CN204115555U - 一种用于热交换器板束气体入口的均流结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于热交换器板束气体入口的均流结构,包括圆筒、天圆地方、方箱组成的外壳,所述外壳内安装有开式渐扩管。开式渐扩管由引流段和导流段组成,可使气体流经圆筒后均匀分布于下游的方形截面。引流段的上端固定于圆筒内壁,可以有效地将气体按设计要求分割成若干份,并引流至天圆地方的起始流通区域,导流段的导流板将气体均匀地导流至方箱的各个区域。连接机构根据需要能调整引流段与导流段间的夹角。本实用新型解决了气体流经天圆地方结构时存在的分布不均,压力损失较大等技术问题,具有用料省,结构简单,加工安装方便等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于热能工程流体力学及板式热交换器应用技术领域,涉及一种气体均流的天圆地方结构。
背景技术
在一些早期的食品及粉体设备中,由于工艺要求,需要将圆筒部件与方箱部件连接在一起,由此形成由圆变方的变径结构,即天圆地方结构。如今,天圆地方结构已广泛应用于食品机械及石化、冶金、环保等领域的设备之中。
近年来,随着焊接板式热交换器技术的发展,大量设备在气-气、气-汽及气-液换热领域都有了广泛的应用。基于工艺介质属性及布管经济性的考虑,一般采用圆筒形管线。但是焊接板式热交换器板束的介质进口均为方形或长方形,因而需采用天圆地方结构过渡。如何使圆形管道内的介质,均匀流入方形或长方形板束的各个通道,是本领域所面临的一个比较棘手的问题。因为使用传统天圆地方结构的板束,各个通道内气体流量的分布不均衡,严重地影响板束换热性能的发挥,甚至还会造成板束的开裂性破坏。
当气体从圆形流道进入天圆地方结构时,由于流通面积突然扩大导致气体发生强烈的紊流混合。当气体流经天圆地方起始点圆角过渡区时,边界层与圆角过渡区的固体表面相脱离,并在脱离处产生涡流,从而加剧气体质点间的相互碰撞,造成气体能量损失,同时引起气体速度场的剧烈变化,导致气体在方箱入口处流体分布不均,尤其是方箱下端的四个90度夹角处,往往是气体流动的死区,当气体进入下游方形板束通道时,由于气体速度场的剧烈变化,会造成板束振动,尤其对于高温气体介质,不均匀的速度场还会造成板束承受的温差应力不一致,严重时导致设备失效,最终影响了整个设备的安全性和稳定性。
为了预防边界层的分离、改善气体的分布,传统的解决方法是:加长天圆地方结构的流道长度,减小圆形流道与方形流道之间的突扩角。如此将会造成设备制造成本的增加以及安装空间的扩张。并且随着天圆地方流道长度的增长,还会带来气体压降的增大以及传热效率的降低。可见对于改善天圆地方内部气体分布的传统方法而言,降低设备成本和安装空间与改善气体分布效果是一对矛盾体,只能在二者之间取舍,无法兼得。
CN103322833A专利在天圆地方及下联方箱内设置导流钢板,将天圆地方入口和下联方箱隔离成互不相通的5个或若干气体流道。该专利在天圆地方圆角过渡区下方存在较大的涡流区,气体能量损失大,设备的运行成本高。同时导流钢板的焊接工作量大,维修时设备必须停车,存在一定的拆装困难。
实用新型内容
本实用新型提供一种用于热交换器板束气体入口的均流结构,对气体进行引流和导流,减少气体在天圆地方圆角过渡区下方的涡流及紊流现象,降低压力损失。
本实用新型通过下述技术方案实现上述技术目的:
一种用于热交换器板束气体入口的均流结构,包括圆筒、天圆地方、方箱组成的外壳,所述外壳内安装有开式渐扩管。
所述开式渐扩管由引流段和导流段组成,该引流段和导流段之间设有角度调节装置调节两者之间的夹角;所述引流段上端固接在所述圆筒上,所述导流段通过固定导杆固定在天圆地方的圆角过渡区上。
所述角度调节装置由铰链和角度固定杆组成;该铰链链接开式渐扩管的引流段和导流段,而角度固定杆的两端分别与引流段和导流段的表面固接,。
所述角度调节装置使得引流段和导流段之间夹角为10°~20°。
所述引流段和导流段均有若干块引流板和导流板组成。
所述引流板和导流板各为四块。
所述引流板与方箱的直边呈夹角布置,或者导流板与天圆地方的圆角过渡区相对布置。
本实用新型的开式渐扩管由引流段和导流段组成,可使气体流经圆筒后均匀分布于下游的方形截面。引流段的上端固定于圆筒内壁,可以有效地将气体按设计要求分割成若干份,并引流至天圆地方的起始流通区域,导流段的导流板将气体均匀地导流至方箱的各个区域。角度调节装置根据需要能调整引流段与导流段间的夹角。本实用新型解决了气体流经天圆地方结构时存在的分布不均,压力损失较大等技术问题,具有用料省,结构简单,加工安装方便等优点。
附图说明
图1为本实用新型的立体结构图;
图2为本实用新型的俯视图;
图3为图2的A-A剖视图;
图4为图2的B-B剖视图;
图5为本实用新型开式渐扩管结构示意图。
图中编号:
1.圆筒 2.天圆地方 3.天圆地方圆角过渡区 4.方箱 5.引流板 6.导流板 7.铰链 8.角度固定杆 9.固定导杆 10.开式渐扩管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型及其有益效果进一步说明。
参阅图1至图5所示:一种用于热交换器板束气体入口的均流结构,由圆筒1、天圆地方2、方箱4组成本实用新型的外壳,在该外壳内安装有开式渐扩管10。其中开式渐扩管10由成一定夹角的引流段5和导流段6组成,所述的引流段5由若干块优选4块形状大小相同的引流板组成,所述导流段6由若干块优选4块形状大小相同的导流板组成。所述引流板和导流板均为长方形或正方形薄钢板。
