CN209263764U - 一种用于板式热交换器的气体入口均布装置 - Google Patents

Abstract

一种用于板式热交换器的气体入口均布装置，包括偏心设置在管箱上的入口接管，及安装在管箱下方的板束，该板束两端中与入口接管距离较远的一端为板束最远端，所述入口接管内安装有间距布置的若干组导流元件，每组导流元件是由引流段、过渡段和导流段组成的导流板，该过渡段两端分别和引流段、导流段相切连接为一体；所述引流段固接在入口接管内壁上，而导流段位于管箱内部且末端向着板束最远端方向倾斜。本实用新型解决了由于接管偏心布置以及板束流通面积较大造成气体分布不均的问题，增强了换热性能，减小了板束的热膨胀变形及开裂的可能性。具有结构简单，造价低廉，并易于加工的优点，提高设备的使用性能及经济性能。

Description

一种用于板式热交换器的气体入口均布装置

技术领域

本实用新型属于热能工程流体力学及板束热交换器应用技术领域，涉及一种用于板式热交换器的气体入口均布装置。

背景技术

焊接板式换热器是一种高效紧凑式换热器，具有传热系数高、压力损失小、结构紧凑、维修方便等诸多优点。近年来由于结构灵活多变以及大型化制造技术的提高，焊接板式换热器在气-气、气-汽及气-液换热领域得到越来越广泛的应用。由于现场安装空间限制、亦或是出于接管布置经济性或是结构局限性的考虑，焊接板式换热器介质入口接管不能在管箱上进行居中设计，而需要采用偏心布置。

当此种偏心接管结构换热器应用于气体介质工况时，由于气体体积流量大，当气相介质进入换热器时，流速通常会很高，而针对气相介质设计的板束通道间距会较大，并且半圆拱管箱的流道长度不足以使气体充分扩散，上述原因导致大部分气相介质会从接管下方区域进入板束各通道，而远离接管的板束区域则会产生严重的换热死区，入口气体分布的不均衡使板束内部传热效率下降，影响了换热器整体传热性能。同时介质由接管进入管箱流通截面突然变大，会产生向心引力，在换热死区附近产生负压区，使得一部分介质形成涡流，造成气体能量损失，使得实际压降增加，换热器的工艺性能大大降低。

当气相介质为高温高压气体时，板束内部的不均匀分布会导致板束各区域热膨胀量不一致，焊缝处将产生较大的热应力，极易发生焊缝开裂、泄露的现象，严重时导致换热器失效。因此入口介质的分布不均衡将使得设备的可靠性及工艺性能无法得到保障，给日常生产带来严重的安全隐患。

为解决上述问题，传统的解决方法是：在入口接管下方设置一块挡流板，使气相介质可在此挡板的作用下扩散至远离接管的板束端部。此方法可以减少板束端部的换热死区，但是却使得接管下方的气体分布效果不佳，即：为了解决端部换热死区而引起接管下方出现新的死区。可见对于传统分布方法而言，往往是接管下方板束与远离接管板束二者间分布效果无法兼得。

因此，提供一种板式换热器接管偏心布置的气体分部方法，是解决上述问题的当务之需。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于板式热交换器的气体入口均布装置，对气体进行引流和导流，减少气体在远离入口接管区域的换热死区及涡流现象，提高换热效率，减少压力损失。

本实用新型通过下属技术方案实现上述技术目的：

一种用于板式热交换器的气体入口均布装置，包括偏心设置在管箱上的入口接管，及安装在管箱下方的板束，该板束两端中与入口接管距离较远的一端为板束最远端，所述入口接管内安装有间距布置的若干组导流元件，每组导流元件是由引流段、过渡段和导流段组成的导流板，该过渡段两端分别和引流段、导流段相切连接为一体；所述引流段固接在入口接管内壁上，而导流段位于管箱内部且末端向着板束最远端方向倾斜。

