CN204881280U - Y型孔整圆形支撑板换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换热器，具体地说是将管壳式换热器的弓形折流板改为Y型孔整圆形支撑板的换热器，包括筒体，所述筒体左端固定左管板，右端固定右管板，左管板端面固定连接左管箱，右管板端面连接右管箱，若干根拉杆平行设置于筒体内，定距管套设于拉杆上，并在定距管上设置至少一组圆形支撑件，每组所述圆形支撑件包括三块支撑板，换热管贯穿支撑板设置，且换热管一端固定于左管板上，另一端固定于右管板上，所述支撑板上开设有降压孔、穿管孔，其中所述降压孔位于支撑板表面边缘处，穿管孔具有两个或三个孔翼，相邻两个孔翼之间成角为120°，且相邻两个孔翼之间为圆弧过渡。该换热器能有效提高壳程效果，降低能耗，防止产生流动死区。

Description

Y型孔整圆形支撑板换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器，具体地说是将管壳式换热器的弓形折流板改为Y型孔整圆形支撑板的换热器。

背景技术

传统管壳式换热器的弓形折流板一方面起到支撑换热管的作用，另一方面，可以使壳程流体流向发生改变，即使流体与管束呈横向流，从而促进壳程传热。

然而弓形折流板换热器存在明显缺陷：首先，壳程流体流向的频繁变化，导致流体对管子的冲击严重，从而引起换热管的诱导振动，造成焊缝振动裂纹和磨损破坏；其次，由于流体流向的频繁变化造成能量损耗增加；同时，流体在壳程的流路增加，壳程的压降也大大增加；再者，在挡板的背流面有较大的流动死区，这些流动死区会产生污垢层，降低换热器的传热效率。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种结构简单、巧妙、合理的Y型孔整圆形支撑板换热器，该换热器能有效提高壳程效果，降低能耗，防止产生流动死区。

按照本实用新型提供的技术方案：一种Y型孔整圆形支撑板换热器，包括筒体，所述筒体左端固定左管板，右端固定右管板，左管板端面固定连接左管箱，右管板端面连接右管箱，其特征在于：若干根拉杆平行设置于筒体内，定距管套设于拉杆上，并在定距管上设置至少一组圆形支撑件，每组所述圆形支撑件包括三块支撑板，换热管贯穿支撑板设置，且换热管一端固定于左管板上，另一端固定于右管板上，所述支撑板上开设有降压孔、穿管孔，其中所述降压孔位于支撑板表面边缘处，穿管孔具有两个或三个孔翼，相邻两个孔翼之间成角为120°，且相邻两个孔翼之间为圆弧过渡。

作为本实用新型的进一步改进，所述拉杆一端固定于左管板上。

作为本实用新型的进一步改进，所述支撑板与定距管之间通过螺母固定连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述换热管从穿管孔中穿出。

本实用新型与现有技术相比，优点在于：本实用新型的Y型孔整圆形支撑板换热器，一方面对管束有较好的支撑作用，流阻小，抗振强；另一方面在流体通过板孔和换热管之间的空隙时，产生射流，冲刷管壁，减薄边界层，强化传热。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2~4为本实用新型实施例1中支撑板的结构视图；

图5为图1的A-A截面图；

图6~8为本实用新型实施例2中支撑板的结构视图；

图9为本实用新型实施例2中支撑板的横截面图；

图10~12为本实用新型实施例3中支撑板的结构视图；

图13为本实用新型实施例3中支撑板的横截面图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1~13所示，包括左管板1、支撑板2、换热管3、拉杆4、定距管5、螺母6、筒体7、右管板8、右管箱9、左管箱10等。

本实用新型换热器除支撑板外，其余部件可参照GB151-2012《管壳式换热器》规范设计。该换热器保持传统换热器的结构，只用新设计的圆形支撑板取代传统换热器弓形支撑板。

