CN204438883U - 安装纵向涡发生器的螺旋半管传热夹套 - Google Patents

Abstract

安装纵向涡发生器的螺旋半管传热夹套，涉及一种制药、精细化工等领域反应、混合等设备的传热装置。纵向涡发生器(3)先以一定规律、周期性螺旋排列焊接在夹套的换热壁面上，其中换热壁面可能为釜体(1)，也可能为螺旋半管(2)。然后螺旋半管(2)焊接在釜体(1)上。流体在本实用新型的夹套内流过时，由于管道的螺旋作用会产生二次流，同时流体掠过纵向涡发生器后会产生系列脱落涡旋，形成涡街。从而达到在较小流动阻力增加的情况下，较大幅度提高传热效率的目的。本实用新型结构简单合理，传热效率高，可推广使用。

Description

安装纵向涡发生器的螺旋半管传热夹套

技术领域

本发明涉及一种应用在制药、化工、印染等精细化工行业的反应、混合等设备的传热夹套装置。特别是涉及一种安装纵向涡发生器的螺旋半管传热夹套。

背景技术

反应釜是一种应用在制药、印染、化工等行业的典型设备。反应釜内的温度控制对产品质量至关重要，特别是对于医药和一些特殊化学产品的生产，因此反应釜内侧或外侧常常设置传热夹套，来移出或供给反应釜热量。目前技术背景领域中，螺旋半管夹套应用广泛。已有研究结果表明，螺旋半管夹套的强化传热主要是依靠螺旋通道中的二次流作用，而换热面中心线附近受二次流影响弱，特别是高雷诺数条件下，换热效果最差。若能够采用某种强化传热方式，优化此处流场，则能够较大幅度提高螺旋半管夹套的传热效率。因此就传热效果而言有必要对现有螺旋半管夹套进行改造，以提高其传热效率，对节约能源具有重要意义。

纵向涡发生器是一种有效的强化传热方法，与管内插入纽带和螺旋线圈强化换热原理不同，流体掠过纵向涡发生器时，会产生系列脱落涡旋，形成涡街，增强流体扰动，从而削薄或破坏边界层，强化换热。若在螺旋半管夹套换热面中心线上周期性安装纵向涡发生器，不仅改善了换热面中心线附近的流场，而且在二次流和涡街的共同作用下，主流流体与换热壁面附近流体的动量和热量交换得到增强，可有效的强化传热。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能克服螺旋半管夹套在传热方面的缺点又能保留其优点的结构简单的新型螺旋半管夹套，即安装纵向涡发生器的螺旋半管传热夹套。新型螺旋半管夹套可以改善换热面中心线附近流场分布，以较小的流动阻力增加为代价，获得较大幅度传热效率的提高，以确保反应、混合等设备内的最佳温度控制，提高产品质量。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

安装纵向涡发生器的螺旋半管传热夹套，所述夹套包括釜体、螺旋半管和纵向涡发生器；纵向涡流发生器以规律、周期性螺旋排列焊接在夹套换热壁面上，与之成为一个整体；螺旋半管与釜体通过焊接方式连接；螺旋半管安装在釜体外壁侧，或安装在釜体内壁侧；安装在外壁侧时，釜体为换热壁面；安装在内壁侧时，螺旋半管为换热壁面；螺旋半管的横截面为中心角180o的半圆形截面，或为任意中心角的弓形截面；纵向涡发生器的安装，应沿着半管螺旋线周期性间断安装，沿螺旋线一个导程内至少安装一个。

所述的安装纵向涡发生器的螺旋半管传热夹套，纵向涡发生器形状为矩形翅翼型、三角形翅翼型、圆柱型、椭圆柱型、水滴型、圆柱竹节型、水滴竹节型。

所述的安装纵向涡发生器的螺旋半管传热夹套，纵向涡发生器的形状、数目、安装方式根据釜体的直径、强化传热效果和流动阻力因素选配。

本发明的优点与效果：

1.本发明提出的安装纵向涡发生器的螺旋半管夹套传热效率高，纵向涡发生器能使传统螺旋半管夹套换热面中心部位产生涡街，改善局域流场，增强流体的径向流动和湍动程度，大大提高传热效果；