若干组所述导流元件的引流段均竖直布置，方向与板束平行，且各引流段上端齐平，接近板束最远端的导流元件的引流段长度最短，其余导流元件的引流段长度依次逐渐增加。

若干组所述导流元件中接近板束最远端的导流元件设置于接管直径1/3~1/2位置处。

若干组所述导流元件的引流段与导流段之间的夹角为20°~60°，接近板束最远端的导流元件的该夹角最大、导流段最长，其余导流元件的夹角及导流段的数值依次逐渐减小。

若干组所述导流元件的过渡段为圆弧，接近板束最远端的过渡段的圆弧弧长及半径最大，其余导流元件过渡段的圆弧弧长及半径数值依次逐渐减小。

所述导流元件的数量为2~4组，导流元件导流段的底端位于管箱高度的1/2~1/3处。

所述入口接管位于管箱端部，该入口接管方向与管箱成0~90°夹角。

本实用新型的有益效果：

本实用新型有若干组导流元件组成，导流元件由引流段、过渡段和导流段组成，每个导流元件的长度及导流段倾斜的角度因位置不同而不同。通过对导流元件设置合适的间距、引流段与导流段的角度以及整体高度设计，有效地将气体按设计要求分割成若干份并将换热器入口气体均匀的导流至板束通道内部，解决了由于接管偏心布置以及板束流通面积较大造成气体分布不均的、压力损失较大及可靠性较低等技术问题，过渡段在光滑圆弧的作用下，大大减小导流元件背部涡流的形成；增强了换热性能，减小了板束的热膨胀变形及开裂的可能性。本实用新型具有用料省，结构简单，加工安装方便的优点，提高了设备的使用性能及经济性能。

附图说明

图1 为本实用新型的三维结构示意图；

图2为本实用新型的剖视图；

图3为本实用新型导流元件结构示意图；

图4为图3的A向视图。

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。

以下实施例以导流板为3组为例说明。

实施例1，参见图1，一种用于板式热交换器的气体入口均布装置,包括入口接管1、导流元件2、管箱3及板束4，入口接管1位于管箱端部，成偏心设置，并垂直于管箱布置，板束4安装在管箱下方，板束两端中与入口接管1距离较远的一端称为板束最远端，距离较近的一端称为板束远端，所述入口接管内安装有间距布置的若干组导流元件，每组导流元件2是由引流段21、过渡段22和导流段23组成的导流板，该过渡段两端分别和引流段、导流段相切连接为一体；所述引流段固接在入口接管内壁上，而导流段位于管箱内部且末端向着远离入口接管的方向倾斜。引流段及导流段为直边薄钢板，过渡段为圆弧形薄钢板，钢板的厚度为4mm~8mm，根据气体介质流量、温度、压力大小及物性选取合适的厚度与材质。

若干组所述导流元件的引流段均竖直布置，方向与板束平行，且各引流段上端齐平，接近板束最远端的导流元件的引流段长度最短，其余导流元件的引流段长度依次逐渐增加。如图2所示，导流板5、6、7的引流段上端通过焊接固定于接管内壁，可将入口气体分成四份，但各引流段直边长度不等，在图2中从左至右依次增加，即导流板5的引流段<导流板6的引流段<导流板的7引流段。

若干组所述导流元件中接近板束最远端的导流元件设置于接管直径1/3~1/2位置处。如图2中所示，导流板5位于接管直径1/3处，目的是将多数气体介质引至远离接管的位置，即板束的远端；相邻导流元件的引流段之间留有间距，间距的大小可以根据气体物性及工况进行合理选择与调节。

若干组所述导流元件的引流段与导流段之间的夹角为20°~60°，即导流段下端向板束最远端倾斜，接近板束最远端的导流元件的该夹角最大、导流段最长，其余导流元件的夹角及导流段的数值依次逐渐减小。在图2中，导流段的长度及导流段倾斜的角度从左至右逐渐变小，即导流板5的导流段>导流板6的导流段>导流板7的导流段。为了增加导流元件的强度，导流段的两侧与管箱内壁焊接。

若干组所述导流元件的过渡段为与引流段下端及导流段上端相切的圆弧，接近板束最远端的过渡段的圆弧弧长及半径最大，其余导流元件过渡段的圆弧弧长及半径数值依次逐渐减小。在图2中，圆弧的弧度及半径从左至右逐渐减小，即导流板5的过渡段>导流板6的过渡段>导流板7的过渡段。增加该圆弧段的目的是减小导流元件背部区域形成涡流的几率，从而实现入口气体均布的目的。

所述导流元件的数量为2~4组，导流元件导流段的底端位于管箱高度的1/2~1/3处。

如果导流段的底端的位置位于小于管箱高度的1/3处，即整个导流板很短，气体没有受到很好的引流作用，还没被引到相应位置就自行扩散分布，会导致板束远端及导流板背部区域出现部分死区。

