CN201867093U - 一种变距双螺旋折流板换热器 - Google Patents

一种变距双螺旋折流板换热器 Download PDF

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齐彩霞
邢丽娟
吕慧
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Abstract

本实用新型涉及一种变距双螺旋折流板换热器，包括壳体，换热管束，管板和壳体内内外两层螺旋折流板，换热管束穿过内外两层螺旋折流板，并连接于壳体两端的两块管板上，内外两层螺旋折流板为变距连续螺旋折流板，内螺旋折流板布置在壳体内中心区域，外螺旋折流板布置在内螺旋的折流板的外层，两者交错布置，它们组成的投影圆半径等于R。流体在壳体内做内外螺距不同的螺旋运动，流体流路分布不断发生变化，并伴有变螺距运动，从而提高了流体的湍动程度，使壳侧流体传热系数变大，强化了传热效果。

Description

一种变距双螺旋折流板换热器
技术领域
本实用新型涉及一种管壳式换热设备，特别涉及一种螺旋折流板换热器。
背景技术
换热器是炼油、化工、环保、能源、电力等工业中一种重要的单元设备，通常在化工厂的建设中，换热器约占总投资的10-20％，其中，管壳式换热器占有世界换热器市场总额的37％。但在管壳式换热器中，传统弓型折流板存在很多问题：(1)弓型折流板使流体垂直冲击壳体壁面，造成较大的沿程压降；(2)折流板与壳体壁面相接处产生流动滞止死区，换热效率降低，且容易结垢；(3)折流板与壳体壁面之间及换热管与折流板之间存在漏流，使壳侧存在较大的旁路流动，旁流及漏流降低了有效的横掠管束的质量流量，减小了壳侧的换热效率；(4)高速流体横掠换热管束，会诱导换热管的振动，缩短了换热器的寿命。
20世纪60年代，已有学者提出了螺旋折流板换热器的思想。螺旋折流板换热器把折流板布置成螺旋面，使换热器壳侧流体呈螺旋状流动，以实现有效地降低壳侧的流动阻力及强化传热的目的。现有的螺旋折流板换热器有两类，一类是采用两块或者多块扇形、椭圆形平板组成近似螺旋曲面的非连续螺旋折流板换热器，另一类是采用连续螺旋曲面的连续螺旋折流板换热器。相对于非连续螺旋折流板而言，连续螺旋折流板使得流动更接近螺旋型，可进一步减少阻力和漏流。流体流动更接近纵向塞流，有效的减少流动死区，减小了管子的振动，减少了流动压降，提高了换热效率，目前已广泛应用在化工炼油等诸多场合。
在螺旋折流板换热器中，流体流动在接近壳体内表面位置处时，由于与理想的螺旋运动有偏差，并没有出现理想化的速度分布，此处流速相应较低，存在缓慢流动区，故传热效果不理想。因此，为克服上述不足之处，进一步加强传热效果，可以考虑在壳程引入一种双螺旋流动。即折流板分为内外两层，且均为连续螺旋折流板，两者交错布置，通过两者的流体做内外螺距不同的螺旋运动，流体流路分布发生变化。而且，流体在做双螺旋运动的同时，还伴有变螺距运动，进一步提高了流体的湍动程度，使壳测流体传热系数变大，从而强化传热效果。本实用新型与公开于2006年7月19日的公开号为CN1804528A的中国专利所不同的是，本实用新型折流板形式与布置方式完全不同，且本实用新型折流板为变距螺旋，弥补了上述换热器结构上的不足。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种变距双螺旋折流板换热器。它可以改变壳程流体的流路分布，改善流体的流动状况，加大流体的湍动程度，从而提高壳测传热系数。
本实用新型采用的技术方案是：
一种变距双螺旋折流板换热器，包括壳体，换热管束，管板和壳体内内外两层螺旋折流板，换热管束穿过内外两层螺旋折流板，并连接于壳体两端的两块管板上，其特征在于，所述换热器壳体内径为2R，螺旋折流板由内外两层组成，且均为连续螺旋折流板，其中内螺旋折流板布置在壳体内中心区域，其投影圆半径为r，r＜R，外螺旋折流板投影为圆环，圆环外半径r1＝R，圆环内半径r2＝r，外螺旋折流板与内螺旋折流板交错布置，它们组成的投影圆半径等于R。