如图1~13所示，本实用新型一种Y型孔整圆形支撑板换热器，包括筒体7，所述筒体7左端固定左管板1，右端固定右管板8，左管板1端面固定连接左管箱10，右管板8端面连接右管箱9，若干根拉杆4平行设置于筒体7内，定距管5套设于拉杆4上，并在定距管5上设置至少一组圆形支撑件，每组所述圆形支撑件包括三块支撑板1，换热管3贯穿支撑板2设置，且换热管3一端固定于左管板1上，另一端固定于右管板8上，所述支撑板2上开设有降压孔2-1、穿管孔2-2，其中所述降压孔2-1位于支撑板2表面边缘处，穿管孔2-2具有两个或三个孔翼2-3，相邻两个孔翼2-3之间成角为120°，且相邻两个孔翼2-3之间为圆弧过渡。

拉杆4一端固定于左管板1上，支撑板2与定距管5之间通过螺母6固定连接，换热管3从穿管孔2-2中穿出。

本实用新型中支撑板2的制造过程如下：根据之前所述整圆形支撑板2相邻的三个为一个周期，因此将支撑板2分成三组进行加工，并将三组编辑序号：Ⅰ组，Ⅱ组，Ⅲ组，每一组的形状结构完全相同，由于支撑板结构形状复杂，且支撑板较薄，易变形，建议使用线切割或激光切割。

换热器的整圆形支撑板2管束组装:如图2，将左管板1、右管板8位置固定；将拉杆4安装到左管板1上，再将定距管5和整圆形支撑板2穿进拉杆4，最后用螺母6旋紧固定，其中支撑板按照Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ组的次序进行周期性安装；换热管3从左管板1，穿过所有支撑板2，穿至右管板8，将其中的四根换热管3点焊到右管板8，其余换热管穿过最后一个支撑板2并距右管板8位置差1~2cm；筒体7套入管束，调整定位无拉杆的右管板8，将筒体7点焊到左管板1、右管板8；将换热管3穿到右管板8，因为有上述四根换热管点焊定位，所以将换热管穿到右管板8内很容易，点焊管头；最后换热管3胀接，筒体7与管板焊接。

如图2~5所示，实施例1：单管程单壳程换热器，壳体内径Di=310mm，换热管直径d=25mm，长度L=2000mm，换热管数量N=57。设有9个支撑板2，共分为三组支撑板（三组支撑板分别安装于图1中a、b、c处），每组三个支撑板，第一组支撑板如图2所示，第二组支撑板如图3所示，第三组支撑板如图4所示，折流板间距l=200mm，其换热器A-A截面图如图5。实验数据处理结果显示：壳侧传热膜系数比相同条件下单弓形折流板换热器提高22.5%，壳程流动压降比单弓形折流板换热器降低32.7%。

如图6~9所示，实施例2：单管程单壳程换热器，壳体外径Do=500mm，换热管直径d=25mm，长度L=3000mm，换热管数量N=165。设有8个支撑板，共分为三组支撑板（三组支撑板分别安装于图1中a、b、c处），前两组三个支撑板，第三组两个支撑板，第一组支撑板如图6，第二组支撑板如图7，第三组支撑板如图8，折流板间距l=330mm，其换热器截面图如图5所示。实验数据处理结果显示：壳侧传热膜系数比相同条件下单弓形折流板换热器提高18.2%，壳程流动压降比单弓形折流板换热器降低28.5%。

如图10~13所示，实施例3：单管程单壳程换热器，壳体外径Do=600mm，换热管直径d=25mm，长度L=4000mm，换热管数量N=247。设有9个支撑板，共分为三组支撑板（三组支撑板分别安装于图1中a、b、c处），前两组三个支撑板，第三组两个支撑板，第一组支撑板如图10，第二组支撑板如图11，第三组支撑板如图12，折流板间距l=390mm，其换热器截面图如图13所示。实验数据处理结果显示：壳侧传热膜系数比相同条件下单弓形折流板换热器提高15.5%，壳程流动压降比单弓形折流板换热器降低24.3%。