所述述开式渐扩管10引流段5与导流段6的角度可以通过角度调节装置来调节,所述的角度调节装置由铰链7和角度固定杆8组成,将所述铰链7用于连接引流板和导流板,在每块引流板和导流板连接处的两端设置铰链7,允许引流板和导流板之间做转动,所述角度固定杆8两端分别与引流板和导流板表面连接,固定引流板与导流板之间夹角为10°~20°,当夹角过小时,开始渐扩管外边的气体不能有效地导流至板片入口的四个直角死区;当夹角过大时,气体在导流板的投影下方会产生流动死区,反而加重了分布的不均匀性。然后将各个引流板的左右竖直边缘相互连接组成开式渐扩管10。
将开式渐扩管10引流段5的上端焊接于圆筒1内壁,同时导流板分别与天圆地方2的圆角过渡区3相对,然后用固定导杆9将天圆地方圆角过渡区3内壁与开式渐扩管导流段6焊接,最后焊接固定圆筒1和天圆地方2以及方箱4。
所述引流板与方箱4的直边呈夹角布置,或者导流板与天圆地方2的圆角过渡区3相对布置。这样的结构将气体往板片入口的四个直角区域导流,使得气体均匀分布于整个板片气体入口,减少四个直角区域的流动死区;同时由于导流板与圆角过渡区相对布置,可以降低气体在圆角过渡区产生边界剥离的现象,减少回流现象,降低由于涡流引起的能量损失。
开式渐扩管10引流段5的作用是将圆形流道内的气体分割成若干份或5份,并引流至天圆地方2流道内;开式渐扩管10导流段6的作用是引流至天圆地方2流道后的气体均匀的导流至方箱4的各个区域。在引流段5与导流段6的双重作用下,避免了由于流通面积突然扩大而引起的气体强烈紊流,也避免了边界层与天圆地方圆角过渡区3的固体表面发生脱离而在圆角过渡区下方产生涡流。当气体在开式渐扩管10引流段5引流板的作用下进入到天圆地方2后,其中开式渐扩管10内气体流道的气体通过渐扩管的渐扩作用扩散到方箱4入口的中心区域,在开式渐扩管10外气体流道的气体通过导流板的作用将其导流至方箱4入口的各个直角区域,最终使气体的分布得到均匀、压力损失得到降低。
本实用新型具有均匀气体在天圆地方结构内的分布,平衡气体在板束各个通道内的流量供给,减少局部紊流以及涡流,降低气体压力损失,保障后续工艺实施的优点。本实用新型不仅结构简单,而且拆卸方便,是一种直接,经济的流场优化方案。
Claims (7)
1.一种用于热交换器板束气体入口的均流结构,包括圆筒、天圆地方、方箱组成的外壳,其特征在于:所述外壳内安装有开式渐扩管(10)。
2.根据权利要求1所述的一种用于热交换器板束气体入口的均流结构,其特征在于:所述开式渐扩管(10)由引流段(5)和导流段(6)组成,该引流段(5)和导流段(6)之间设有角度调节装置调节两者之间的夹角;所述引流段(5)上端固接在所述圆筒(1)上,所述导流段(6)通过固定导杆(9)固定在天圆地方(2)的圆角过渡区(3)上。
3.根据权利要求2所述的一种用于热交换器板束气体入口的均流结构,其特征在于:所述角度调节装置由铰链(7)和角度固定杆(8)组成;该铰链(7)链接开式渐扩管(10)的引流段(5)和导流段(6),而角度固定杆(8)的两端分别与引流段(5)和导流段(6)的表面固接。
4.根据权利要求2所述的一种用于热交换器板束气体入口的均流结构,其特征在于:所述角度调节装置使得引流段(5)和导流段(6)之间夹角为10°~20°。
5.根据权利要求2所述的一种用于热交换器板束气体入口的均流结构,其特征在于:所述引流段(5)和导流段(6)均有若干块引流板和导流板组成。
6.根据权利要求5所述的一种用于热交换器板束气体入口的均流结构,其特征在于:所述引流板和导流板各为四块。
7.根据权利要求6所述的一种用于热交换器板束气体入口的均流结构,其特征在于:所述引流板与方箱(4)的直边呈夹角布置,或者导流板与天圆地方(2)的圆角过渡区(3)相对布置。
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CN201420523624.7U CN204115555U (zh) | 2014-09-12 | 2014-09-12 | 一种用于热交换器板束气体入口的均流结构 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104197771B (zh) * | 2014-09-12 | 2016-01-20 | 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 | 一种用于热交换器板束气体入口的均流结构 |
CN109354090A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-02-19 | 东南大学 | 一种带有惰性载体循环的脱硫废水蒸发器及方法 |
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2014
- 2014-09-12 CN CN201420523624.7U patent/CN204115555U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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