所述螺旋折流板所述内外两层螺旋折流板均为变距螺旋。
所述螺旋折流板螺旋角按流体流向依次变大或依次变小或交错变换。
所述螺旋角Φ取值范围：5°≤Φ≤50°。
所述连续螺旋可以为左手螺旋也可以为右手螺旋。
本实用新型通过将连续螺旋折流板分为内外两层，两者交错布置，通过两者的流体做内外螺距不等的螺旋运动，流体流路分布发生变化。而且，流体在做双螺旋运动的同时，还伴有变螺距运动，提高了流体的湍动程度，使壳测流体传热系数变大，从而强化传热效果。
本实用新型的有益效果：
(1)壳程传热系数大幅提高。由于本实用新型引入了双螺旋运动与变距螺旋流，有效地强化了壳程流体的对流混合，改善了流体的流动状态，使流体流动的湍动程度提高，极大的提高了壳程流体的传热系数。
(2)换热器壳程的双螺旋折流板结构，一定程度上减少了壳程的流动死区，使壳程流体流动形式更为接近理想的螺旋流。
(3)换热器壳程综合性能良好，相同压降下的壳测传热系数较高，具有高效低阻的特点，尤其适合壳侧为高粘度流体，壳侧流量有限，且要求较高换热系数的场合。
附图说明
图1为本实用新型变距双螺旋折流板换热器右视基准面剖面结构示意图。
图2为本实用新型变距双螺旋折流板换热器内部结构示意图。
图3为本实用新型变距双螺旋折流板换热器内部螺旋折流板结构示意图。
图4为本实用新型变距双螺旋折流板换热器内部螺旋折流板左视结构示意图。
图5为本实用新型变距双螺旋折流板换热器内部螺旋折流板轴向投影结构示意图。
具体实施方案
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
如图1所示，本实用新型的具体结构如下：本实用新型变距双螺旋折流板换热器，包括壳体1、壳程进口2，壳程出口3，换热管束4、管板5、内连续螺旋折流板6和外连续螺旋折流板7。换热管束4由多根换热管组成，图1只画出代表性的几根。内螺旋折流板6与外螺旋折流板7交错布置，换热管束4穿过内螺旋折流板6与外螺旋折流板7，并连接于壳体1两端的两块管板5上，内螺旋折流板6布置在壳体1内中心区域，外螺旋折流板7布置在内螺旋折流板6的外围，外螺旋折流板7与内螺旋折流板6交错布置。本实施例螺旋折流板换热器壳体内径为2R。如图5所示，内螺旋折流板6投影圆半径为r，r＜R，外螺旋折流板7投影为圆环，圆环外半径r1＝R，圆环内半径r2＝r，外螺旋折流板7与内螺旋折流板6组成的投影圆半径等于R。并且，内螺旋折流板6与外螺旋折流板7均为变距螺旋。本实施例中，内螺旋折流板6与外螺旋折流板7螺旋角度按流体流向在5°和10°之间交错变换。流体由壳程进口2进入壳体1中与换热管束4进行热交换，流体在壳体中心沿内螺旋折流板6做变螺距运动，在壳体外围沿外螺旋折流板7做变螺距运动，内外流体相互交错流动，从壳体中心到壳体壁面具有较大的速度梯度，从而使流体在小流量下即可形成剧烈的湍流，有助于强化壳测流体传热系数。

Claims (5)

1.一种变距双螺旋折流板换热器，包括壳体，换热管束，管板和壳体内内外两层螺旋折流板，换热管束穿过内外两层螺旋折流板，并连接于壳体两端的两块管板上，其特征在于，所述换热器壳体内径为2R，螺旋折流板由内外两层组成，且均为连续螺旋折流板，其中内螺旋折流板布置在壳体内中心区域，其投影圆半径为r，r＜R，外螺旋折流板投影为圆环，圆环外半径r1＝R，圆环内半径r2＝r，外螺旋折流板与内螺旋折流板交错布置，它们组成的投影圆半径等于R。
2.如权利要求1所述的螺旋折流板换热器，其特征在于，所述内外两层螺旋折流板均为变距螺旋。
3.如权利要求1所述的螺旋折流板换热器，其特征在于，所述螺旋折流板螺旋角按流体流向依次变大或依次变小或交错变换。
4.如权利要求1所述的螺旋折流板换热器，其特征在于，所述螺旋角Φ取值范围：5°≤Φ≤50°。
5.如权利要求1所述的螺旋折流板换热器，其特征在于，所述连续螺旋可以为左手螺旋也可以为右手螺旋。
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