CN205825763U - 一种氧化铝精液热交换用新型椭圆截面螺旋管式换热器 - Google Patents
一种氧化铝精液热交换用新型椭圆截面螺旋管式换热器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开的是一种氧化铝精液热交换用新型椭圆截面螺旋管式换热器。该换热器使用的椭圆截面螺旋管式换热管的截面为椭圆截面，整根换热管为螺旋形状，短轴和长轴长度之比为0.75～0.95，螺旋导程为350～500mm。短轴和长轴长度之比值和螺旋导程较大，换热管流通面积较大，阻力小，流体在管内流动时产生的纵向旋流能满足较好的传热要求。
Description
[技术领域]
本实用新型涉及一种适用于氧化铝行业精液热交换的新型椭圆截面螺旋管式换热器。
[背景技术]
在氧化铝行业中有一道高温的精液(85℃)和低温的蒸发原液(60℃)换热工序，其中高温的精液在换热降温过程中会有结晶析出，氧化铝行业目前多数都采用宽通道板式换热器来完成高温的精液和低温的蒸发原液的换热，见宽通道换热器(图1)，1为换热板一，2为换热板二，精液从左边进从右边出，而蒸发原液则是从右边进从左边出，实现逆流换热。由于精液和蒸发原液的流道为水平布置，而且流道较宽(15mm左右)，精液和蒸发原液的流速较慢(1m/s左右)，其换热效率较低，同时精液在换热降温的过程中会有结晶析出，析出的结晶在自由沉降作用下会沉积在图1换热板二的表面，随换热过程的进行，结晶沉积增多，最终将换热流道堵塞，换热无法进行，必须停下来清理，宽通道板式换热器为全焊接式结构，清理困难，不能彻底清理干净，将影响到氧化铝工艺的运行。
传统的螺旋扁管换热管截面为扁平状，即截面形状由两条平行线和两个半圆弧组成，短轴和长轴之比为0.5～0.6，螺旋导程为200mm。由于传统“螺旋扁管换热管”短轴和长轴长度之比值较小，导致流通面积较小，流通阻力较大，又由于传统“螺旋扁管换热管”的螺旋导程较小，流体产生的纵向旋流太大，含结晶的精液在该管内流动时，其中的结晶会对换热管内壁产生强烈的冲刷，导致换热管穿孔失效。
[实用新型内容]
本实用新型的目的在于提供一种新型椭圆截面螺旋管式换热器，它能提高氧化铝行业精液热交换效率，优化氧化铝工艺的运行，降低氧化铝生产的能源消耗。
如图2所示，椭圆截面螺旋管式换热器由精液进口、精液出口、蒸发原液进口、蒸发原液出口、椭圆截面螺旋管式换热管、捆绑固定带、上管箱、下管箱、管壳等组成，椭圆截面螺旋管式换热器为立式安装，高温的精液从上管 箱进，从下管箱出，而低温的蒸发原液则是从管壳的下端进上端出，这样精液和蒸发原液在椭圆截面螺旋管式换热器里形成逆流换热，由于精液在换热管内从上至下流动，精液在换热冷却过程中产生的结晶的沉降方向和精液的流动方向一致，都垂直于换热管内壁，所以精液产生的结晶不会沉积在换热管内壁上，而会随精液一道流出椭圆截面螺旋管式换热器。所以椭圆截面螺旋管式换热器不会产生精液结晶沉积堵塞换热管的故障而影响生产，能实现换热装置的长周期运行。
如图3所示，椭圆截面螺旋管式换热管的特点是截面为椭圆截面，整根换热管为螺旋形状，但它和传统的螺旋扁管换热管有根本的区别，传统的螺旋扁管换热管截面为扁平状，即截面形状由两条平行线和两个半圆弧组成，短轴和长轴之比为0.5～0.6，螺旋导程为200mm；而“椭圆截面螺旋管式换热管”截面为椭圆，短轴和长轴之比为0.75～0.95，螺旋导程为350～500mm，短轴和长轴长度之比值和螺旋导程相对较大，又不至于偏大，椭圆截面螺旋管式流通面积也相应增大，流通阻力小，流体在管内流动时产生的纵向旋流能满足较好的传热要求，含结晶的精液在该管内流动时，其中的结晶既不会沉积在换热管内壁，而且不会对换热管内壁产生强烈的冲刷而引起换热管穿孔失效。