Y型孔整圆形支撑板技术要点：Y型孔整圆形支撑板形状及开孔如图2~4所示。该支撑板为一个整圆板，换热管为正三角形布置，因此每个管孔有六个直径为d的相临管孔圆。取相邻管孔中60°、180°和300°三个管孔圆，并做此三个管孔圆外切圆弧（圆弧半径为R1=d），60°、180°和300°的三个管孔圆与外切圆弧所围成的区域开孔，该孔形似Y型。以该Y型孔为基本单元，左右上下平移，对于超出支撑板范围和不合理的部分进行修正，如图2所示。将图2顺时针旋转120°，并对拉杆位置进行调整修正，如图3，同理将图3顺时针旋转120°，并对拉杆位置进行调整修正，如图4，如此支撑板依次循环，每三个支撑板成一个循环周期。支撑板开孔，穿管与拉杆关系见图5，A-A截面图所示。支撑板上所有开孔面积减去换热管占用面积为壳程流体有效流通截面积。壳程流体流经支撑板时，通过该有效流通截面积后形成射流，可有效的防止因折流板而产生的流动死区。

传统换热器壳程流体易在折流板的背风侧形成流动死区。壳程流体横掠管束时，容易造成换热管的诱导性振动。本实用新型的支撑板设计革新了传统的弓形折流板，将壳程流体由横掠管束改为纵掠管束，不仅消除了流动死区，而且有效的防止管束产生诱导振动，极大地减少了换热器失效概率。本实用新型换热器壳程流场处于复杂的三维流动状态，其壳程流场流线模拟图如图5所示。壳程流体流动时，在无折流板处流速较低，在流体流经支撑板附近时，由于支撑板的阻挡，流体向支撑板开孔处流动，由于支撑板处壳程流体有效流通截面积减小，流体流动速度突然增加形成射流，对管壁形成冲刷，可以有效的减少污垢在管壁上的沉积，改善由沉积引起的换热管管壁热阻过大，大幅度延长了清洗周期，同时有效减薄了壳程流体边界层厚度，改善传热效果，提高传热系数约10%~25%。

流体强扰流和高效传热是Y型孔整圆形支撑板壳程纵向流换热器的重要特征。换热器的壳程沿流体流动方向可划分为进口段，周期循环段和出口段。由于该换热器周期循环段的流动复杂多变，扰动剧烈，即使较小的流动速度也可以达到较大的雷诺数Re，管壁的边界层很薄，在周期循环段传热效果显著。

本实用新型换热器壳程流体为纵向流，即流体纵掠管束，壳程流体流程比单弓形折流板换热器中流体流程短，可以有效的降低压差22%~35%。本实用新型壳程流体稳定无急转向的曲线流动，噪音低，且防诱导性振动要远优于单弓形折流板换热器。

Claims (4)

1.一种Y型孔整圆形支撑板换热器，包括筒体（7），所述筒体（7）左端固定左管板（1），右端固定右管板（8），左管板（1）端面固定连接左管箱（10），右管板（8）端面连接右管箱（9），其特征在于：若干根拉杆（4）平行设置于筒体（7）内，定距管（5）套设于拉杆（4）上，并在定距管（5）上设置至少一组圆形支撑件，每组所述圆形支撑件包括三块支撑板（1），换热管（3）贯穿支撑板（2）设置，且换热管（3）一端固定于左管板（1）上，另一端固定于右管板（8）上，所述支撑板（2）上开设有降压孔（2-1）、穿管孔（2-2），其中所述降压孔（2-1）位于支撑板（2）表面边缘处，穿管孔（2-2）具有两个或三个孔翼（2-3），相邻两个孔翼（2-3）之间成角为120°，且相邻两个孔翼（2-3）之间为圆弧过渡。

2.如权利要求1所述的Y型孔整圆形支撑板换热器，其特征在于：所述拉杆（4）一端固定于左管板（1）上。

3.如权利要求1所述的Y型孔整圆形支撑板换热器，其特征在于：所述支撑板（2）与定距管（5）之间通过螺母（6）固定连接。

4.如权利要求1所述的Y型孔整圆形支撑板换热器，其特征在于：所述换热管（3）从穿管孔（2-2）中穿出。