CN203100496U - 套管式换热器 - Google Patents

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王永庆
朱冰
靳遵龙
古新
刘敏珊
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Abstract

本实用新型提供一种套管式换热器，它包括内管和套设在所述内管外的外管，所述外管的两端与所述内管外壁封闭连接，所述外管的两端分别设置有连接口，所述内管和所述外管均为管壁具有螺旋槽的管体。该套管式换热器具有设计科学、换热效率高、显著地减小传热面积、减少金属消耗量的优点。

Description

套管式换热器
技术领域
本实用新型涉及一种套管式换热器，具体的说，涉及了一种内管和外管的管壁上均有螺旋槽的套管式换热器，属于换热器技术领域。
背景技术
现有的套管式换热器，其内管和外管大多为光管，具有结构简单、制造方便、传热面积增减方便和工作适应范围大的优点，得到人们的广泛使用。但是在需要其以较高的传热效率工作时，人们一般采用两种方法：一种是将普通换热内管换为高效换热内管，这种方法的成本往往较高，且进一步增加了换热器的金属消耗量，同时提高壳程流体的传热效率有限；第二种是提高流体的流速，这样做虽然可以提高换热器的传热量，但是并没有改变换热器固有的传热效率，又额外使用了过多资源，造成了资源浪费。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、换热效率高、显著地减小传热面积、减少金属消耗量的套管式换热器。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种套管式换热器，它包括内管和套设在所述内管外的外管，所述外管的两端与所述内管外壁封闭连接，所述外管的两端分别设置有连接口，所述内管和所述外管均为管壁具有螺旋槽的管体。
基上所述，所述内管管壁上和所述外管管壁上的螺旋槽均为内凸外凹形螺旋槽。
基上所述，所述内管管壁上和所述外管管壁上的螺旋槽均为内凹外凸形螺旋槽。
基上所述，所述外管管壁上的螺旋槽为内凹外凸形螺旋槽，所述内管管壁上的螺旋槽为外凹内凸形螺旋槽。
基上所述，所述外管管壁上的螺旋槽为外凹内凸形螺旋槽，所述内管管壁上的螺旋槽为外凸内凹形螺旋槽。
基上所述，所述内管管壁上的螺旋槽和所述外管管壁上的螺旋槽旋向相同。
基上所述，所述内管管壁上的螺旋槽和所述外管管壁上的螺旋槽旋向相反。
基上所述，所述螺旋槽为多头螺旋槽。
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型采用管壁具有螺旋槽的管体作为套管式换热器的内管和外管，这种螺旋槽结构在有相变和无相变的传热中能够显著地提高管内外的传热系数；同时壳程中的流体在流动时，受到内管和外管上螺旋结构的影响，形成复杂流态，提高了壳程部分的传热系数；另外在相同的工艺参数场合，它的结构能够显著地减小传热面积，从而减少金属消耗量。其具有设计科学、换热效率高、显著地减小传热面积，减少金属消耗量的优点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：1.外管；2.内管；3.螺旋槽；4.连接口。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示，一种套管式换热器，它包括内管2和套设在所述内管2外的外管1，所述内管2和所述外管1均为管壁具有螺旋槽的管体且所述内管和所述外管同心设置，本实施例中的外管管壁上和内管管壁上的螺旋槽均为单头螺旋槽，所述螺旋槽为内凸外凹形，所述外管1的两端与所述内管外壁封闭连接，本实施例中外管1的两端通过焊接的方式与所述内管外壁封闭连接，所述外管1的两端分别设置有连接口4，两个所述连接口4分别为换热媒介的进口和出口。所述内管2管壁上的螺旋槽3和所述外管1管壁上的螺旋槽3旋向相同。