如图2所示，椭圆截面螺旋管式换热器中的换热管束是捆绑固定带实施固定，换热管束中没有折流板，相邻换热管截面中长轴点接触，短轴处形成螺旋流道，流体通过管束中螺旋流道时，周期性地改变速度和方向，强化了流体的纵向混合，同时流体流经相邻管子的螺旋线接触点后形成脱离管壁的尾流，增大了流体自身的湍流度，破坏了管壁上的流体边界层，从而使壳程传热得到增强。椭圆截面螺旋管式换热器取消了弓形折流板，所以壳程流道中没有换热死角，提高了换热面积利用率，也就提高了换热的效率，同时又减小了壳程流道的阻力。
[附图说明]
图1是宽通道板式换热器。1为换热板一；2为换热板二；3为精液进口；4为精液出口；5为蒸发原液进口；6为蒸发原液出口。
图2是椭圆截面螺旋管式换热器。1为精液进口；2为精液出口；3为蒸发原液进口；4为蒸发原液出口；5为椭圆截面螺旋管；6为捆绑固定带；7为上管箱；8为下管箱；9为管壳。
图3是椭圆截面螺旋管。10为椭圆截面螺旋换热管；11为纵向椭圆截面；12为横向椭圆截面。
[具体实施方式]
如图3所示，预制椭圆截面螺旋管式换热管10，其截面为椭圆截面11，整根换热管为螺旋形状，保证椭圆截面螺旋管式换热管的短轴和长轴之比为0.75，螺旋导程为450。短轴和长轴长度之比值和螺旋导程较大，而椭圆截面螺旋管式换热管流通面积较大，流通阻力较小，流体在管内流动时产生的纵向旋流能满足较好的传热要求，含结晶的精液在该管内流动时，其中的结晶既不会沉积在换热管内壁，而且不会对换热管内壁产生强烈的冲刷而引起换热管穿孔失效。
如图2所示，在椭圆截面螺旋管式换热器中取消弓形折流板，换热管束是捆绑固定带实施固定，换热管束中没有折流板，相邻换热管截面中长轴点接触，短轴处形成螺旋流道，流体通过管束中螺旋流道时，周期性地改速度和方向，强化了流体的纵向混合。同时流体流经相邻管子的螺旋线接触点后形成脱离管壁的尾流，增大了流体自身的湍流度，破坏了管壁上的流体边界层，从而使壳程传热得到增强。由于椭圆截面螺旋管式换热器取消了弓形折流板，其壳程流道中没有换热死角，提高了换热面积利用率，也就提高了换热的效率，同时又减小了壳程流道的阻力。
如图2所示，椭圆截面螺旋管式换热器为立式安装，高温的精液从上管箱7进，下管箱8出，而低温的蒸发原液则是从管壳9的下端进上端出，这样精液和蒸发原液在椭圆截面螺旋管式换热器里形成逆流换热，由于精液在换热管内从上至下流动，精液在换热冷却过程中产生的结晶的沉降方向和精液的流动方向一致，都垂直于换热管内壁，所以精液产生的结晶不会沉积在换热管内壁上，而会随精液一道流出椭圆截面螺旋管式换热器。
Claims (2)
1.一种氧化铝精液热交换用新型椭圆截面螺旋管式换热器，包括精液进口(1)、精液出口(2)、蒸发原液进口(3)、蒸发原液出口(4)、椭圆截面螺旋管(5)、捆绑固定带(6)、上管箱(7)、下管箱(8)、管壳(9)构成。
2.根据权利要求1所述的一种氧化铝精液热交换用新型椭圆截面螺旋管式换热器，其特征在于：所述的椭圆截面螺旋管式换热管，由椭圆截面螺旋换热管(10)、纵向椭圆截面(11)、横向椭圆截面(12)组成，换热管截面为椭圆截面，整根换热管为螺旋形状，椭圆截面螺旋管式换热管的短轴和长轴长度之比为0.75～0.95，螺旋导程为350～500mm。
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