2.本发明提出的安装纵向涡发生器的螺旋半管夹套可以在流动阻力增加较小的情况下，获得较大幅度传热效率的提高；

3.本发明提出的安装纵向涡发生器的螺旋半管夹套结构简单，每个纵向涡发生器均采用焊接方式与夹套换热壁面形成一个整体；

4.本发明提出的安装纵向涡发生器的螺旋半管夹套适用的釜体直径范围广，可用于制药、精细化工领域，特别是医药和一些特殊化学产品的生产所用的反应釜设备；

5.本发明提出的安装纵向涡发生器的螺旋半管夹套对于不同直径釜体，可改变纵向涡发生器形状、数目和排列方式，通过对结构的优化设计，实现最优强化传热。

附图说明

图1为本发明中夹套安装在釜体外壁侧时安装纵向涡发生器的螺旋半管夹套示意图；

图2为本发明中夹套安装在釜体内壁侧时安装纵向涡发生器的螺旋半管夹套示意图；

图3为本发明中夹套安装在釜体外壁侧时安装纵向涡发生器的螺旋半管夹套的横截面图；

图4为本发明中夹套安装在釜体内壁侧时安装纵向涡发生器的螺旋半管夹套的横截面图；

图5 为本发明中夹套安装在釜体外壁侧时纵向涡发生器安装方式示意图；

图6为本发明中夹套安装在釜体内壁侧时纵向涡发生器安装方式示意图；

图7为本发明纵向涡发生器为圆柱型结构示意图；

图8为本发明纵向涡发生器为椭圆柱型结构示意图；

图9为本发明纵向涡发生器为水滴型结构示意图；

图10为本发明纵向涡发生器为圆柱竹节型结构示意图；

图11为本发明纵向涡发生器为水滴竹节型结构示意图；

图12为本发明纵向涡发生器为矩形翅翼型结构示意图；

图13为本发明纵向涡发生器为三角形翅翼型结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细说明。

如图1~13所示：本发明提供的安装纵向涡发生器的螺旋半管夹套由釜体1、螺旋半管2和纵向涡发生器3组成，夹套有下入口和上出口，也可有多个入口和出口。

新型螺旋半管夹套可安装在釜体外壁侧，如图1所示，也可安装在釜体内壁侧，如图2所示。

螺旋半管2的截面形状可为中心角为180o的半圆形截面，也可为任意中心角的弓形截面。螺旋半管与釜体的连接方式为焊接，半管与半管间距应满足焊缝要求。螺旋半管的焊接，可根据纵向涡发生器的安装部位，进行分段焊接。

纵向涡发生器3采用焊接方式固定在夹套换热壁面上。当夹套布置在釜体外壁侧时，换热面为釜体,纵向涡发生器焊接在釜体上，如图3所示；当夹套布置在釜体内壁侧时，换热面为螺旋半管,纵向涡发生器焊接在螺旋半管壁面上，如图4所示。

安装纵向涡发生器时，应沿着螺旋半管的螺旋线周期性间断安装，相邻涡发生器之间间隔角度为θ=360o/n，如图5、6所示，n ≥1为沿螺旋线一个导程内安装的纵向涡发生器的个数。

纵向涡发生器可为翅翼型、圆柱型、椭圆柱型、水滴柱型、圆柱竹节型、水滴竹节型等，如图7-13所示。

对于圆柱型、椭圆柱型、水滴柱型以及竹节柱型纵向涡发生器，其长度l可在0~ r之间优化选取，r为半管半径；平均宽度b应根据半管横截面面积选取，以达到最优传热效果。

对于翅翼型纵向涡发生器，可改变涡发生器的尺寸和冲角β；可采用单一涡发生器结构也可采用成组涡发生器结构，以达到最优传热效果。

实施例一

在实施例一中，本发明提出的安装纵向涡发生器的螺旋半管夹套包括反应釜釜体1、螺旋半管2和纵向涡发生器3。釜体直径规格为Ф2800×6mm。横截面为半圆形的螺旋半管夹套布置在釜体外壁侧，夹套换热壁面为釜体。半圆管规格为Ф100×4mm，节距140mm。纵向涡发生器预先周期性间断的焊接在换热壁面中心线上，沿螺旋线一个导程内安装6个圆柱型纵向涡发生器，即间隔角θ=60o，圆柱型纵向涡发生器高度为20mm，直径为20mm。夹套管分段焊接在釜体外壁上。夹套工作时，在二次流和纵向涡街的共同作用下，进行强化传热。

实施例二

实施例二与实施例一基本相同，不同之处在于安装纵向涡发生器的螺旋半管夹套安装在反应釜釜体内壁侧，螺旋半圆管为换热壁面，圆柱型纵向涡流发生器安装在螺旋半圆管壁面上。

Claims (2)

1.安装纵向涡发生器的螺旋半管传热夹套，其特征在于，所述夹套包括釜体(1)、螺旋半管(2)和纵向涡发生器(3)；螺旋半管与釜体(1)通过焊接方式连接；螺旋半管(2)安装在釜体外壁侧，或安装在釜体内壁侧；安装在外壁侧时，釜体(1)为换热壁面；安装在内壁侧时，螺旋半管(2)为换热壁面；螺旋半管的横截面为中心角180o的半圆形截面，或为任意中心角的弓形截面；纵向涡发生器的安装，应沿着半管螺旋线周期性间断安装，沿螺旋线一个导程内至少安装一个。

2.根据权利要求1所述的安装纵向涡发生器的螺旋半管传热夹套，其特征在于，纵向涡发生器(3)形状为矩形翅翼型、三角形翅翼型、圆柱型、椭圆柱型、水滴型、圆柱竹节型、水滴竹节型。