CN209341883U - 空气喷射式管壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于热交换设备技术领域，具体涉及一种空气喷射式管壳式换热器，包括壳体，壳体一端设有冷流体出口和热流体入口，另一端设有热流体出口和冷流体入口，壳体内设有平行布置的换热管束，冷流体出口、冷流体入口与换热管束相连通，壳体内还设有若干折流板，壳体侧壁面上设有若干空气喷嘴。采用本实用新型的技术方案，利用向壳体内进行空气喷射可有效提高换热器的换热效果，同时采用交错搭接式螺旋布置的折流板使得流动没有死区，换热效果好，不易结垢点。

Description

空气喷射式管壳式换热器

技术领域

本实用新型涉及一种空气喷射式管壳式换热器，属于热交换设备技术领域。

背景技术

换热器广泛用于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、食品、制药等行业，在生产中占有重要地位。各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。

在已有的换热器中，管壳式换热器结构简单，管壳内装有换热管束，换热管束两端固定在管板上。但是，常规管壳式换热器结构松散，传热效率低。对于水-水管壳式换热器而言，一般壳程流体流速较低，换热热阻较大，因此增强壳侧流体的换热效果显得尤为重要。且传统换热器中最普遍应用的是弓形折流板，由于存在阻流，造成压降大、有流动滞死区、易结垢、传热的平均温差小等缺陷，近年来逐渐被螺旋折流板所取代，但强化壳侧流体的换热依然是重点。

实用新型内容

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种采用空气射流增强扰动的空气喷射式管壳式换热器，空气和换热流体形成的两相流可以提高流速，从而达到提高换热效率和传热系数的目的。

本实用新型所述的空气喷射式管壳式换热器，包括壳体，壳体一端设有冷流体出口和热流体入口，另一端设有热流体出口和冷流体入口，壳体内设有平行布置的换热管束，冷流体出口、冷流体入口与换热管束相连通，壳体内还设有若干折流板，壳体侧壁面上设有若干空气喷嘴。

通过在壳体侧壁面上布置空气喷嘴，空气由外部的空气压缩机产生并由空气喷嘴喷入壳侧流体，空气喷射提高了换热器的换热性能，换热器壳体内由于空气喷射产生的小气泡进入壳程内的流体，这种行为导致了湍流强度的增加，进而增强了换热。另一方面，空气注入到壳体内，使流体在壳体内变化为两相流体，使壳侧流体的速度增加，两相流体沿同一壳体的流通量增加，相比于没有气泡的流体来说，两相流体流动具有较大的速度，因此空气喷射后与空气喷射前相比，壳侧的实际流速和雷诺数都高于对应的流体，提高了换热效率。

所述的折流板采用交错搭接式螺旋布置，单块折流板在壳体截面上投影为四分之一圆形，一个完整螺旋由四块折流板组成，使壳体内流体呈连续的螺旋状流动。使用这种折流板，可以使壳侧流体产生螺旋状流动，且不存在流动死区，局部阻力小，螺旋通道的曲率是均匀的，流体在设备内流动没有大的换向，总的阻力小，进一步提高换热效率。

在所述壳体上，靠近热流体出口(即远离热流体入口)的一端，空气喷嘴的分布密度大于靠近热流体入口的一端。流体从热流体入口流入后，由于靠近热流体入口，流速较大，流动阻力小，换热较充分，随着流体继续流动，流动阻力变大，换热强度降低，因此在远离热流体入口的一端，空气喷嘴的分布密度较为密集，空气喷射强度增加，促进热流体的流速增加，使湍流强度增加，进而促进换热。

本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：

本实用新型所述空气喷射式管壳式换热器，结构简单，换热效果好。冷介质从冷流体入口流入管程，热介质从热流体入口进入壳程，热介质与冷介质形成逆流换热。热介质进入壳体后，由于螺旋布置的折流板的存在，热介质在壳体内进行螺旋状流动，同时，布置在壳体侧壁面上的空气喷嘴喷射出空气进入壳侧流体，一方面产生的气泡增加了壳侧流体的湍流流动，另一方面，气泡的产生又可以使流体的流速增加，提升了换热效率。

流体在壳程产生螺旋流动，产生作用在流体上的离心力。在离心力的作用下周期的改变速度方向，从而加强了流体的纵向混合；另外，旋流产生的二次流动的强烈冲刷既可增强换热又有不易结垢的独特优势。螺旋流动的流体斜向冲刷管束，在倾斜和旋转的双重作用下，使速度边界层变得很薄，使换热系数大大增大。螺旋流和径向二次流相迭加，使湍流强度大幅度增强，并使湍流度径向分布均匀化，从而增强换热。该设计使得流动没有死区，螺旋流动使流动压降减小到最低限度。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是单块折流板的结构示意图；

图3是折流板交错搭接式螺旋布置图。

图中：1、冷流体出口；2、热流体入口；3、空气喷嘴；4、换热管束；5、壳体；6、折流板；7、热流体出口；8、冷流体入口。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述：

如图1～3所示，本实用新型所述的空气喷射式管壳式换热器，包括壳体5，壳体5一端设有冷流体出口1和热流体入口2，另一端设有热流体出口7和冷流体入口8，壳体5内设有平行布置的换热管束4，冷流体出口1、冷流体入口8与换热管束4相连通，壳体5内还设有若干折流板6，折流板6采用交错搭接式螺旋布置，单块折流板6在壳体5截面上投影为四分之一圆形，一个完整螺旋由四块折流板6组成。壳体5侧壁面上设有若干空气喷嘴3，靠近热流体出口7的一端，空气喷嘴3的分布密度大于靠近热流体入口2的一端。冷介质从冷流体入口8流入管程，热介质从热流体入口2进入壳程，热介质与冷介质形成逆流换热。通过在壳体5侧壁面上布置空气喷嘴3，空气由外部的空气压缩机产生并由空气喷嘴3喷入壳侧流体，空气喷射提高了换热器的换热性能。流体在壳程产生螺旋流动，使得流动没有死区，既可增强换热又不易结垢。

Claims (3)

1.一种空气喷射式管壳式换热器，包括壳体(5)，壳体(5)一端设有冷流体出口(1)和热流体入口(2)，另一端设有热流体出口(7)和冷流体入口(8)，壳体(5)内设有平行布置的换热管束(4)，冷流体出口(1)、冷流体入口(8)与换热管束(4)相连通，其特征在于：壳体(5)内还设有若干折流板(6)，壳体(5)侧壁面上设有若干空气喷嘴(3)。

2.根据权利要求1所述的空气喷射式管壳式换热器，其特征在于：所述的折流板(6)采用交错搭接式螺旋布置，单块折流板(6)在壳体(5)截面上投影为四分之一圆形，一个完整螺旋由四块折流板组成。

3.根据权利要求1所述的空气喷射式管壳式换热器，其特征在于：在所述壳体(5)上，靠近热流体出口(7)的一端，空气喷嘴(3)的分布密度大于靠近热流体入口(2)的一端。