如果导流段的底端的位置超过管箱高度的1/2，即导流段底端与板束很接近，气体在流动过程中大部分时间一直受到导流元件的限制，脱离导流元件之后，气体自身均布的空间大大减小，还未来得及分布均匀就进入了板束，即减小了气体依靠惯性扩散分布的空间。

当气体介质进入接管后，导流元件引流段将入口接管中的气体介质分割成四份，并引流至管箱内部；导流元件的导流段将引流至管箱的气体均匀的导流至板束的左、中、右三个区域。其中，导流板5的作用是将其引流来的气体8导流至板束左侧区域，由于此区域距离接管最远，且对应面积较大，因此引流段的布置位置位于接管直径的1/3~1/2处，可使得多数气体介质流向面积较大的远端；导流段的长度、导流段与引流段的角度以及过渡圆弧也最大，借助气体较高的流速，可使其在导流元件及自身惯性的作用下，引流至左侧远端区域；导流板6的作用是将其引流来的气体9导流至板束中部区域；导流板7的作用是将气体10，11导流至板束右部区域，也就是接管下方区域，因此导流元件的过渡段采用较小的圆弧半径就可实现导流目的。在导流元件的作用下，解决了气体大部分直接从接管下方板束流走的问题，减小了板束远端换热死区的存在，提高了换热效率；同时避免了由于介质流通截面突然变大而产生的涡流，降低压降损耗，保证设备的运行性能及可靠性。

导流元件的数量可根据板束厚度及接管大小进行综合考量。当入口气体介质的流量增大，即入口流速增加时，气体的惯性及湍流会增强，因此，可适当减小导流元件过渡段圆弧尺寸及导流段长度。导流元件的厚度、高度、引流段与导流段的长度及角度等均可根据具体的设计要求进行调整。

实施例2，本实施例中亦可根据现场具体要求，将入口接管与管箱成0~90°夹角布置。其余同实施例1。

本实用新型可使气体介质在偏心接管布置结构中均匀分布，均衡气体在板束各通道内的流动情况，降低气体压降损失，减少局部换热死区及涡流，提高换热效率，保证换热器高效运行，保障设备的安全性及稳定性。具有结构简单、加工方便的优点，可广泛应用于气-气、气-液、气-汽换热领域。

Claims (7)

1.一种用于板式热交换器的气体入口均布装置，包括偏心设置在管箱上的入口接管，及安装在管箱下方的板束，该板束两端中与入口接管距离较远的一端为板束最远端，其特征在于：所述入口接管内安装有间距布置的若干组导流元件，每组导流元件是由引流段、过渡段和导流段组成的导流板，该过渡段两端分别和引流段、导流段相切连接为一体；所述引流段固接在入口接管内壁上，而导流段位于管箱内部且末端向着板束最远端方向倾斜。

2.根据权利要求1所述的一种用于板式热交换器的气体入口均布装置，其特征在于：若干组所述导流元件的引流段均竖直布置，方向与板束平行，且各引流段上端齐平，接近板束最远端的导流元件的引流段长度最短，其余导流元件的引流段长度依次逐渐增加。

3.根据权利要求2所述的一种用于板式热交换器的气体入口均布装置，其特征在于：若干组所述导流元件中接近板束最远端的导流元件设置于接管直径1/3~1/2位置处。

4.根据权利要求1所述的一种用于板式热交换器的气体入口均布装置，其特征在于：若干组所述导流元件的引流段与导流段之间的夹角为20°~60°，接近板束最远端的导流元件的该夹角最大、导流段最长，其余导流元件的夹角及导流段的数值依次逐渐减小。

5.根据权利要求1所述的一种用于板式热交换器的气体入口均布装置，其特征在于：若干组所述导流元件的过渡段为圆弧，接近板束最远端的过渡段的圆弧弧长及半径最大，其余导流元件过渡段的圆弧弧长及半径数值依次逐渐减小。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于板式热交换器的气体入口均布装置，其特征在于：所述导流元件的数量为2~4组，导流元件导流段的底端位于管箱高度的1/2~1/3处。

7.根据权利要求6所述的一种用于板式热交换器的气体入口均布装置，其特征在于：所述入口接管位于管箱端部，该入口接管方向与管箱成0~90°夹角。