缝16，如图3(b)所示，或者安装纵向涡发生器17，如图3(d)所示，或者安装百叶窗18如图3(e)所示。所形成的翅片代替连续翅板4和连续板翅9。壳侧气体14流经在连续板翅4或者9上开有孔15，开有缝16，安装纵向涡发生器17或者百叶窗18所形成的板翅时，扰动进一步增大，流动和换热边界层得到了破坏和减薄，提高了壳侧换热能力，使换热器的换热性能进一步提高。

实施例4

本实施例中在换热管2外装配螺旋形翅片10，同时不安装挡板3，使整个换热器内的流动为叉流式。壳侧气体从入口14-1进入后，直接冲刷带有螺旋形翅片10的换热管，如图4(b)，因为螺旋型翅片10的存在增加了壳侧的扰动同时增加了换热面积，从而增强壳侧的换热能力，完成换热过程后从壳侧出口14-2出去。这种形式的结构特别适用于壳侧流量较大的情况。

实施例5

本实施例中，相比于实施例1、2、3、4，可采用如图2(c)所示的锯齿形内翅片11，或者采用如图2(d)所示带有突起的翅片12，或者开孔翅片来代替实施例1，2，3，4中的波纹形内翅片7。这样主要是考虑到实际的工作环境不同，对换热和阻力要求有所偏重，改变换热管2内部气流的流动以及换热面积来适应不同的工况。

Claims (8)

1、一种内外翅片管换热器，包括一个壳体(5)，壳体(5)的两端设置气体(13)进、出口(13-1、13-2)，分别位于壳体(5)内两端的两个管板(1)，一束平行固定于两个管板(1)之间的换热管束(20)，起固定换热管束(20)和导流作用的挡板(3)位于气体(14)的进口(14-1)与出口(14-2)之间，其特征在于：在换热管(2)外设置翅片(19)，换热管(2)包括外管(6)，外管(6)的中心设置堵塞的芯管(8)，在外管(6)与堵塞的芯管(8)之间设置内翅片。

2、根据权利要求1所述的内外翅片管换热器，其特征在于，所述内翅片是波纹状内翅片(7)、锯齿状内翅片(11)或带有突起的内翅片(12)。

3、根据权利要求1或2所述的内外翅片管换热器，其特征在于，所述波纹状内翅片(7)、锯齿状内翅片(11)或带有突起的内翅片(12)可以是打孔翅片。

4、根据权利要求1所述的内外翅片管换热器，其特征在于，所述换热管(2)外设置的翅片(19)是指平板式连续板翅(4)或波纹式连续板翅(9)。

5、根据权利要求1或4所述的内外翅片管换热器，其特征在于，在平板式连续板翅(4)或者波纹式连续板翅(9)上开有孔(15)。

6、根据权利要求1或4所述的内外翅片管换热器，其特征在于，在平板式连续板翅(4)或者波纹式连续板翅(9)上开有缝(16)。

7、根据权利要求1或4所述的内外翅片管换热器，其特征在于，在平板式连续板翅(4)或者波纹式连续板翅(9)上安装纵向涡发生器(17)或者百叶窗(18)。

8、根据权利要求1所述的内外翅片管换热器，其特征在于，所述换热管(2)外部配置有螺旋状翅片(10)，整个流动形式布置为叉流式。

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