所述螺旋槽纹管上的螺旋槽在有相变和无相变的传热中均能显著的提高管内外的传热系数。仅采用螺旋槽纹管作为内管2而外管1为光管时，螺旋槽可以显著地提高内管中流体流动的传热系数，但是内管与外管之间的壳程部分由于空间较大，内管外壁所占的面积较小，其对壳程部分的传热系数提高有限；而采用本实用新型的方式，将所述内管和外管均用螺旋槽纹管替代，那么流体在壳程中流动时，受到螺旋槽的引导，使得靠近两个壁面的部分流体顺槽旋流，更加有利于减薄边界厚度；还有一部分流体顺壁面轴向流动，通过螺旋槽纹凸肋的作用，导致在凸肋后侧产生逆向压力梯度，凸起处产生轴向漩涡而引起边界分离，从而形成复杂流态，加强了流体混合，从而加快由壁面至流体主体的热量传递，提高壳程的传热系数。
经试验证实，常温水在雷诺数为10000的情况下，内管为F25、外管为F50的套管式换热器，采用普通光管结构的内管和外管进行传热时，其壳程传热Nu数为79.35，而本实用新型的双螺旋槽套管换热器壳程传热Nu数为115.16，提高了45.13%。并且在同样的工艺参数场合，与光管套管式换热器相比，可显著的减小传热面积，达到减少金属消耗量的目的。
同时，本实用新型的结构对冷凝传热也能够起到显著地强化作用，它具有的凹凸曲面使得凝结液在表面张力的作用下易于排泄，使冷凝液膜产生附加的表面张力场，使平均冷凝液膜减薄，从而强化了传热。
工作过程：流体以一定的速度流经管程，换热媒介以相应的速度从其中一个连接口流入壳程，与管程内的流体流动方向相反，经过整个壳程的换热后从另一个连接口流出，换热结束。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：所述内管管壁上和所述外管管壁上的螺旋槽均为内凹外凸形螺旋槽。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：所述外管管壁上的螺旋槽为内凹外凸形螺旋槽，所述内管管壁上的螺旋槽为外凹内凸形螺旋槽。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：所述外管管壁上的螺旋槽为外凹内凸形螺旋槽，所述内管管壁上的螺旋槽为外凸内凹形螺旋槽。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于：所述内管管壁上的螺旋槽和所述外管管壁上的螺旋槽旋向相反。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于：所述螺旋槽为多头螺旋槽。
需要特别说明的是：在其他实施例中，需要根据换热媒介或流体等因素调整换热器的传热效率时，螺旋槽的旋向、槽深、螺距、螺旋角、单头和多头等结构可以相应的做出调整。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种套管式换热器，其特征在于：它包括内管和套设在所述内管外的外管，所述外管的两端与所述内管外壁封闭连接，所述外管的两端分别设置有连接口，所述内管和所述外管均为管壁具有螺旋槽的管体。
2.根据权利要求1所述的套管式换热器，其特征在于：所述内管管壁上和所述外管管壁上的螺旋槽均为内凸外凹形螺旋槽。
3.根据权利要求1所述的套管式换热器，其特征在于：所述内管管壁上和所述外管管壁上的螺旋槽均为内凹外凸形螺旋槽。
4.根据权利要求1所述的套管式换热器，其特征在于：所述外管管壁上的螺旋槽为内凹外凸形螺旋槽，所述内管管壁上的螺旋槽为外凹内凸形螺旋槽。
5.根据权利要求1所述的套管式换热器，其特征在于：所述外管管壁上的螺旋槽为外凹内凸形螺旋槽，所述内管管壁上的螺旋槽为外凸内凹形螺旋槽。
6.根据权利要求1-5任一项所述的套管式换热器，其特征在于：所述内管管壁上的螺旋槽和所述外管管壁上的螺旋槽旋向相同。
7.根据权利要求1-5任一项所述的套管式换热器，其特征在于：所述内管管壁上的螺旋槽和所述外管管壁上的螺旋槽旋向相反。
8.根据权利要求6所述的套管式换热器，其特征在于：所述螺旋槽为多头螺旋槽。
9.根据权利要求7所述的套管式换热器，其特征在于：所述螺旋槽为多头螺旋槽。
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