CN201314800Y - 一种螺旋折流翅管壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种换热管为螺旋折流翅管的管壳式换热器。它是由壳体、壳体法兰、封头、管板、管箱、换热管和两种流体进出口所组成。和传统管壳式换热器一样有多种结构型式。其特征在于：用螺旋折流翅管替代传统管壳式换热器的换热管，在每根换热管外有螺旋折流翅，根据需要，在管内可设置螺旋折流杆。为防止壳程流体短路，设置有挡板或套管。本实用新型的有益效果是，克服了螺旋折流板加工难的瓶颈，降低了加工费用。壳程流体只需在两管端穿过管束，克服了螺旋折流板多次穿过管束的缺点，使壳程流体的压降更小，降低了运行费用。平行、多股的螺旋流强化了壳程流体的搅动，增强了壳程给热，能显著提高总传热系数，螺旋流有自洁作用，弱化了结垢倾向。其基本结构与传统的管壳式换热器完全相同，可以套用管壳式换热器成熟的设计规范和制造工艺，而热工效率较高。

Description

一种螺旋折流翅管壳式换热器

所属技术领域

本发明涉及一种换热管为螺旋折流翅管的管壳式换热器。

背景技术

管壳式换热器是一种主流换热器，据不完估计，石化工业在役换热器中，80％以上是管壳式换热器。为组织壳程流体流动和支撑管束，传统管壳式换热器采用折流板和折流杆，和近年开发的螺旋折流板。传统折流板型管壳式换热器的缺点是：1.壳程流体垂直冲刷管束致使：(1)与管内流体为错流换热，换热效率差；(2)壳程流体垂直冲刷管束，使壳程流体的流阻较大，(3)又要诱发管子振动，促成管端与管板涨合处损坏；2.制造时对孔的同心精度要求高、穿管困难；3.管壁与折流板孔接触处易发生疲劳损坏。为解决管子震动问题，出现了折流杆型管壳式换热器，它的的缺点是：壳程流体的流径太短，壳程流体换热不充分。1986年，在捷克公开了第一个螺旋折流板换热器专利，由于加工困难，至1994年才由ABBLUMMUS公司实现了制造，并相继在欧美各国得到应用。我国从上世纪末开始引进，形成了一些改进的专利，并在不少领域内得到应用，显示了螺旋折流板换热器具有压降小，换热系数高，运行费用低，节能增产效果等优点。但是，采用传统的机械加工方法在螺旋折流板上加工数量多、精度高的斜孔十分困难。需要采用加工费用昂贵的数控机床加工。这就成为制约螺旋折流板式换热器推广应用的瓶颈。螺旋折流板换热器的壳程流体的压降虽较传统的折流板换热器要小些，但要多次穿过管束(每一个螺距穿过一次)，故压降还不是最小的。

发明内容

为克服上述缺点，本实用新型提供了一种螺旋折流翅管壳式换热器，它是由壳体、壳体法兰、封头、管板、管箱、换热管和两种流体进出口所组成。和传统管壳式换热器一样有多种型式。其特征在于：用螺旋折流翅管替代传统管壳式换热器的换热管，在每根换热管外有螺旋折流翅，其作用有：1.使壳程流体成螺旋流并与管程流体呈逆向流动，螺旋流轨迹的中心线和换热管的中心线重合；2.扩展二次换热面；3.支撑管子成为管束，为防止壳程流体短路，设置有挡板或套管。为强化管程给热，在管内亦可设置螺旋折流翅杆内插物。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是单头管外螺旋折流翅管结构示意图，图2图1A-A视图，图3是管外多头螺旋折流翅管结构示意图，图4是图3A-A视图，图5是单头管内螺旋折流翅杆结构示意图，图6是图5A-A视图，图7是固定管板的螺旋折流翅管壳式换热器结构示意图，图8是图7的A-A剖面图，图9是具浮头且管内外都有螺旋折流翅的管壳式换热器结构示意图，图10是图9的A-A剖面图。图中：1基管，2管外螺旋折流翅，3管内螺旋折流翅杆，4封头，5.管板，6.挡板，7.拉杆，8.定位套管，9.套管，10.套管管板，11.壳体，12.壳体法兰，13.浮头。

具体实施方式

图1是单头管外螺旋折流翅管结构示意图，图2图1A-A视图，在基管1的外壁上采用缠绕、焊接或轧制等加工工艺制成螺旋折流翅2，其材料可以是基管的同种材料，也可以是异种材料，应根据使用条件和加工工艺因地制宜的选择。为扩展二次换热面，可采用多头螺旋折流翅，图3是管外多(4)头螺旋折流翅管结构示意图。图4是图3A-A视图。为强化管程给热，在管内可设置螺旋折流翅杆内插物。图5是单头管内螺旋折流翅杆结构示意图，图6是图5A-A视图，同样，为扩展二次换热面，螺旋折流翅杆亦可采用多头结构。内螺旋折流翅杆和基管1内壁有两种配合方式，当工艺要求要尽量扩展二次换热面和提高管程给热系数时，应采用紧配合；当管程流体结垢倾向严重，则应采用松配合，以便将内螺旋折流翅杆从基管内抽出后除垢。图7是具固定管板的螺旋折流翅管壳式换热器结构示意图，图8是图7的A-A剖面图。冷流体由进口管进，经管箱，走管程，经另一端管箱汇集后，由出口管外排。热流体由进口管进，经外导流(亦可不用这种结构)，穿过管束的端部，走壳程，在每根换热管外的螺旋折流翅的导流下，平行、多股(和换热管等量)地走的螺旋道。平行、多股的螺旋流，极大的促成壳程流体的搅动，从而提高了壳程给热系数。为防止壳程流体短路，沿管长方向设置了若干个挡板6，它们用拉杆7，定位套管8固定。壳程流体在管束的另一端穿过管束，由出口管外排。另一种防止壳程流体短路的结构，是在螺旋折流翅片管的外面再套上套管9和套管管板10(参见图9)。图9是具浮头且管内外都有螺旋折流翅的管壳式换热器结构示意图，图10是图9的A-A剖面图。冷流体由进口管进，经管箱，走管程，经另一端浮头13折回，再经管箱最后由出口管外排。为强化管程给热，在管内设置了螺旋折流杆3，前已述及，它和基管内壁有两种配合方式，当工艺要求要尽量扩展二次换热面和提高管程给热系数时，应采用紧配合；当管程流体结垢倾向严重，则应采用松配合，以便将内螺旋折流翅杆从基管内抽出除垢。热流体由进口管进，经外导流(亦可不用这种结构)，穿过管束的端部，走壳程，在每根换热管外的螺旋折流翅的导流下，在管束间形成了平行、多股螺旋流，极大的促成壳程流体的搅动，从而提高了壳程给热系数。为防止壳程流体短路，在每根螺旋折流翅片管外加上套管9，在它的两端有套管管板10。壳程流体在管束的另一端穿过管束，由出口管外排。

本实用新型的有益效果是，克服了螺旋折流板加工难的瓶颈，降低了加工费用。壳程流体只需在两管端穿过管束，克服了螺旋折流板多次穿过管束的缺点，使壳程流体的压降更小，降低了运行费用。平行、多股的螺旋流强化了壳程流体的搅动，增强了壳程给热。螺旋流有自洁作用，弱化了结垢倾向。其基本结构与传统的管壳式换热器完全相同，可以套用管壳式换热器成熟的设计规范和制造工艺，而热工效率较高。

Claims (4)

1.一种螺旋折流翅管壳式换热器，是由壳体、壳体法兰、封头、管板、管箱、换热管束、密封垫圈和两种流体进出口所组成，其特征在于：用螺旋折流翅管替代传统管壳式换热器的换热管，螺旋折流翅有单头和多头，壳体内的管束是由若干根螺旋折流翅管涨、焊在两块管板上而成。

2.一种如权利要求1所述的螺旋折流翅管壳式换热器，其特征在于：螺旋折流翅管壳式换热器还设置有挡板或者套管，挡板用拉杆和定位套管固定，而套管则用两端的套管管板固定。

3.一种如权利要求1所述的螺旋折流翅管壳式换热器，其特征在于：为强化管程给热和便于清垢，可在管内内插螺旋折流翅杆，螺旋折流翅杆有单头和多头两种。

4.一种如权利要求1所述的螺旋折流翅管壳式换热器，其特征在于：螺旋折流杆和基管内壁有紧配和松配两种配合方式。

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